De modo geral, os testes realizados para avaliar e analisar a confiabilidade de produtos eletrônicos são chamados de testes de confiabilidade. Para prever a qualidade do produto desde o momento em que sai da fábrica até o final de sua vida útil, após selecionar um estresse ambiental altamente semelhante ao ambiente de mercado, o objetivo principal é definir o nível de estresse ambiental e o tempo de aplicação é avaliar corretamente a confiabilidade do produto no menor tempo possível.
O teste de confiabilidade visa determinar se os produtos que passaram no teste de qualificação de confiabilidade e são transferidos para produção em massa atendem aos requisitos de confiabilidade especificados sob condições especificadas e para verificar se a confiabilidade do produto muda com o processo, ferramentas, fluxo de trabalho, e peças durante a produção em massa. Diminuiu devido a mudanças na qualidade e outros fatores. Somente assim o desempenho do produto pode ser confiável e a qualidade do produto excelente.
Classificação de teste de confiabilidade de produto eletrônico
01. Teste ambiental
Algumas monografias de confiabilidade colocam amostras em ambientes de armazenamento, transporte e trabalho naturais ou simulados artificialmente, chamados coletivamente de testes ambientais. Eles são usados para avaliar o desempenho de produtos em vários ambientes (vibração, choque, centrifugação, temperatura, choque térmico, ondas de calor, A capacidade de adaptação a condições como névoa salina, baixa pressão de ar, etc. é um dos testes importantes métodos para avaliar a confiabilidade do produto.Geralmente, existem principalmente os seguintes tipos:
(1) Cozimento de estabilidade, ou seja, teste de armazenamento em alta temperatura
Objetivo do teste: Avaliar o impacto do armazenamento em alta temperatura em produtos sem aplicação de estresse elétrico. Produtos com defeitos graves estão em estado de desequilíbrio, que é um estado instável. O processo de transição do estado de não equilíbrio para o estado de equilíbrio não é apenas um processo que induz a falha de produtos com defeitos graves, mas também um processo de transição que promove produtos de um estado instável para um estado estável. .
Esta transição é geralmente uma mudança física e química, e a sua taxa segue a fórmula de Arrhenius e aumenta exponencialmente com a temperatura. O objetivo do estresse por alta temperatura é encurtar o tempo dessa mudança. Portanto, este experimento pode ser considerado como um processo para estabilizar o desempenho do produto.
Condições de teste: Geralmente, são selecionados um estresse de temperatura constante e um tempo de retenção. A faixa de estresse de temperatura do microcircuito é de 75 graus a 400 graus e o tempo de teste é superior a 24 horas. Antes e depois do teste, a amostra a ser testada deve ser colocada por um determinado período de tempo em um ambiente de teste padrão, com temperatura de 25 ± 10 graus e pressão de ar de 86 kPa ~ 100 kPa. Na maioria dos casos, o teste de endpoint deve ser concluído dentro de um tempo especificado após o teste.
(2) Teste de ciclo de temperatura
Finalidade do teste: Avaliar a capacidade do produto de suportar uma determinada taxa de mudança de temperatura e sua capacidade de suportar temperaturas extremamente altas e ambientes de temperaturas extremamente baixas. É definido com base nas propriedades termomecânicas do produto. Quando os materiais que compõem os componentes do produto apresentam má correspondência térmica ou a tensão interna do componente é grande, o teste do ciclo de temperatura pode causar falha do produto causada pela deterioração de defeitos estruturais mecânicos. Como vazamento de ar, quebra de chumbo interno, rachaduras de cavacos, etc.
Condições de teste: Conduzido em ambiente gasoso. Ele controla principalmente a temperatura e o tempo quando o produto está em temperaturas altas e baixas e a taxa de conversão do estado de alta e baixa temperatura. A circulação de gás na câmara de teste, a posição do sensor de temperatura e a capacidade térmica do acessório são fatores importantes para garantir as condições de teste.
O princípio de controle é que a temperatura, o tempo e a taxa de conversão exigidas pelo teste referem-se ao produto que está sendo testado, e não ao ambiente local do teste. O tempo de comutação do microcircuito não deve ser superior a 1 minuto e o tempo de retenção em temperatura alta ou baixa não é inferior a 10 minutos; a temperatura baixa é de -55 grau ou -65-10 grau, e a alta temperatura varia de 85+10 grau a 300+10 grau.
(3) Teste de choque térmico
Finalidade do teste: Avaliar a capacidade do produto de resistir a mudanças drásticas de temperatura, ou seja, de suportar grandes taxas de mudança de temperatura. O teste pode causar falha do produto causada por defeitos estruturais mecânicos e deterioração. O objetivo do teste de choque térmico e do teste de ciclo de temperatura é basicamente o mesmo, mas as condições do teste de choque térmico são muito mais severas do que o teste de ciclo de temperatura.
(4) Teste de baixa pressão
Finalidade do teste: Avaliar a adaptabilidade do produto a ambientes de trabalho de baixa pressão (como ambientes de trabalho de alta altitude). Quando a pressão do ar diminui, a resistência de isolamento do ar ou dos materiais isolantes enfraquecerá; descarga corona, aumento da perda dielétrica e ionização ocorrerão facilmente; a diminuição da pressão do ar piorará as condições de dissipação de calor e aumentará a temperatura dos componentes. Esses fatores farão com que a amostra de teste perca suas funções especificadas sob condições de baixa pressão e, às vezes, cause danos permanentes.
Condições de teste: A amostra a ser testada é colocada em uma câmara selada, a tensão especificada é aplicada e a temperatura da amostra deve ser mantida na faixa de {{0}},0 graus a partir de 20 minutos antes a pressão é reduzida na câmara selada até o final do teste. A câmara selada é reduzida da pressão normal para a pressão de ar especificada e depois retornada à pressão normal, e durante este processo é monitorado se a amostra de teste pode funcionar normalmente. A frequência da tensão aplicada à amostra de teste do microcircuito está na faixa de DC a 20 MHz. A ocorrência de descarga corona no terminal de tensão é considerada falha. O valor de baixa pressão do teste corresponde à altitude e está dividido em vários níveis. Por exemplo, o valor da pressão do ar de nível A do teste de baixa pressão do microcircuito é 58kPa e a altura correspondente é 4572m. O valor da pressão do ar de nível E é 1,1kPa e a altura correspondente é 30480m, etc.
(5) Teste de resistência à umidade
Objetivo do teste: Avaliar a capacidade dos microcircuitos de resistir ao apodrecimento sob condições úmidas e quentes, aplicando tensão acelerada. Ele foi projetado para ambientes típicos de clima tropical. Os principais mecanismos de decomposição de microcircuitos em condições úmidas e quentes são a corrosão causada por processos químicos e processos físicos causados pela imersão, condensação e congelamento do vapor d'água que causam o crescimento de microfissuras. O teste também examina a possibilidade de ocorrer eletrólise ou exacerbar a eletrólise nos materiais que constituem o microcircuito sob condições úmidas e quentes. A eletrólise alterará a resistência do material isolante e enfraquecerá sua capacidade de resistir à ruptura dielétrica.
Condições de teste: Existem dois tipos de testes de ondas de calor, nomeadamente teste de ondas de calor variáveis e teste de ondas de calor constantes. O teste de flash quente exige que a amostra a ser testada esteja em uma faixa de umidade relativa de 90% a 100%. Demora um certo período de tempo (geralmente 2,5 horas) para aumentar a temperatura de 25 graus para 65 graus e mantê-la por mais de 3 horas; e novamente Dentro da faixa de umidade relativa de 80% a 100%, use um determinado período de tempo (geralmente 2,5 horas) para diminuir a temperatura de 6s graus para 25 graus. Após outro ciclo, abaixe a temperatura em qualquer umidade. até -10 grau e mantenha-o por mais de 3 horas antes de retornar a um estado onde a temperatura seja de 25 graus e a umidade relativa seja igual ou superior a 80%. Isso completa um ciclo de alterações sanguíneas em ondas de calor, que leva cerca de 24 horas.
Geralmente, para um teste de resistência à umidade, o grande ciclo de ondas de calor alternadas acima mencionado precisa ser realizado 10 vezes. Durante o teste, uma certa tensão é aplicada à amostra que está sendo testada. O volume de troca de ar por minuto na câmara de teste deve ser superior a 5 vezes o volume da câmara de teste. A amostra a ser testada deve ser aquela que tenha sido submetida a testes não destrutivos de estanqueidade ao chumbo.
(6) Teste de névoa salina
Finalidade do teste: Use um método acelerado para avaliar a resistência à corrosão de partes expostas de componentes sob névoa salina, umidade e condições de calor. Ele foi projetado para ambientes climáticos tropicais à beira-mar ou offshore. Componentes com estrutura de superfície deficiente corroerão as peças expostas sob condições de névoa salina e umidade e calor.
Condições de teste: O teste de névoa salina exige que as partes expostas da amostra de teste em diferentes direções estejam sob as mesmas condições especificadas em termos de temperatura, umidade e taxa de deposição de sal recebida. Este requisito é atendido pela distância mínima entre as amostras colocadas na câmara de teste e pelo ângulo em que as amostras são colocadas.
Temperatura de teste: O requisito geral é (35+-3)'C, e a taxa de deposição de sal em 24 horas é 2X104mg/m2~5X104mg/m2. A taxa de deposição de sal e a umidade são determinadas pela temperatura e concentração da solução salina que gera a névoa salina e pelo fluxo de ar que flui através dela. A proporção de oxigênio e nitrogênio no fluxo de ar deve ser a mesma do ar.
Tempo de prova: geralmente dividido em 24h, 48h, 96h e 240h.
(7) Teste de irradiação
Objetivo do teste: Avaliar a capacidade de funcionamento do microcircuito em ambiente de irradiação de partículas de alta energia. A entrada de partículas de alta energia nos microcircuitos causará alterações na microestrutura para produzir defeitos ou gerar cargas ou correntes adicionais. Isso resulta na degradação dos parâmetros do microcircuito, travamento, inversão do circuito ou pico de corrente, causando desgaste e falha. A irradiação além de um certo limite pode causar danos permanentes aos microcircuitos.
Condições de teste: Os testes de irradiação de microcircuitos incluem principalmente irradiação de nêutrons e irradiação de raios gama. É ainda dividido em teste de irradiação de dose total e teste de irradiação de taxa de dose. A irradiação de taxa de dose testa todos os microcircuitos de teste irradiados na forma de pulsos. No teste, a sequência de doses e a dose total de irradiação devem ser estritamente controladas com base em diferentes microcircuitos e diferentes finalidades de teste. Caso contrário, a amostra será danificada devido à irradiação que excede o limite ou o valor limite procurado não será obtido. Os testes de radiação devem ter medidas de segurança para evitar lesões humanas.
02. Teste de vida
O teste de vida é um dos itens mais importantes e básicos nos testes de confiabilidade. Ele coloca o produto sob condições de teste específicas para examinar suas alterações de falhas (danos) com o tempo. Através do teste de vida, podemos compreender as características de vida do produto, padrões de falha, taxas de falha, vida útil média e vários modos de falha que podem ocorrer durante o teste de vida. Se combinados com a análise de falhas, os principais mecanismos de falha que levam à falha do produto podem ser ainda mais esclarecidos, o que pode servir como base para o projeto de confiabilidade, previsão de confiabilidade, melhoria da qualidade de novos produtos e determinação de triagem razoável e testes de rotina (garantia de lote). condições.
Se para encurtar o tempo de teste o teste puder ser realizado aumentando a tensão sem alterar o mecanismo de falha, este é um teste de vida acelerado. O nível de confiabilidade dos produtos pode ser avaliado através de testes de vida, e o nível de confiabilidade de novos produtos pode ser melhorado através de feedback de qualidade.
Finalidade do teste de vida: Avaliar a qualidade e confiabilidade do produto sob condições especificadas e durante todo o tempo de trabalho. Para tornar os resultados dos testes mais representativos, o número de amostras testadas deve ser suficiente.
Condições de teste: O teste de vida do microcircuito é dividido em teste de vida em estado estacionário, teste de vida intermitente e teste de vida simulado.
O teste de vida em estado estacionário é um teste que deve ser realizado em microcircuitos. Durante o teste, a amostra sob teste deve ser alimentada com energia adequada para mantê-la em condições normais de funcionamento. A temperatura ambiente de teste de vida em estado estacionário do padrão militar nacional é 125C e o tempo é 1000h. Testes acelerados podem aumentar a temperatura e reduzir o tempo.
A temperatura da caixa do microcircuito de potência é geralmente maior que a temperatura ambiente. Durante o teste, a temperatura ambiente pode ser mantida inferior a 125 graus. A temperatura ambiente ou a temperatura da caixa do teste de vida em estado estacionário do microcircuito deve ser baseada no fato de a temperatura da junção do microcircuito ser igual à temperatura nominal da junção.
O teste de vida intermitente requer o corte do microcircuito em teste em uma determinada frequência ou a aplicação repentina de uma tensão e sinal de polarização. Outras condições de teste são iguais ao teste de vida em estado estacionário.
O teste de vida simulado é um teste combinado que simula o ambiente de aplicação do circuito. Suas tensões combinadas incluem quatro testes de estresse mecânico, de umidade e de baixa pressão: quatro testes de estresse mecânico, de temperatura, de umidade e elétrico, etc.
03.Teste de triagem
O teste de triagem é um teste não destrutivo que inspeciona completamente o produto. O objetivo é selecionar produtos com determinadas características ou eliminar produtos que falhem precocemente, de forma a melhorar a confiabilidade do produto. Durante o processo de fabricação dos produtos, devido a defeitos de materiais ou processos fora de controle, ocorrem os chamados defeitos ou falhas precoces em alguns produtos. Se esses defeitos ou falhas puderem ser eliminados antecipadamente, o nível de confiabilidade do produto poderá ser garantido no uso real.
Características dos testes de triagem de confiabilidade:
1. Este tipo de teste não é uma amostragem, mas sim um teste de 100%;
2. Este teste pode melhorar o nível geral de confiabilidade dos produtos qualificados, mas não pode melhorar a confiabilidade inerente do produto, ou seja, não pode aumentar a vida útil de cada produto;
3. O efeito do rastreio não pode ser avaliado simplesmente pela taxa de eliminação do rastreio. A alta taxa de eliminação pode ser devida a defeitos graves no projeto, componentes, processos, etc. do próprio produto, mas também pode ser devida ao fato de a intensidade do estresse de peneiramento ser muito alta.
A baixa taxa de eliminação pode ser devida a poucos defeitos do produto, mas também pode ser causada pela intensidade do estresse de triagem e pelo tempo de teste insuficiente. A qualidade do método de triagem é geralmente avaliada pela taxa de eliminação de triagem Q e pelo valor B do efeito de triagem: um método de triagem razoável deve ter um valor B grande e um valor Q moderado.
04Teste de uso em campo
Os vários testes acima foram conduzidos simulando condições de campo. Devido às limitações das condições do equipamento, os testes de simulação muitas vezes podem aplicar apenas uma única tensão ao produto e, às vezes, podem ser aplicadas tensões duplas. Isto é muito diferente das condições ambientais reais de utilização e, portanto, não consegue expor de forma verdadeira e abrangente a qualidade do produto. Os testes de uso em campo são diferentes porque são realizados no local de uso, portanto podem refletir mais verdadeiramente a confiabilidade do produto. Os dados obtidos são de alto valor para previsão, design e garantia da confiabilidade do produto. Os testes de uso em campo desempenham um papel mais importante na formulação de planos de testes de confiabilidade, na verificação de métodos de teste de confiabilidade e na avaliação da precisão dos testes.
05 Teste de identificação
O teste de qualificação é um teste realizado para avaliar o nível de confiabilidade de um produto. É um plano amostral desenvolvido com base na teoria amostral. Os testes de qualificação são realizados em condições que garantem que os produtores não provoquem a rejeição de produtos que atendam aos padrões de qualidade.
Os testes de qualificação de confiabilidade são divididos em duas categorias: uma são os testes de qualificação de confiabilidade do produto e a outra são os testes de qualificação de confiabilidade do processo (incluindo materiais).
Os testes de qualificação de confiabilidade do produto geralmente são realizados quando o projeto e a produção de um novo produto são finalizados. O objetivo é avaliar se os indicadores do produto atendem plenamente aos requisitos de projeto e avaliar se o produto atende aos requisitos de confiabilidade pré-determinados. O conteúdo do teste é geralmente consistente com a inspeção de consistência de qualidade. Todos os quatro grupos de testes A, B, C e D são realizados, e os produtos com requisitos de intensidade de resistência à radiação também são obrigados a passar por testes do grupo E. Testes de qualificação de confiabilidade também são exigidos quando há alterações significativas no projeto, estrutura, materiais ou processos do produto.
O teste de qualificação de confiabilidade do processo (incluindo materiais) é usado para avaliar se as capacidades de seleção e controle de materiais e processos da linha de produção podem garantir a qualidade e confiabilidade dos produtos fabricados e se podem atender aos requisitos de um determinado nível de garantia de qualidade .
06. Outros
(1)Teste de aceleração constante
O objetivo deste teste é avaliar a capacidade do circuito em suportar aceleração constante. Pode expor falhas causadas por baixa resistência estrutural do microcircuito e defeitos mecânicos. Como queda de cavacos, circuito aberto do condutor interno, deformação do invólucro do tubo, vazamento de ar, etc.
Condições de teste: Uma aceleração constante superior a 1 mm é aplicada na direção de remoção do chip do microcircuito, direção de compressão e direção perpendicular a esta direção. A faixa de valores de aceleração geralmente está entre 49.000 m/s:-1225000m/sV5 000~125.000z). Durante o teste, a carcaça do microcircuito deve ser fixada rigidamente no acelerador constante.
(2) Teste de impacto mecânico
O objetivo deste teste é avaliar a capacidade do microcircuito de resistir a choques mecânicos. Ou seja, avalia-se a capacidade do microcircuito de suportar forças repentinas. Os microcircuitos podem sofrer estresse repentino durante a carga, descarga, transporte e trabalho no local. Por exemplo, os microcircuitos estarão sujeitos a estresse mecânico repentino quando caírem ou colidirem. Essas tensões podem causar a queda dos chips do microcircuito, a abertura dos condutores internos, a deformação dos invólucros dos tubos, vazamentos de ar e outras falhas.
Condições de teste: Durante o teste, o invólucro do microcircuito deve ser rigidamente fixado na base da bancada de teste e os cabos externos devem ser protegidos. Cinco pulsos de choque mecânico de meia onda senoidal são aplicados a cada direção de ejeção do chip do microcircuito, direção de pressão e direção perpendicular a esta direção. A faixa de valores de aceleração de pico do pulso de impacto é geralmente 4900m/s2~294 000m/s2 (500g~30000g). A duração do pulso é de 0,1ms-1,0ms e a distorção permitida não é superior a 20% do pico de aceleração.
(3) Teste de vibração mecânica
Existem quatro tipos principais de testes de vibração, nomeadamente teste de vibração de frequência de varredura, teste de fadiga por vibração, teste de ruído de vibração e teste de vibração aleatória. O objetivo é avaliar a solidez estrutural e a estabilidade das características elétricas de microcircuitos sob diferentes condições de vibração.
O teste de vibração de varredura de frequência faz com que o microcircuito vibre com amplitude constante, e seu valor de pico de aceleração é geralmente dividido em três níveis: 196 m/s: (20e), 490m/s2 (50g) e 686m/s2 (70g). A frequência de vibração muda com o tempo na faixa de 20 Hz a 2.000 Hz. O tempo necessário para a frequência de vibração ir de 20 Hz a 2 000 HZ e voltar a 20 Hz não é inferior a 4 mm, e isso deve ser feito cinco vezes em três direções perpendiculares entre si (uma das quais é perpendicular ao chip) .
O teste de fadiga vibratória também exige que o microcircuito vibre com amplitude constante, mas sua frequência de vibração é fixa, geralmente dezenas a centenas de Hz, e seus picos de aceleração são geralmente divididos em 196ms2 (20g), 490m/s2 (50g) e 686ms2 ( 70g) Terceira marcha. Faça isso uma vez em cada uma das três direções perpendiculares entre si (uma direção é perpendicular ao chip), e o tempo para cada vez é de aproximadamente 32 horas.
As condições de teste do teste de vibração aleatória visam simular as vibrações que podem ocorrer em vários ambientes de campo modernos. A amplitude das vibrações aleatórias tem uma distribuição gaussiana. A relação entre densidade espectral de aceleração e frequência é específica. A faixa de frequência é de dezenas a 2.000 Hz.
As condições de teste do teste de vibração e ruído são basicamente as mesmas do teste de vibração de varredura. Quando o microcircuito vibra com amplitude constante, seu valor de pico de aceleração geralmente não é inferior a 196m/s2 (20g). A frequência de vibração muda logaritmicamente com o tempo na faixa de 20 Hz a 2.000 Hz. O tempo necessário para que a frequência de vibração passe de 20 Hz a 2.000 Hz e volte a 20 Hz não é inferior a 4 minutos, e isso deve ser feito uma vez em três direções perpendiculares entre si (uma das quais é perpendicular ao chip).
Mas o microcircuito deve aplicar tensão e corrente especificadas. Meça se a tensão máxima de saída de ruído na resistência de carga especificada excede o valor especificado durante o teste.