1、 电子产品可靠性试验技术电子产品可靠性试验技术 (二二)四四.环境试验内容环境试验内容高温试验高温试验低温试验低温试验温度循环温度循环温度冲击温度冲击恒温恒湿恒温恒湿交变潮热（湿热）交变潮热（湿热）机械振动，跌落机械振动，跌落冲击和碰撞冲击和碰撞高压蒸煮试验高压蒸煮试验盐雾试验盐雾试验气体腐蚀试验气体腐蚀试验其他试验其他试验 HoustonHouston航空公司航空公司（美国）技术资料（美国）技术资料明确地表示了失效明确地表示了失效与环境应力的关系。与环境应力的关系。图中可见在各种应图中可见在各种应力影响之中温度和力影响之中温度和湿度所引发的失效湿度所引发的失效占所有环境应力引占所有环境应力引
2、发失效的发失效的60%60%左右。左右。40%18%28%6%4%2%2%温度湿度振动沙尘盐水高度温度冲击环境温湿度试验温度试验的分类：温度试验的分类：1.1.低温试验低温试验2.2.高温试验高温试验3.3.热循环试验热循环试验4.4.热冲击试验热冲击试验4.1 温度试验温度试验1.低温试验低温试验贮存试验：贮存试验：鉴定装备在低温下的储存能力鉴定装备在低温下的储存能力通通常试验时间点为试件达到储存温度稳定常试验时间点为试件达到储存温度稳定后后24小时或规定时间小时或规定时间.工作试验：工作试验：将温度调至试件最低操作温度后将温度调至试件最低操作温度后进行低温功能试验进行低温功能试验最后让试件
3、恢复常最后让试件恢复常温温再做功能测试再做功能测试.主要效应主要效应 液体沾度增加液体沾度增加 和凝固和凝固结露及结冰结露及结冰材料硬化及脆化材料硬化及脆化物理收缩物理收缩低温试验失效模式低温试验失效模式 不同材料收缩特性而使零件卡死不同材料收缩特性而使零件卡死 润滑特性丧失润滑特性丧失 机械强度丧失机械强度丧失 破裂破坏破裂破坏 结构失效结构失效 增加运动件之磨耗增加运动件之磨耗1.低温试验低温试验举例举例 要要求求項項目目溫溫度度()-65,-55,-40,-25,-10,-5,+50,-30,-40-10,-30-5,-15,-25,-35,-45,-550,-10,-20,-30,-4
4、0駐駐留留時時間間2,16,72,96h8,2412,24,481,166,8,12,24,32,48,72,96,120溫溫變變率率1/min1/min1/min1/min1/min試試件件擺擺放放15公公分分 1 15 5公公分分 1 15 5公公分分 1 15 5公公分分 1 15 5公公分分試試驗驗容容差差32222測測試試對對象象所所有有測測試試件件P S 1/P S 2Apple 產產品品手手機機整整機機及及配配件件金金屬屬件件及及塑塑件件其其它它規規范范低低 溫溫 測測 試試 規規 格格 測測試試條條件件手手機機測測試試IE C 68-2-1(C old)AP P LE S pe
5、c.S ON Y S pec.1.低温试验低温试验（1）试验目的：）试验目的：考核低温对电子元器件的影响，确定电子元器件在低温条件下考核低温对电子元器件的影响，确定电子元器件在低温条件下工作和储存的适应性。例如，半导体器件在低温条件下能否正常工作，在低温作工作和储存的适应性。例如，半导体器件在低温条件下能否正常工作，在低温作用后是否有机械损伤和电参数变化的情况，以及在低温储存的条件下，保持性能用后是否有机械损伤和电参数变化的情况，以及在低温储存的条件下，保持性能的能力等。的能力等。（2）试验原理：）试验原理：低温下会使电子元器件的电参数发生变化、材料变脆及零件材低温下会使电子元器件的电参数发生
6、变化、材料变脆及零件材料冷缩产生颠力等。使电子元器件处于低温环境下一定时问，考核电子元器件的料冷缩产生颠力等。使电子元器件处于低温环境下一定时问，考核电子元器件的电参数是否发生变化、材料是否变脆、零件材料冷缩产生应力有多大等，从而确电参数是否发生变化、材料是否变脆、零件材料冷缩产生应力有多大等，从而确定电子元器件的抗低温能力。定电子元器件的抗低温能力。（3 3）试验设备试验设备:试验设备主要有低温箱试验设备主要有低温箱(低温室低温室)和温度计。低温箱或低温室提供和温度计。低温箱或低温室提供一定的低温场所一定的低温场所(环境环境)；温度计用于测量和监控试验温度。试验设备还要有测量；温度计用于测量
7、和监控试验温度。试验设备还要有测量电性能参数的电测量系统。电性能参数的电测量系统。（4）注意事项：）注意事项：应注意的是在低温试验中，常因夹具结冰引起器件外引线与夹应注意的是在低温试验中，常因夹具结冰引起器件外引线与夹具接触不良，或结冰漏电。遇到这种情况，应该反复检查夹具，位接触良好，消具接触不良，或结冰漏电。遇到这种情况，应该反复检查夹具，位接触良好，消除结冰漏电之后，方能测量电参数，否则测量结果不准确。除结冰漏电之后，方能测量电参数，否则测量结果不准确。1.低温试验低温试验 恒温恒湿箱恒温恒湿箱内部尺寸：内部尺寸：1000X1000X1000mm温度范围：温度范围：-70150温湿度箱（德
8、国温湿度箱（德国 weiss）温度范围：温度范围：-40120湿度范围：湿度范围：1098%RHl 低温试验设备低温试验设备(1)(1)试验目的：试验目的：考核高温对电子元器件的影响，确定电子元器件在高温条考核高温对电子元器件的影响，确定电子元器件在高温条件下工作和储存的适应性。件下工作和储存的适应性。(2)(2)试验原理：试验原理：有严重缺陷的电子元器件处于非平衡态，这是一种不稳定有严重缺陷的电子元器件处于非平衡态，这是一种不稳定态，由非平衡态向平衡态的过渡过程既是诱发有严重缺陷产品失效的过程，态，由非平衡态向平衡态的过渡过程既是诱发有严重缺陷产品失效的过程，也是促使产品从非稳定态向稳定态的
9、过渡过程。高温应力的目的是为了缩也是促使产品从非稳定态向稳定态的过渡过程。高温应力的目的是为了缩短这种变化的时间。所以该实验又可以视为一项稳定产品性能的工艺。短这种变化的时间。所以该实验又可以视为一项稳定产品性能的工艺。电子元器件在高温环境中，其冷却条件恶化，散热因难，将使器件的电子元器件在高温环境中，其冷却条件恶化，散热因难，将使器件的电参数发生明显变化或绝缘性能下降。如：在高温条件下，存在于半导体电参数发生明显变化或绝缘性能下降。如：在高温条件下，存在于半导体器件芯片表面及管壳内的杂质加速反应，促使沾污严重的产品加速退化。器件芯片表面及管壳内的杂质加速反应，促使沾污严重的产品加速退化。此外
10、，高温条件对芯片的体内缺陷、硅氧化层和铝膜中的缺陷，以及不良此外，高温条件对芯片的体内缺陷、硅氧化层和铝膜中的缺陷，以及不良的装片、键合工艺等也有一定的检验效果。的装片、键合工艺等也有一定的检验效果。2.高温试验高温试验2.高温试验高温试验主要效应主要效应热老化热老化 氧化氧化 结构变化结构变化 化学反应化学反应 软化溶解升华软化溶解升华 沾度降低沾度降低蒸发蒸发 物理膨胀物理膨胀高温试验失效模式高温试验失效模式 绝缘失效绝缘失效 电性能变化电性能变化(电阻电容等电阻电容等)结构变化结构变化 润滑特性丧失润滑特性丧失 增加机械应力增加机械应力 增加运动件之磨耗增加运动件之磨耗举例举例 要要求求
11、項項目目溫溫度度()30,40,55,70,85,100,125,155,175,200,215,315,400,500,630,800,100045,6565,8525,55,65,85,95,105,115,12540,45,50,55,60,65,80,85,100,120,150駐駐留留時時間間2,16,72,96h8,24,10012,24,481,16,486,8,12,24,32,48,72,96,120溫溫變變率率1/min1/min1/min1/min1/min試試件件擺擺放放15公公分分 1 15 5公公分分 1 15 5公公分分 1 15 5公公分分 1 15 5公公分分
12、試試驗驗容容差差32222測測試試對對象象所所有有測測試試件件PS1/PS2Apple 產產品品手手機機整整機機及及配配件件金金屬屬件件及及塑塑件件高高 溫溫 測測 試試 規規 格格IEC 68-2-2(Dry heat)SONY Spec.APPLE Spec.手手機機測測試試其其它它規規范范 測測試試條條件件2.高温试验高温试验l高温试验设备高温试验设备 可程式恒温恒湿箱可程式恒温恒湿箱内部尺寸：内部尺寸：1000X1000X1000mm温度范围：温度范围：-70150 烘箱烘箱内部尺寸：内部尺寸：温度范围：常温温度范围：常温200 充氮烘箱充氮烘箱内部尺寸：内部尺寸：温度范围：常温温度范
13、围：常温300003.温度循环温度循环试验目的：试验目的：考核电子元器件在短期内反复承受温度变化的能力及不同结构考核电子元器件在短期内反复承受温度变化的能力及不同结构材料之间的热匹配性能。温度循环试验是模拟温度交替变化环境对电子元材料之间的热匹配性能。温度循环试验是模拟温度交替变化环境对电子元器件的机械性能及电气性能影响的试验。器件的机械性能及电气性能影响的试验。试验原理：试验原理：温度循环试验中电子元器件在短期内反复承受温度变化，其结温度循环试验中电子元器件在短期内反复承受温度变化，其结果使电子元器件反复承受热胀冷缩变化，产生因为热胀冷缩而引起的交变果使电子元器件反复承受热胀冷缩变化，产生因
14、为热胀冷缩而引起的交变应力，这个交变应力会造成材料开裂、接触不良、性能变化等有害影响。应力，这个交变应力会造成材料开裂、接触不良、性能变化等有害影响。对于半导体器件，主要是检验不同结构材料之间的热匹配性能是否良对于半导体器件，主要是检验不同结构材料之间的热匹配性能是否良好。它能有效地检验粘片、键合、内涂料和封装工艺等潜在的缺陷；它能好。它能有效地检验粘片、键合、内涂料和封装工艺等潜在的缺陷；它能加速硅片潜在裂纹的暴露。加速硅片潜在裂纹的暴露。(1)试验目的：试验目的：考核电子元器件在突然遭到温度剧烈变化时之抵抗能力及考核电子元器件在突然遭到温度剧烈变化时之抵抗能力及适应能力的试验。适应能力的试
15、验。(2)试验原理：试验原理：温度的剧烈变化伴随着热量的剧烈变化，热量的剧烈变化温度的剧烈变化伴随着热量的剧烈变化，热量的剧烈变化引起热变形的剧烈变化，从而引起剧烈的应力变化。应力超过极限应力，便引起热变形的剧烈变化，从而引起剧烈的应力变化。应力超过极限应力，便会出现裂纹，甚至断裂。热冲击之后能否正常工作便表明该电子元器件的抗会出现裂纹，甚至断裂。热冲击之后能否正常工作便表明该电子元器件的抗热冲击能力。热冲击能力。热冲击试验是温度剧烈变化环境下的试验。在低温地带间断工作的电热冲击试验是温度剧烈变化环境下的试验。在低温地带间断工作的电子元器件会遇到突然遭到温度剧烈变化这种环境条件。伴随而产生的巨
16、大应子元器件会遇到突然遭到温度剧烈变化这种环境条件。伴随而产生的巨大应力可使引线断开、封装开裂等，从而电子元器件的机械性能或电性能发生变力可使引线断开、封装开裂等，从而电子元器件的机械性能或电性能发生变化。如：对半导体器件，热冲击可使其衬底开裂、引线封接断开和管帽产生化。如：对半导体器件，热冲击可使其衬底开裂、引线封接断开和管帽产生裂纹，以及由于半导体绝缘体机械位移或硅气影响引起电特性的变化。所以裂纹，以及由于半导体绝缘体机械位移或硅气影响引起电特性的变化。所以必须对电子元器件做热冲击试验。必须对电子元器件做热冲击试验。4.热冲击试验热冲击试验 冷热冲击试验冷热冲击试验 试验目的：试验目的：验
17、证硬件及材料在高低温及大气湿度条件下验证硬件及材料在高低温及大气湿度条件下所承受环境所承受环境变化的能力变化的能力.具体示例：具体示例：温暖室内与寒冷室外间的移动温暖室内与寒冷室外间的移动 因下雨或冷水所致的突然冷却因下雨或冷水所致的突然冷却 电源电源ON及及OFF导致零件温度突然上升导致零件温度突然上升 冷气或暖气的冷气或暖气的ON/OFF 飞机的急速上升及下降飞机的急速上升及下降 工艺不良导致焊锡开裂工艺不良导致焊锡开裂举例举例 要要求求項項目目高高溫溫()30,40,55,70,85,100,125,155,175,200,250,315,400,500,630,800,10008580
18、80-40125,115,105,100,90,85,80,70,65,60,高高溫溫駐駐留留時時間間10m in,30m in,1h,2h,3h30m in,45m in2h25m in2h15,20,25,30,45,50(min)1h,2h,3h,4h低低 溫溫()-65,-55,-40,-25,-10,-5,5-40-30-40850,-10,-15,-20,-25,-30,-35,-40,-45,-50,-55,-60低低溫溫駐駐留留時時間間10m in,30m in,1h,2h,3h30m in,45m in2h25m in2h15,20,25,30,45,50(min)1h,2h
19、,3h,4h循循環環次次數數5 cycles20122555,10,12,15,20,24,50,100轉轉移移時時間間10秒秒 8秒秒 8秒秒8秒秒 8秒秒11mS)(11mS)的作动时间的作动时间,由于波形是由无限多的由于波形是由无限多的半波所组成半波所组成,较能引起结构上的共振较能引起结构上的共振,相对的对结构影响也较大相对的对结构影响也较大,一般撞击能够储蓄能量的物体所产生如汽压缸一般撞击能够储蓄能量的物体所产生如汽压缸 弹簧等弹簧等.锯齿波锯齿波 SawSaw toothtooth40 g10 mS 介于前两者之间介于前两者之间,一般像是撞击弹性系数较差的物品一般像是撞击弹性系数较差
20、的物品,也就也就是变形后较不恢复原状的物体是变形后较不恢复原状的物体,如铅块如铅块,纸箱折角纸箱折角等等.Apple IntelMindray20g,11msSquare wave1 shock/z-axis 50g,11msSquare wave3 shocks/axis5/10/15g,6/11msHalf sine wave3 shocks/axis不同厂商的冲击测试条件不同厂商的冲击测试条件4.2.2 冲击试验冲击试验峰值加峰值加速度速度持续持续时间时间脉冲波形脉冲波形设备设备gms1511后峰锯齿半后峰锯齿半正弦梯形正弦梯形对装卸和运输的结构的基本要求对装卸和运输的结构的基本要求永久
21、性安装于地面的设备或由公路、铁路或空中永久性安装于地面的设备或由公路、铁路或空中运输的在牢固的抗冲击包装中的设备运输的在牢固的抗冲击包装中的设备3018后峰锯齿半后峰锯齿半正弦梯形正弦梯形安装的结构强度。在标准的公路或铁路或运输机安装的结构强度。在标准的公路或铁路或运输机中的可靠位置上安装或在这种情况下运输的设备中的可靠位置上安装或在这种情况下运输的设备5011后峰锯齿半后峰锯齿半正弦梯形正弦梯形在越野车的可靠位置安装或运输的设备在越野车的可靠位置安装或运输的设备散装在标准公路或铁路车辆中作长途运输的设备散装在标准公路或铁路车辆中作长途运输的设备1006后峰锯齿半后峰锯齿半正弦梯形正弦梯形在公
22、路或铁路运输中经受严酷装卸冲击在公路或铁路运输中经受严酷装卸冲击典型的冲击示例典型的冲击示例39003900产品在进行产品在进行50g50g的半正弦重力冲击试验的半正弦重力冲击试验4.2.2 冲击试验冲击试验冲击试验设备冲击试验设备4.2.2 冲击试验冲击试验 碰撞和冲击一样，是一个非常复杂的物理过程，并且是随机的，能在碰撞和冲击一样，是一个非常复杂的物理过程，并且是随机的，能在不同的时间周期上出现。然而由于它们对产品所造成的物理失效不完全不同的时间周期上出现。然而由于它们对产品所造成的物理失效不完全相同，为了在试验室内模拟方便起见，才分成冲击试验和碰撞试验二种相同，为了在试验室内模拟方便起见
23、，才分成冲击试验和碰撞试验二种试验来进行的。试验来进行的。冲击冲击峰值加速度较大、脉冲持续时间较短、很少重复出现、峰值加速度较大、脉冲持续时间较短、很少重复出现、相对于产品结构强度来说属极限应力的破坏，造成结构相对于产品结构强度来说属极限应力的破坏，造成结构 变形，安装松动，产生裂纹甚至断裂，还会使电气连接变形，安装松动，产生裂纹甚至断裂，还会使电气连接 松动，接触不良，造成时断时通，使产品工作不稳定。松动，接触不良，造成时断时通，使产品工作不稳定。碰撞碰撞将那些峰值加速度不大、脉冲持续时间较长、不断重复将那些峰值加速度不大、脉冲持续时间较长、不断重复 出现、相对于产品结构强度来说是重复应力的
24、定为碰撞，出现、相对于产品结构强度来说是重复应力的定为碰撞，碰撞试验主要是为了确定产品经受重复碰撞后所引起的碰撞试验主要是为了确定产品经受重复碰撞后所引起的 累积损伤。累积损伤。冲冲击击和和碰碰撞撞4.2.2 冲击试验冲击试验4.2.3 振动噪声试验振动噪声试验(1)(1)试验目的：试验目的：考核被试样品在规定的振动条件下有考核被试样品在规定的振动条件下有没有噪声产生。没有噪声产生。(2)(2)试验原理：试验原理：处于振动环境下的元器件，若存在接处于振动环境下的元器件，若存在接触不良，则会使接触部分时而接触，时而断开，这触不良，则会使接触部分时而接触，时而断开，这样就会使原有的电信号成为混有高
25、频噪声的信号。样就会使原有的电信号成为混有高频噪声的信号。所以因接触不良等会使系统中的电信号产生高频干所以因接触不良等会使系统中的电信号产生高频干扰信号，即正常的电信号上会叠加上噪声信号。扰信号，即正常的电信号上会叠加上噪声信号。4.2.4 离心加速度试验离心加速度试验(1)(1)试验目的：试验目的：确定电子元器件在离心加速度作用下的适应能力确定电子元器件在离心加速度作用下的适应能力或评定其结构的牢靠性。或评定其结构的牢靠性。(2)(2)试验原理：试验原理：试验样品安装在离心加速度试验机上。当离心加试验样品安装在离心加速度试验机上。当离心加速度机以一定的角速度回转时，强大的离心力作用在试验样品
26、速度机以一定的角速度回转时，强大的离心力作用在试验样品的各个截面上，从而引起各个截面的强大的拉应力，强度低的的各个截面上，从而引起各个截面的强大的拉应力，强度低的试验样品便会出现裂纹，有的还会断裂。试验样品便会出现裂纹，有的还会断裂。飞机转弯火箭发射、导弹改变方向一般离心加速度飞机转弯火箭发射、导弹改变方向一般离心加速度1010200g200g，持续时，持续时间从几秒到几分钟。战斗机考虑到结构强度和人的承受能力，离心加速度间从几秒到几分钟。战斗机考虑到结构强度和人的承受能力，离心加速度限制在限制在10g10g以内。此外，在炮弹电引信等的特殊场合，离心加速度可达以内。此外，在炮弹电引信等的特殊场
27、合，离心加速度可达10000g10000g数量级。例如，炮弹飞行做高速度旋转运动，如其转速为数量级。例如，炮弹飞行做高速度旋转运动，如其转速为20000rin20000rinminmin，器件装在离中心轴线，器件装在离中心轴线5cm5cm处受到的离心加速度达处受到的离心加速度达22222g22222g。半导体器件的离心加速度试验是将非工作状态下的试样紧固在转动台半导体器件的离心加速度试验是将非工作状态下的试样紧固在转动台面的专用夹具上，其离心加速度为面的专用夹具上，其离心加速度为20000g20000g，持续时间为，持续时间为2 2分钟。分钟。高可靠的半导体器件规定要求进行高可靠的半导体器件规
28、定要求进行200002000030000g30000g的离心加速度试的离心加速度试验。其目的不是为了模拟实际使用环境，而是为了检验并筛选掉粘片验。其目的不是为了模拟实际使用环境，而是为了检验并筛选掉粘片欠佳、内引线与键合点强度较差的器件。欠佳、内引线与键合点强度较差的器件。4.2.4 离心加速度试验离心加速度试验 4.3 环境应力筛选环境应力筛选筛选的定义：筛选的定义：采用非破坏性应力检查所有产品消除隐患。采用非破坏性应力检查所有产品消除隐患。筛选的作用：筛选的作用：在生产期间排除良好设计的产品在制造过程中引入在生产期间排除良好设计的产品在制造过程中引入 缺陷的工艺手段。缺陷的工艺手段。筛选的
29、适用范围：筛选的适用范围：包括产品研制阶段（工程设计人员）、批生产包括产品研制阶段（工程设计人员）、批生产 阶段和出厂前。阶段和出厂前。筛选的特点：筛选的特点：环境应力筛选是一种工艺，而不是一种试验。筛选环境应力筛选是一种工艺，而不是一种试验。筛选 是是100%100%对产品进行。对产品进行。筛选的目的：筛选的目的：是迫使存在于产品中的会变成早期故障的缺陷提前是迫使存在于产品中的会变成早期故障的缺陷提前 变成故障。变成故障。筛筛选选定定义义及及其其说说明明 筛选试验可以在元件、器件、连接器等产品或整机系统中进筛选试验可以在元件、器件、连接器等产品或整机系统中进行，根据要求不同可以有不同的应力筛
30、选试验，环境应力筛选行，根据要求不同可以有不同的应力筛选试验，环境应力筛选的主要试验为：的主要试验为：电应力筛选：电应力筛选：加电工作试验、加电加负荷试验加电工作试验、加电加负荷试验温度应力筛选：温度应力筛选：高温、低温、高温工作或低温工作高温、低温、高温工作或低温工作环境应力筛选：环境应力筛选：温度变化温度变化机械应力筛选：机械应力筛选：冲击或振动冲击或振动其它筛选：其它筛选：参数筛选、一致性筛选参数筛选、一致性筛选 筛筛选选定定义义及及其其说说明明4.3 环境应力筛选环境应力筛选应应力力筛筛选选的的特特性性收集市场可靠性数据潜在的缺陷校验筛选方法确认试验结果进行筛选试验确定筛选方法对失效机
31、理分类寻找分析失效机理施加应力引发失效制造厂商技术细节失效分析 美国曾对美国曾对4242家企家企业进行调查统计，业进行调查统计，得到的结论是将热得到的结论是将热循环与随机振动相循环与随机振动相结合，可以达到结合，可以达到90%90%的筛选率。其中随的筛选率。其中随机振动应力可筛出机振动应力可筛出15%15%25%25%的缺陷，的缺陷，热循环可筛出热循环可筛出75%75%85%85%。二者筛选效率。二者筛选效率比是比是1 1：3.53.5。而随。而随机振动应力比正弦机振动应力比正弦扫描效率高五倍。扫描效率高五倍。4.3 环境应力筛选环境应力筛选 恒定高温筛选是析出电子元器件缺陷的有效方法，广泛用
32、于元器件的筛选，但不推荐用于组件级（印制线路板、单元或系统）的筛选。据统计，在美国使用温度循环对组件进行筛选的公司数要比使用恒定高温对组件进行筛选的公司数多5倍。恒定低温筛选极少使用。恒定高温筛选也叫高温老化，是一种静态工艺，这种方法是使产品在规定高温下连续不断地工作，以迫使早期故障出现。其筛选机理是通过提供额外的热作用，迫使缺陷发展。恒恒定定高高温温筛筛选选4.3 环境应力筛选环境应力筛选 产品中存在对某一特定筛选敏感的潜在缺陷时，该筛选产品中存在对某一特定筛选敏感的潜在缺陷时，该筛选将缺陷以故障形式析出的概率叫筛选度，是筛选效果的一种将缺陷以故障形式析出的概率叫筛选度，是筛选效果的一种量化
33、表达法。量化表达法。恒定高温的筛选度可如下按公式计算恒定高温的筛选度可如下按公式计算,SS=1 SS=1exp0.0017(R+0.6)exp0.0017(R+0.6)0.60.6tt 式中：式中：SSSS筛选度；筛选度；R R高温温度与室温之差（室温一般取高温温度与室温之差（室温一般取2525）；）；t t 恒定高温持续时间（恒定高温持续时间（h h）。）。恒恒定定高高温温筛筛选选4.3 环境应力筛选环境应力筛选引线下塌与芯片边缘接触（塌丝）引线下塌与芯片边缘接触（塌丝）起因：起因：这种现象一般发生在小直径的金丝比较多，而且一般都是这种现象一般发生在小直径的金丝比较多，而且一般都是由于工艺过
34、程管理不严，不慎碰到而引起，在注塑过程进一步下塌。由于工艺过程管理不严，不慎碰到而引起，在注塑过程进一步下塌。现象：现象：瞬时短路，潮湿环境漏电最后短路瞬时短路，潮湿环境漏电最后短路 危害：危害：在出厂检测中还未引起短路，不易检出，在潮湿环境和长期在出厂检测中还未引起短路，不易检出，在潮湿环境和长期加电中逐步出现漏电或短路。加电中逐步出现漏电或短路。措施：措施：除了加强工艺管理和自动化之外，使用方通过高湿加电筛选除了加强工艺管理和自动化之外，使用方通过高湿加电筛选可发现这种失效。可发现这种失效。温温度度应应力力对对产产品品的的影影响响4.3 环境应力筛选环境应力筛选温度筛选的应力温度筛选的应力
35、 在高温筛选试验中过高的温度应力会造成产品的潜在缺陷，比较典型的是金铝化合物（又称紫斑）的产生。因此对大部分有金铝化合物界面的产品筛选温度不要大于150，对大部分的半导体器件和集成电路，筛选温度应控制在125左右。温温度度应应力力对对产产品品的的影影响响4.3 环境应力筛选环境应力筛选 表征温度变化筛选应力的基本参数包括上限温度Tu、下限温度TL、温度变化速率V、上限温度保温时间tu、下限温度保温时间tL和循环次数N。温度变化筛选度可按如下公式计算 SS=1exp（0.0017（R+0.6）0.6ln（e+V）3N）式中：SS筛选度；R温度变化范围（TuTL）；e 自然对数的底；V温度变化速率
36、（/min）；N循环次数。温温度度变变化化筛筛选选4.3 环境应力筛选环境应力筛选 表征扫频正弦振动筛选应力的基本参数是最低频率、最高频率、加速度峰值或位移、扫频速率、扫描时间和振动方向。扫频正弦振动筛选度按公式计算：SS=1exp0.000727（G/10）0.863t 式中：SS筛选度；G加速度量值（m/s2）；t 振动时间（min）。机机械械振振动动筛筛选选4.3 环境应力筛选环境应力筛选组装等级的选择组装等级的选择 为了保证彻底消除早期故障，最好应在各个组装等级安排环境应力筛选，任何一级上的筛选不能代替高一级上进行的筛选，这是因为在将低组装等级的各产品组装成高一级产品时，由于使用了外购
37、件及组装工艺，会引入新的缺陷。任何一个高一级的筛选，当然能代替低一级组件上的筛选，但筛选效率将降低，而筛选成本大大提高。见下图 在各组装等级进行筛选，有时是不现实的。在制定筛选大纲时，应考虑每一组装等级，并不意味着在每一组装等级都需要进行筛选，而是要从技术效果、费用效果以及故障可探测性等方面进行评估，作出决定。组组件件的的筛筛选选印刷电路板布线采购的组件布线电缆采购的单元元器件组件单元设备与系统4.3 环境应力筛选环境应力筛选应力类型的选择和安排应力类型的选择和安排 筛选用的环境应力，一般应优先采用温度循环和随机振动，如果经济条件或设备条件不许可，可采用强度较差的其他应力，如振动改用正弦扫频振
38、动，温度循环改成温度冲击等。如果某些特定产品用某些应力筛选特别有效，则可采用这些环境应力进行筛选。环境应力筛选效果不仅取决采用的各应力特有的作用机理，还取决于其互相加速作用。使用温度循环和随机振动筛选时，筛选应力组合应是振动温度循环振动。第一次振动后必须保证有5个循环的温度筛选。综合应力筛选效果与组合应力筛选差不多，但要求更昂贵的设备，不推荐采用。下图是GJB1032中规定的温度和振动应力安排情况。应应力力类类型型的的选选择择和和安安排排无故障验证第二次振动无故障验证温度循环(2)性能筛选后检测寻找故障温度循环(1)寻找故障第一次振动性能筛选前检测寻找排除故障无故障运行4.3 环境应力筛选环境
39、应力筛选 （a）环境应力筛选不应改变产品失效机理；（b）由于筛选的目的是剔除早期故障，因此不必准确模拟产品真实的环境条件；（c）筛选可以提高产品的使用可靠性，但它不能提高产品的固有可靠性，只有改进设计、工艺等才能提高后者；（d）对于关键设备，应实施三级（元器件级、电路板级、设备级）100%的环境应力筛选；（e）它不是可靠性鉴定、验收试验，但经过筛选的产品有利于鉴定和验收试验的顺利进行。筛筛选选试试验验的的注注意意事事项项4.3 环境应力筛选环境应力筛选 在将潜在缺陷转化为早期故障的机理方面，温度循环与随机振动是不相同的。温温度度变变化化与与随随机机振振动动效效果果的的比比较较4.3 环境应力筛
40、选环境应力筛选实实 例例1.1.高温贮存高温贮存 高温试验的温度必须高于产品技术条件规定的高温工作温度Tmax。研制试验时温度最高（一般取Tmax+2030 ）、小批量试产试验时温度次之（一般取Tmax+15 25 ）、例行试验最低（一般取Tmax+10 ）。2.2.低温贮存低温贮存 低温试验的温度TL必须低于产品技术条件规定的低温工作温度。通常状况下三个阶段的TL都取40。3.3.温度循环应力温度循环应力 高温保持温度同高温试验温度；低温保持温度同低温试验温度。温变率：大于1/min，小于5/min。循环次数：大于80次（研制试验）。建议：10以上加电（研制试验）温度保持时间：大于0.5小时
41、（组件）或2小时或中心温度达到试验温度5分钟（整机）。4.4.温度冲击试验温度冲击试验 高温保持温度同高温试验温度；低温保持温度同低温试验温度。温变率：大于20/min；循环次数：20次 温度保持时间：大于0.5小时（组件）或2小时（整机）。整整机机试试验验条条件件参参考考5.5.恒定湿热应力恒定湿热应力 恒定湿热应力采用标准为温度402；湿度为90%3%；试验时间为2496小时。全天候产品要加电。6.6.扫频振动的应力扫频振动的应力 扫频范围10-55Hz；恒定振幅0.35mm。扫频速率每分钟1个倍频程。试验方向X、Y、Z，每方向25分钟。7.7.冲击振动的应力冲击振动的应力 半正弦波，脉冲宽度11ms。冲击强度30g；冲击方向X、Y、Z，共6方向，每方向3次。8.8.模拟汽车运输的应力模拟汽车运输的应力 按实际发货的要求包装和装载。用载重汽车在三级公路上以2040公里时速跑200公里，或在模拟汽车运输台上振动90min。整整机机试试验验条条件件参参考考实实 例例
