可靠性试验培训

JCET试验其他分类： 工程试验 客户试验 稽查试验 筛选试验
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环境应力与失效的关系
1.温度应力对产品的影响 2.湿度对产品的影响 3.冷热温度冲击对产品的影响
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环境应力与失效的关系
1 温度应力对产品的影响 当讨论产品寿命时,一般采用“10℃规则"的表达方式。当周围环境温度 上升10℃时，产品寿命就会减少一半；当周围环境温度上升20℃时，产 品寿命就会减少到四分之一。这种规则可以说明温度是如何影响产品寿 命（失效）的。
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可靠性的重可要性靠性发展及重要性
二、航空业上的重大灾难
◆ 1984年一架波音747客机由于尾翼隔板疲 劳断裂，在日本坠毁导致521人死亡。
三、石油化工业的重大事故 ◆ 1984年美国联合碳化公司设在印度的农药 厂，由于地下毒气罐阀门失效，毒气溢出， 造成3000人死亡的重大灾难。
◆ 2010年英国石油公司(BP)在墨西哥的海洋 平台在钻井发生油管爆炸而沉没。由于油井 的防喷阀失效，造成有史以来最大海面污染， 面临高达百亿美元的经济索赔和善后处理费 用。
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稳态湿热 THT 可靠性试验项目
Temperature Humidity Bias Life Test
设备能力：温度-20 ~150℃；湿度10~98%RH 设备精度：温度±0.2℃；湿度±2%RH 设备特点：设备温湿度程序设定可进行交变湿热试验。 常规条件： ①30℃，60%RH ②85℃，85%RH ③60℃，60%RH ④55℃，85%RH ⑤85℃，60%RH ⑥交变湿热
二战期间，
因可靠性引
起的飞机损
失惨重，损 失飞机2100 架，是被击 落的1.5倍。
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可靠性的发可展 靠性发展及重要性
◆可靠性开始兴起：1940s~1950s 二战的需求，推出了许多新的产品，包括电子开关，真空管便携式收音机， 雷达和电子雷管，也带来了产品可靠性的问题。 可靠性概念来自德国, 1945 年德国科学家把它带到美国。
设备能力
温度：105.0~133.3℃（at 100%RH） 110.0~140.0℃（at 85%RH） 118.0~150.0℃（at 65%RH）
湿度：65~100%RH 精度：温度±0.5℃/湿度±3%RH（at 85%RH） 常规条件：
①130℃，85%RH ②110℃，85%RH
高加速寿命试验箱
循环次数：100/200/500/1000cycles，常规试验采用100cycles。
滞留时间：10min以上。
转换时间：不超过5min。
温度循环试验不同于环境模拟试验，它是通过冷热温度冲击发现在常温状态下
难以发现的潜在故障问题。决定冷热温度冲击试验的主要因素有：试验温度范
围、暴露时间、循环次数、试验样品重量及热负荷等。
可靠性试验培训
可靠性的发可展背靠景 性发展及重要性
可靠性和质 量不可分离， 其前身是伴 随着兵器的 发展而诞生 和发展的。
从公元前26 世纪冷兵器
时代开始经 过4000年 发展，成熟
期在二战时 期。
德国使用火箭和美国
使用原子弹为标志。
美国当时的航空无线 电设备有60%不能正 常工作，电子设备在
规定的使用期限内共 有30%的时间能有效 工作。
试验目的：评定产品经长时间施加湿度应力和温度应力作用的能力 试验条件： 温度：(85±2) ℃ 湿度：(85±5) % 试验时间：168/504/1008hrs 恒温恒湿的技术指标包括：温度、相对湿度、试验时间 常做的双85指定就是温度85℃，湿度85℃ 产品失效因为湿度的影响占比非常高，因此湿度试验在环境试验中是必不可少 的。
J-STD-002
Test
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可靠性常用试验
常规试验分类
气候环境试验
高温贮存试验（HTST） 稳态湿热试验 （THT） 低温贮存试验（LTST） 高压蒸煮试验（PCT） 温度循环试验（TCT） 高速老化寿命试验（uHAST)
机械环境试验 跌落试验
负载老化试验
高温高湿偏置试验（THB） 高速老化寿命试验（HAST） 高温反偏（HTRB）
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温度循环 TCT 可靠性试验项目
Temperature Cycling Test
（冷热冲击试验）
试验目的：考核产品承受极端高温和极端低温的能力以及极端高温和极端低温 交替变化对产品的影响。 常规温度: -65℃～150℃, Dwell=15min -40℃～125℃, Dwell=15min -40℃～85℃, Dwell=10min（锡须条件）
◆可靠性迅速发展：1960s –1980s 随着美国航空及航天工业，汽车工业和计算机产业的迅速发展，推动可靠 性的迅速发展。
◆可靠性进入成熟期并国际化：1990s –2000s 推广和应用高加速寿命试验（HALT）、高加速应力试验（HAST ）& 高加速 应力筛选试验（HASS）和Robust设计【田口(Taguchi)设计】，特别是在高 科技产业，极大地提高了电子元部件的可靠性，从而促进了计算机产业， 互联网技术，智慧手机的迅速发展和广泛应用 随着经济全球化，可靠性的应用在世界各地迅速地推广发展，提高产品可 靠性和经济效益。
高温对产品的影响：老化、氧化、化学变化、热扩散、电迁移、金属迁 移、熔化、汽化变型等
低温对产品的影响：脆化、结冰、粘度增大和固化、机械强度的降低、 物理性收缩等
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环境应力与失效的关系
2 湿度对产品的影响
高温高湿条件作用试验样品上，可以构成水气吸附、吸收和扩散等 作用。许多材料在吸湿后膨胀、性能变坏、引起物质强度降低及其 他主要机械性能的下降，吸附了水气的绝缘材料不但会引起电性能 下降，在一定条件下还会引发各种不同的失效，是影响电子产品最 主要的失效环境。
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可靠性标准
国标（国家标准） 行标（行业通用标准） 国际标准 企业标准 客户特殊需求—定制产品
美国国 家标准 学会
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项目
标准 可靠性项目标准标准
预处理
JESD22-A113F 高压蒸煮
JESD22-A102
PRE
PCT
湿气敏感等 级试验
MSL
IPC/JEDEC JSTD-020
高速老化寿 命试验
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可靠性概念
什么是可靠性？
可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内完成 规定功能的能力。
评估方式：产品在规定条件下、规定时间内，完成规定功能的 概率（能力）
可靠性又可分为两种：一种是固有可靠性，是指产品在设计、 制造过程中，产品对象已经赋予的固有属性，这部分的可靠性 是在产品在设计开发时可以控制的；一种是使用可靠性，是指 产品在实际使用过程中表现出来的可靠性，除了固有可选性的 影响因素外，还需要考虑产品安装、操作使用、维修保障等各 方面因素的影响。
(u)HAST
JESD22-A110 JESD22-A118
稳态湿热 THT
GB/T2423.3 JESD22-A101
回流焊 Reflow
JESD22-A113
温度循环 TCT
JESD22-A104 GB/T 2423.22
电耐久 BURN-IN
GB/T 4587
高温试验 HTST
GB/T 2423.2 JESD22-A103
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可靠性概念
浴盆曲线
失效率λ(t)是随时间变化的函数。典型的失效率曲线，称为浴盆曲线。
失 效 率 λ
规 定 的
早 期 失 效 期
使用寿命 偶然失效期
运行时间 损耗失效期
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可靠性试验
定义： 可靠性试验是对产品的可靠性进行调查、分析和评价的一个过程。
目的： 为了评价分析电子产品可靠性而进行的试验称为可靠性试验。 试验目的通常有如下几方面 ：
湿度对产品的影响：腐蚀、离子迁移、扩散、水解、爆裂、霉菌
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环境应力与失效的关系
3 冷热温度冲击对产品的影响 高温和低温的失效都会反映在冷热温度冲击试验中，冷热冲击试验只是 加速了高温和低温失效的产生。下面归纳了实际生产或使用环境中存在 的具有代表性的冷热温度冲击环境，这些冷热冲击环境常常是导致产品 失效的主要原因。 1．温度的极度升高导致焊锡回流现象出现； 2．启动马达时周围器件的温度急速升高，关闭马达时周围器件会出现温 度骤然下降； 3．设备从温度较高的室内移到温度相对较低的室外，或者从温度相对较 低的室外移到温度较高的室内； 4．设备可能在温度较低的环境中连接到电源上，导致设备内部产生陡峭 的温度梯度。在温度较低的环境中切断电源可能会导致设备内部产生相 反方向陡峭的温度梯度； 5．设备可能会因为降雨而突然冷却； 6．当航空器起飞或者降落时，航空器机载外部器材可能会出现温度的急 剧变化。
Temperature Cycling Test
设备能力：低温-80℃/高温200℃，温度转换≤5min 常规条件： ①-65℃～150℃, Dwell=15min ②-40℃～125℃, Dwell=15min
温度循环试验箱
可靠性试验项目
稳态湿热 THT Temperature Humidity Bias Life Test
1.在研制阶段用以暴露试制产品各方面的缺陷，评价产品可靠性达到预定指 标的情况； 2.生产阶段为监控生产过程提供信息； 3.对定型产品进行可靠性鉴定或验收； 4.暴露和分析产品在不同环境和应力条件下的失效规律及有关的失效模式 和 失效机理； 5.为改进产品可靠性，制定和改进可靠性试验方案，为用户选用产品提供 依据。
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高压蒸煮 PCT 可靠性试验项目
Pressure Cooker Test
设备能力：温度85 ~145(℃)；湿度85~100(%RH) 常规条件： 121℃,100％RH,205Kpa(2atm)
高速老化试验箱
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高速老化试验
可靠性试验项目
HAST
Highly-Accelerated Temperature and Humidity Stress Test
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温度循环 TCT 可靠性试验项目
Temperature Cycling Test
温度冲击设备有：两箱法、三箱法和液槽式三种。 JCET：air to air 方式，三箱法。
150 C Air
膨胀
Expansion
-65 C Air
收缩
Shrinkage
产品受到循环温度热应力示意图
Βιβλιοθήκη Baidu
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温度循环 TCT 可靠性试验项目
恒温恒湿试验机
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高压蒸煮 PCT 可靠性试验项目
Pressure Cooker Test
试验目的：考核产品在高温、高湿、高气压条件下抗潮湿能力，加速其失效过 程。 试验条件： 温度：121 ℃ 湿度：100 %R 相对压力： 2atm(205kPa ) 试验时间：96/168/336小时，常规推荐96小时。
高温反偏 HTRB
GB/T 4587 JESD22-A108
低温试验 LTST
GB/T 2423.1 JESD22-A119
耐焊接热 SHT
GB/T 2423.28 JESD22-B106
可焊性
GB/T 2423.28
锡须生长
JESD201
Solderability EIA/IPC/JEDEC Tin Whisker JESD22-A121
试验目的：评估元器件在高温，高湿，高气压条件下对湿度的抵抗能力， 加速其失效过程。
试验条件：
温度/湿度：130 ℃/85 %RH（常规值） 时间：96hrs 电压：根据产品的规范或客户的要求
注：我司目前主要进行的是无偏置状态的高速老化试验
高速老化试验
可靠性试验项目
HAST
Highly-Accelerated Temperature and Humidity Stress Test
高温贮存试验
可靠性试验项目
HTST
High Temperature Storage
试验目的： 评定产品承受长时间施加高温应力下工作或贮存的适应能力。
可靠性的重可要性靠性发展及重要性
产品失效后可能造成灾难性的后果、巨大的 经济损失和严重的国家安全危害。
一、太空发展史上的重大事故 ◆ 1974年长征二号运载火箭首次发射,因控 制系统的一根0.25mm的导线断裂而失败。 ◆ 1986年美国“挑战者号”因一个密封圈在 低温下腐蚀疲劳失效，起飞76秒后爆炸，其 中7名宇航员全部丧生，直接经济损失达12 亿元。 ◆ 1991年历史上第一次为外国发射卫星“澳 星”，因一个小小的零件失效，导致发射失 败。 ◆ 2003年美国“哥伦比亚号”重返地球大气 层后发生爆炸，7名机组人员全部遇难。起因 是左翼上的保温泡沫在发射过中损坏，在返 途中，高温气体进入机翼，导致航天飞机解 体。