温度循环应力筛选

(資料來源：MIL-NAVMAT P-9492[製造篩選]) 以Motorola為例 溫度循環：-65℃～160 ℃ 循環數：22
Motorola-摩托羅拉
待測品送電的溫度循環篩選注意事項
溫度範圍 溫度範圍最好介在-53℃～55℃之間(△T：108℃)，若是最小值， 溫度測試範圍則至少要在71℃以上。 內部零件溫度的變化率 內部零件每分鐘的溫度變化率應介於 1℃～4 ℃之間。比率越高，檢測的效果越好。 溫度均熱次數 當內部零件已達指定溫度的+3 ℃時，且功能檢查已經完成時， 就可開始進行下一個溫變率（temperature ramp）。 待測物的操作(溫度應力篩選的試驗中的通電要求) 無冷卻系統(風扇)：升溫與高溫段通電，降溫與低溫段斷電 有冷卻系統(風扇)：試驗同時針對冷卻系統進行高低溫循環，試驗方式依據規範 待測物監測 雖然在溫度循環期間，最好能持續監督待測物，基於成本考量，不得不採取折衷作法。 在這種情況下，可以定期檢查與密切監督最後循環是適中的建議。
TS (Test Strength，測試能力)：定義為固定測試方法偵測潛伏隠含缺陷的或然率
溫度循環箱案例-2 ： 液晶模組測試訊號檢測系統
-40℃←→70 ℃，5cycle
Thermal Screen熱篩選 1.錯誤的部件 2.安裝不正確的部件 3.電線絕緣不良 4.接線不良 5.部件參數漂移 6.密封泄露 7.化學污染 8.塗層缺陷 9.薄弱邊緣物件 10.晶片觸角彎曲 11.在晶片通孔中沒有銲牢
溫差範圍約88℃以上
應力篩選溫度條件為待測品最高工作溫度點與最低點 溫度循環應力篩選範圍10～30℃/min 應力篩選溫變率不小於5℃/min(平均值)
[GJB-1032-90、MIL-STD-216]
民品主要使用為15～20℃/min 軍品40℃/min
溫度循環篩選，一般依照下表的指導原則來進行 依據：NAVMAT P-9492(美軍 海軍部) 儀器類型 溫度循環數 簡單(100個電子零件) 1 略微複雜(500個電子零件) 3 複雜(2000個電子零件) 6 極為複雜(4000個電子零件) 10 電子儀器的故障率與循環數：
待測品有冷卻系統之溫度應力篩選電源控制流程
RAMP：5℃/min 一個cycle時間：3小時20分、4小時 cycle數： 10、12cycle (有缺陷的應力篩選)，10～20、12～24cycle (無缺陷的應力篩選)
GJB-1032-90、MIL-2164
電子硬體溫度循環驗收測試指導原則：
應力篩選測試能力的比較
美國休斯公司的研究報告： 在其研究報告指出，Burn-in、溫度循環、正弦振動三種， 以溫度循環為最有效。
試驗條件與結果： Burn-in：120℃、220小時的高溫burn-in TS≦0.3 正弦振動: 6G、50分鐘 TS＝0.18 冷熱循環: 55℃←→-55℃、RAMP：10℃/min、40cycle TS＝0.78
跟據美國環境科學學會(IES)1984年之報告， 各種常用的應力篩選中，溫度循環篩選效益最高， 可達77％
DOD-HDBK-344指出ESS約可找出87%產品瑕疵 常用條件為IEC Pub.68-2-14、JIS C5030 、MIL-202C-106，107、 MIL-2164、MIL-781、GJB-1032-90、 GJB1032、GJBZ34 NAVMAT P-9492 、 DOD-HDBK-344、HB/Z213、HB6206、 JESD22-A109-A
實際使用 75 (60.9%) 322 (74.3%) 1500(84.9%) 3千萬(99.9%)
品質對於總成本的影響%
應力篩選的投資報酬率
溫度循環試驗所檢測出的瑕疵類型：
應力篩選的目的： 篩選是產品開發過程中應用預燒(burn in)、溫度循環、 振動、開閉循環等，應力加速來發現產品隱藏缺陷。 零件預燒試驗：MIL-883E 系統預燒：MIL-781、MIL-810
澡盆曲線與可靠度設備對照表
Байду номын сангаас
失效時期
●
早期失效期 (早夭期)
不夠完善的生産 ●存在缺陷的材料 ●不合適的環境 ●不夠完善的設計
●
隨機失效期 (正常期)
外部震蕩 ●誤用 ●環境條件的變化波動 ●不良抗壓性能
退化失效期 (損耗期)
●氧化 ●疲勞老化 ●性能退化 ●腐蝕
常見失效機理
Brun in, ,walk in 溫濕度可靠度設備 Aging,Ramp
溫度循環的主要影響有下列七項： 1.溫度循環範圍(Temperature Range)] 2.循環數(Number of Cycles) 3.溫度變率[溫度變化斜率](Temperature rate of cnange) 4.駐留時間(Dwell time) 5.風速(Airflow Velocities) [1～3㎡/s ] 6.應力均勻度(Uniformity if Stress) 7.功能測試與否(Product Operating Condition)
恆溫恆濕:THS, ,walk in 高壓試驗:HAST、PCT 冷熱衝擊:TSK系列
早夭期
高溫老化預燒爐
AGING 溫度循環箱(RAMP)
正常期
恆溫恆濕箱
溫度衝擊箱
步入室試驗箱
損耗期
高度加速壽命試驗箱
高壓加速壽命試驗機
為何要進行篩選試驗
1. 確認有無設計上之缺失
6
2. 確認有無加工機具或工藝技術上之瑕疵 3. 確認有無瑕疵的零組件 4. 確認有無任何新舊變異產生* 5. 確認工程修改之完整性 6. 建立及查核整體的品質水準 7. 技術效益 8. 質量與可靠性效益 9. 經濟效益
溫度循環試驗升溫時加電可提高篩選效應
待測品無冷卻系統之溫度應力篩選電源控制流程
RAMP：5℃/min 一個cycle時間：3小時20分、4小時 cycle數： 10、12cycle (有缺陷的應力篩選)，10～20、12～24cycle (無缺陷的應力篩選)
GJB-1032-90、MIL-2164
針對四種市場在每一階段，去除缺陷所耗費成本之比較(1978年)
單位：美元
消費性質 工業用途 軍事用途 太空用途
零件進料 3(2.4%) 6 (1.3%) 10.5(0.5%) 22.5
插板重修 7.5 (6%) 37.5 (8.6%) 75(4.2%) 112.5
系統測試 37.5 (40%) 67.5 (15.5%) 180(10.1%) 450
溫度循環應力篩選
慶聲科技：江志宏 時間：1.5小時
□
可靠度品質三階段: 設計品質、製程品質、使用維修品質，相輔相成壽命週期三部分◦ 影響可靠度四大因素: 1-使用環境條件 2-操作時間 3-功能規格 4-成功機率 可靠度使用條件: 溫度/濕度/鹽霧/日曬/雨淋/加速度/振動/衝擊/音響/電磁干擾等環境條件◦
1.故障的標準：最後循環必須是零故障 2.每次的維修都有可能為硬體帶來新的瑕疵， 所以必須視情況增加溫度循環。 (維修零組件必然是必須先經過篩選合格的組件進行維修) 3.未經篩選的零件，需增加循環次數
慶聲科技(KSON) 感謝你的參與
www.kson.com.tw
END
溫度循環
溫度循環試驗主要是利用試驗結構之不同材料， 其熱膨脹係數差異， 加強因溫度快速變化所產生的熱應力， 對事件所造成之劣化影響。 作為生產裝配之驗收測試的溫度循環， 廣泛用於篩選工藝或零件的瑕疵， 在進料檢驗測試中， 可藉由可靠性極高的篩選程序找出不良的個別零件。
美國環境科學學會(IES)1984年報告
□
□
電子零件壽命曲線
產品預燒後的平均殘餘壽命必須要大於原有的3/4使用壽命
浴盆曲線(澡盆曲線) 電子元件和設備失效率數值連接成曲線後就會得所謂的 "浴盆曲線"。 半導體元器件與電子器件失效曲線是隨著操作時間變化 而變化。 環境試驗是確認與改善工業産品質量主要方法， 也是可靠性試驗的重要組成部分。 可靠性試驗從內容上講大體可以分爲 篩選試驗、加速壽命試驗（耐久性試驗） 及失效率試驗等
溫度循環箱(RAMP)
斜面振動試驗
開關循環(Power Cycle)
帶電加溫在應力篩選裡面不是很有效
溫度循環舉例：
如引擎蓋(-55℃～150 ℃) ，室內(0℃～60℃) 以桌上型電腦為例，平均每日約經歷2～3次溫度循環， 筆記型電腦則高達5～7次溫度循環，如果有省電裝置的電腦， 則其溫度循環次數會有更大幅度的增加。 P.S.產品放置於倉庫中一星期約經過了158個溫度循環(MIL) 產生內應力造成機械損傷及電器性能的變化。