【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 有效率 的應(yīng)力。 （ 7）產(chǎn)品 的 外殼在整機(jī)篩選嚴(yán)重影響了試驗(yàn)區(qū)內(nèi)的 溫度場(chǎng) ，也就影響了篩選效果。所以若將控制板、功能板和電源板從整機(jī) 中拿出來(lái)單獨(dú)進(jìn)行環(huán)境應(yīng)力 篩選 環(huán)境應(yīng)力 篩選制度體系 （ 1）有效率的篩選環(huán)境應(yīng)力，能使產(chǎn)品中潛在的疵病很快的暴露出來(lái)。 （ 2）符合成本效益。 （ 3）適當(dāng)?shù)臋z驗(yàn)與功能測(cè)試。 （ 4）選用的環(huán)境應(yīng)力不超過(guò)產(chǎn)品之設(shè)計(jì)強(qiáng)度，以致使正常的產(chǎn)品損耗太多的 可用壽命或遭受破壞。 （ 5）具有健全的失效處理與改正行動(dòng)體系和完備的質(zhì)量與可靠度信息系統(tǒng) 。 產(chǎn)品安裝 受篩產(chǎn)品在箱內(nèi)的安裝，除必要的支點(diǎn)外，產(chǎn)品應(yīng)被空氣包圍，不能直接放在箱底，也不能放在實(shí)心墊板上，以保證受篩產(chǎn)品四周都能直接與空氣進(jìn)行熱交換。 受篩產(chǎn)品體積不能大于溫度箱有效容積的 1/5（不發(fā)熱產(chǎn)品）或1/10（發(fā)熱產(chǎn)品），受篩產(chǎn)品必須置于溫度箱的有效容積內(nèi)。 一臺(tái)產(chǎn)品進(jìn)行篩選時(shí)，盡量置于試驗(yàn)箱中央，多臺(tái)產(chǎn)品同時(shí)進(jìn)行篩選時(shí)，除了其總體積不能違反上述規(guī)定外，各臺(tái)產(chǎn)品之間應(yīng)保持一定距離，以利于箱內(nèi)空氣的流動(dòng)，保持試驗(yàn)箱內(nèi)溫度均勻。 溫度 循環(huán) 溫度變化速率 溫度 變化范圍 循環(huán)次數(shù) 176。 C/min △ =40 △ =60 6 5 6 10 6 15 10 5 10 10 10 15 溫度循環(huán)應(yīng)力 篩選度 ESS篩選強(qiáng)度的計(jì)算 恒定 高溫篩選 強(qiáng)度 SS=1exp [*(R+)^*t] 式中： R—高溫與室溫 (一般取 25℃ )的差值； t—恒定高溫持續(xù)時(shí)間 (h)； 例：用 85℃ 對(duì)某一元器件進(jìn)行 48H的篩選 ， 則 其篩選強(qiáng)度 為 : SS=1 EXP(*((85+)^)*48)= % ； 溫度 循環(huán)的篩選強(qiáng)度 SS=1exp{(R+)^[Ln(e+v)]^3*N} R：溫差 V：變溫速率 N： 溫度 循環(huán) 次數(shù) 隨機(jī)振動(dòng) 的篩選強(qiáng)度 SS=1exp{(Grms)t} t—為振動(dòng)時(shí)間（ min）； Grms單位 G； 加速 因子 A的 計(jì)算 AF=exp {(Ea/k*[(1/Tu)(1/Ts)]+(RHu^nRHs^n)}。 Ea為激活能（根據(jù)原材料不同有不同取值） = ,或 。 k=*10E5eV/K (玻爾茲曼常數(shù) )。 T為 絕對(duì)溫度 RH指相對(duì)濕度（單位％）、下標(biāo) u指常態(tài)、下標(biāo) s指加速狀態(tài)（如 RHu^n指常態(tài)下相對(duì)濕度的 n次方），一般情況下 n取 2 MTBF的 計(jì)算 測(cè)試時(shí)間＝ A MTBF， A這個(gè)因子與“在這段時(shí)間內(nèi)允許失效的次數(shù)”和“ 90%的信心度”有關(guān)系。根據(jù)已經(jīng)成熟的體系，直接代用公式： A＝ *X2（ 1a， 2(r+1)） X2（ 1a， 2(r+1)） 是自由度為 2(r+1)的 X卡平方 分布的 1a的分位數(shù) ； a 是要求的信心度，為 90%； r 是允許的失效數(shù)，由你自己決定 ； 此分布值可以通過(guò) EXCEL來(lái)計(jì)算，在 EXCEL中對(duì)應(yīng)的函數(shù)為 CHIINV； 如允許失效 1次時(shí) ， A=*CHIINV(,2*2)=*CHIINV(,4)＝ *＝ ； 所以 應(yīng)該測(cè)試的時(shí)間為： 2023＝ 7780H（ 324天） 。 也就是 當(dāng)設(shè)備運(yùn)行 7780H，最多只 出現(xiàn)一次失效就認(rèn)為此產(chǎn)品達(dá)到了要求的可靠性。 平均故障間隔時(shí)間 MTBF 例：要求 在 90%CI下 MTBF為 20230小時(shí)，確定可靠性測(cè)試方案？ 卡平方分布， χ2 分布 CHIINV=X2(1a, 2(r+1))。 a=90%。 r=1(失效數(shù) )。 A=*CHIINV (Excel)=*CHIINV （ 1a， 2*（ r+1）） = *CHIINV （ 10%， 2*2）=。 測(cè)試時(shí)間 ： T=A*MTBF=A*20230=20230*=77800h （ 3242天） 樣品 定為 10臺(tái) ， T’=77800/10=7780h Ea為激活能（根據(jù)原材料不同有不同取值） = 。 k=*10E5eV/K (玻爾茲曼常數(shù) )。 加速因子 AF=exp {(Ea/k*[(1/Tu)(1/Ts)]+(RHu^nRHs^n)}= 常態(tài)溫度 Tu=25 ℃ +273=298；加速狀態(tài)的溫度 Ts = 75℃ +273=343 常態(tài) 下 相對(duì)濕度 Rhu=75%；加速狀態(tài)相對(duì)濕度 RHs=85% 高溫加速狀態(tài)下測(cè)試時(shí)間： T”=T’/AF =7780/= （ ） 可靠性測(cè)試 方案： 將 10臺(tái)產(chǎn)品在 75℃ ， 85%的條件下進(jìn)行 ，如果失效次數(shù)小于等于一次，就認(rèn)為此產(chǎn)品的 MTBF達(dá)到了要求。 AF Ea k Tu Ts RHu RHs n 298 348 75% 85% 2 常溫 高溫 25 75 AF Ea k Tu Ts RHu RHs n 298 353 75% 90% 2 常溫 高溫 25 80 高溫加速狀態(tài)下測(cè)試時(shí)間： T”=T’/AF =7780/ =（ ） 試驗(yàn) 溫度、濕度越 高，加速因子 AF越大，所需試驗(yàn)時(shí)間越短 將溫度提高到 80176。 C，濕度提高到 90%，計(jì)算結(jié)果： 測(cè)試時(shí)間 ＝ MTBF/ = 加速因子 Acceleration Factor AF= NoImag eTa = Acceleration Temperature ( Chamber Ta = 60℃ ) Tb = Ambient Temperature ( For Inverter Tb = 40℃ ) Confidence level = 90 % Number of failures = 0 = Follow MILSTD781 Confidence=60% Number of failure=0 = 高溫 和低溫的失效都會(huì)反映在冷熱溫度沖擊試驗(yàn)中，冷熱沖擊試驗(yàn)只是加速了高溫和低溫失效的產(chǎn)生。下面歸納了實(shí)際生產(chǎn)或使用環(huán)境中存在的具有代表性的冷熱溫度沖擊環(huán)境，這些冷熱沖擊環(huán)境常常是導(dǎo)致產(chǎn)品失效的主要原因。 1．溫度的極度升高導(dǎo)致焊錫回流現(xiàn)象出現(xiàn)； 2．啟動(dòng)馬達(dá)時(shí)周圍器件的溫度急速升高，關(guān)閉馬達(dá)時(shí)周圍器件會(huì)出現(xiàn)溫度驟然下降； 3．設(shè)備從溫度較高的室內(nèi)移到溫度相對(duì)較低的室外，或者從溫度相對(duì)較低的室外移到溫度較高的室內(nèi)； 4．設(shè)備可靠性試驗(yàn)可能在溫度較低的環(huán)境中連接到電源上，導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生陡峭的溫度梯度。在溫度較低的環(huán)境中切斷電源可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生相反方向陡峭的溫度梯度； 5．設(shè)備可能會(huì)因?yàn)榻涤甓蝗焕鋮s； 6．當(dāng)航空器起飛或者降落時(shí)，航空器機(jī)載外部器材可能會(huì)出現(xiàn)溫度的急劇變化。 1． 4 機(jī)械沖擊和振動(dòng)對(duì)產(chǎn)品的影響 機(jī)械沖擊和振動(dòng)主要是針對(duì)處于劇烈振動(dòng)環(huán)境中的車用電子設(shè)備?？墒亲罱捎谝话汶娮釉O(shè)備也因?yàn)槠浔銛y化而變得易受振動(dòng)，因此機(jī)械應(yīng)力的應(yīng)用范圍也廣泛了。 機(jī)械應(yīng)力所造成的失效主要是連接器、繼電器等連接部件，當(dāng)然對(duì)裝配工藝不合理的設(shè)計(jì)也容易引起元器件的脫落和引線短裂，對(duì)元器件內(nèi)部工藝不良的產(chǎn)品會(huì)引起開(kāi)路、短路、間歇連接。 冷熱溫度沖擊對(duì)產(chǎn)品的影響 、材料或線頭上各種微觀裂紋擴(kuò)大 、化學(xué)污染 ，例如保護(hù)涂層的連結(jié) 斷路 、 短路 、晶體管不良 ，造成幾乎短路的線匣或電纜 、破裂、刻痕 ..等 裂紋 ，導(dǎo)致晶體管短路 ，導(dǎo)致不規(guī)律輸出 失效 溫度循環(huán)所激發(fā)出的 故障模式 熱循環(huán)應(yīng)力對(duì) 產(chǎn)品的影響 溫度循環(huán)應(yīng)力激發(fā)的故障模式或影響 使涂層、材料或線頭上各種微細(xì)裂紋擴(kuò)大；使粘接不好的接頭松馳；使螺釘連接或鉚接不當(dāng)?shù)慕宇^松馳；使機(jī)械張力不足的壓配接頭松馳；使質(zhì)量差的焊點(diǎn)接觸電阻加大或開(kāi)路；粒子污染；密封失效。 當(dāng) 討論產(chǎn)品壽命時(shí) ,一般采用 θ℃ 規(guī)則 的表達(dá)方式。具體應(yīng)用時(shí)可以表達(dá)為 10℃規(guī)則 等，當(dāng)周圍環(huán)境溫度上升 10℃ 時(shí)，產(chǎn)品壽命就會(huì)減少一半；當(dāng)周圍環(huán)境溫度上升 20℃ 時(shí)，產(chǎn)品壽命就會(huì)減少到四分之一。這種規(guī)則可以說(shuō)明溫度是如何影響產(chǎn)品壽命（失效）的。 高溫對(duì)產(chǎn)品的影響：老化、氧化、化學(xué)變化、熱擴(kuò)散、電遷移、金屬遷移、熔化、汽化變型等 低溫對(duì)產(chǎn)品的影響：脆化、結(jié)冰、粘度增大和固化、機(jī)械強(qiáng)度的降低、物理性收縮等 溫度應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品的影響 高溫 高濕條件作用試驗(yàn)樣品上，可以構(gòu)成水氣吸附、吸收和擴(kuò)散等作用。許多材料在吸濕后膨脹、性能變壞、引起物質(zhì)強(qiáng)度降低及其他主要機(jī)械性能的下降，吸附了水氣的絕緣材料不但會(huì)引起電性能下降，在一定條件下還會(huì)引發(fā)各種不同的失效，是影響電子產(chǎn)品最主要的失效環(huán)境。 濕度對(duì)產(chǎn)品的影響：腐蝕、離子遷移、擴(kuò)散、水解、爆裂、霉菌、 濕度引起塑封半導(dǎo)體器件腐蝕的失效： 在硅片上集成有大量電子元件的集成電路芯片及其元件通過(guò)導(dǎo)線連接起來(lái)構(gòu)成電路。由于鋁和鋁合金價(jià)格便宜，加工工藝簡(jiǎn)單，因此通常被使用為集成電路的金屬線。從進(jìn)行集成電路塑封工序開(kāi)始，水氣便會(huì)通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂滲入引起鋁金屬導(dǎo)線產(chǎn)生腐蝕進(jìn)而產(chǎn)生開(kāi)路現(xiàn)象，成為品質(zhì)工程最為頭痛的問(wèn)題。人們雖然通過(guò)各種改善包括采用不同環(huán)氧樹(shù)脂材料、改進(jìn)塑封技術(shù)和提高非活性塑封膜為提高產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行了各種努力，但是隨著日新月異的半導(dǎo)體電子器件小型化發(fā)展，塑封鋁金屬導(dǎo)線腐蝕問(wèn)題至今仍然是電子行業(yè)非常重要的技術(shù)課題。 鋁線中產(chǎn)生腐蝕過(guò)程： ① 水氣滲透入塑封殼內(nèi) →濕氣滲透到樹(shù)脂和導(dǎo)線間隙之中 ② 水氣滲透到晶片表面引起鋁化學(xué)反應(yīng) 加速鋁腐蝕的一些因素（鋁金屬導(dǎo)線腐蝕反應(yīng)隨著是否施加偏壓而變化） ①樹(shù)脂材料與晶片框架接口之間連接不夠好（由于各種材料之間存在膨脹率的差異）。 ②封裝時(shí)，封裝材料摻有雜質(zhì)或者雜質(zhì)離子的污染（由于雜質(zhì)離子的出現(xiàn)）。 ③非活性塑封膜中所使用的高濃度磷。 ④非活性塑封膜中存在的缺陷。 濕度對(duì)產(chǎn)品可靠性的影響 低溫應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品 的影響 元器件參數(shù)漂移，材料硬化、脆化，部件間熱膨脹系數(shù)不同卡死 高溫應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品 的影響 恒定高溫應(yīng)力激發(fā)的故障模式或 影響恒定 高溫能激發(fā)的故障模式 (或?qū)Ξa(chǎn)品的影響 )主要有 ： 使未加防護(hù)的金屬表面氧化，導(dǎo)致接觸不良或機(jī)械卡死，在螺釘連接操作時(shí)用力不當(dāng)或保護(hù)涂層上有小孔和裂紋都會(huì)出現(xiàn)這種未防護(hù)的表面 。 加速金屬之間的擴(kuò)散，如基體金屬與外包金屬，釬焊焊料與元件，以及隔離層薄弱的半導(dǎo)體與噴鍍金屬之間的擴(kuò)散 ；使 液體干涸，如電解電容和電池因高溫造成泄漏而干涸 ；使 熱塑料軟化，如該熱塑料件處于太高的機(jī)械力作用下，則產(chǎn)生蠕變 ；使 某些保護(hù)性化合物與灌封蠟軟化或蠕變 ；提高 化學(xué)反應(yīng)速度，加速與內(nèi)部污染物的反應(yīng)過(guò)程 ；使 部分絕緣損壞處絕緣擊穿 。粘結(jié)不牢固 化學(xué)腐蝕 元件參數(shù)漂移 氧 化 變形尺寸改變 部件間熱膨脹系數(shù)不同卡死 改變產(chǎn)品各個(gè)元件、部件的相對(duì)位置關(guān)系 產(chǎn)品部分結(jié)構(gòu)、引線松動(dòng)、磨損、脫落；振動(dòng)使得原來(lái)有微小缺陷和損傷經(jīng)多次交應(yīng)力作用使其擴(kuò)大，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)破壞 正弦振動(dòng)應(yīng)力激發(fā)的故障模式或影響 使 結(jié)構(gòu)部件、引線或元器件接頭產(chǎn)生疲勞，特別是導(dǎo)線上有微裂紋或類似缺陷的情況下； 使電纜磨損，如在松馳的電纜結(jié)處存在尖緣似的缺陷時(shí)； 使制造不當(dāng)?shù)穆葆斀宇^松馳； 使安裝加工不當(dāng)?shù)?IC離開(kāi)插座； 使受到高壓力的匯流條與電路板的釬焊接頭的薄弱點(diǎn)故障； 使未充分消除應(yīng)力的可作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的橋形連接的元器件引線造成損壞，例如電路板前板的發(fā)光二極管或背板散熱板上的功率晶體管； 已受損或安裝不當(dāng)?shù)拇嘈越^緣材料出現(xiàn)裂紋。 振動(dòng)應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品 的影響 高溫 貯存 擱置 2h 恢復(fù) 2h 時(shí)間 室溫 55℃ 箱溫按 ～ 1℃ /min的平均速率，逐漸升溫至 55177。 2℃ 低溫貯存 擱置 2h 恢復(fù) 2h 時(shí)間 室溫 25℃ /20℃ 試驗(yàn)箱溫度按 ～ 1℃ /min的平均速率，逐漸下降