De manière générale, les tests effectués pour évaluer et analyser la fiabilité des produits électroniques sont appelés tests de fiabilité. Afin de prédire la qualité du produit depuis sa sortie d'usine jusqu'à la fin de sa durée de vie, après avoir sélectionné un stress environnemental très similaire à l'environnement du marché, l'objectif principal de la définition du niveau de stress environnemental et du temps d'application est d'évaluer correctement la fiabilité du produit dans les plus brefs délais.
Le test de fiabilité consiste à déterminer si les produits qui ont réussi le test de qualification de fiabilité et sont transférés vers la production de masse répondent aux exigences de fiabilité spécifiées dans des conditions spécifiées, et à vérifier si la fiabilité du produit change avec le processus, l'outillage, le flux de travail, et pièces lors de la production de masse. Diminué en raison de changements de qualité et d’autres facteurs. Ce n’est qu’ainsi que l’on peut se fier aux performances des produits et à leur qualité excellente.
Classification des tests de fiabilité des produits électroniques
01. Essai environnemental
Certaines monographies de fiabilité placent les échantillons dans des environnements de stockage, de transport et de travail naturels ou artificiellement simulés, collectivement appelés tests environnementaux. Ils sont utilisés pour évaluer les performances des produits dans divers environnements (vibrations, chocs, centrifugation, température, choc thermique, bouffées de chaleur). La capacité d'adaptation à des conditions telles que le brouillard salin, la faible pression de l'air, etc. est l'un des tests importants. méthodes pour évaluer la fiabilité des produits. Généralement, il existe principalement les types suivants :
(1) Cuisson de stabilité, c'est-à-dire test de stockage à haute température
Objectif du test : Évaluer l’impact du stockage à haute température sur les produits sans appliquer de contrainte électrique. Les produits présentant des défauts graves sont dans un état de non-équilibre, c'est-à-dire un état instable. Le processus de transition d’un état de non-équilibre à un état d’équilibre n’est pas seulement un processus qui induit la défaillance de produits présentant de graves défauts, mais aussi un processus de transition qui promeut les produits d’un état instable à un état stable. .
Cette transition est généralement un changement physique et chimique, et sa vitesse suit la formule d'Arrhenius et augmente de façon exponentielle avec la température. Le but du stress à haute température est de raccourcir la durée de ce changement. Par conséquent, cette expérience peut être considérée comme un processus visant à stabiliser les performances du produit.
Conditions de test : Généralement, une contrainte de température et un temps de maintien constants sont sélectionnés. La plage de contrainte thermique du microcircuit est de 75 degrés à 400 degrés et la durée du test est supérieure à 24 heures. Avant et après le test, l'échantillon à tester doit être placé pendant un certain temps dans un environnement de test standard, avec une température de 25 ± 10 degrés et une pression d'air de 86 kPa ~ 100 kPa. Dans la plupart des cas, le test du point final doit être terminé dans un délai spécifié après le test.
(2) Test de cycle de température
Objectif du test : évaluer la capacité du produit à résister à un certain taux de changement de température et sa capacité à résister à des environnements à températures extrêmement élevées et extrêmement basses. Il est défini en fonction des propriétés thermomécaniques du produit. Lorsque les matériaux qui composent les composants du produit ont une mauvaise adaptation thermique ou que la contrainte interne du composant est importante, le test du cycle de température peut provoquer une défaillance du produit causée par la détérioration de défauts structurels mécaniques. Tels que les fuites d'air, les ruptures de câbles internes, les fissures de copeaux, etc.
Conditions du test : Réalisé dans un environnement gazeux. Il contrôle principalement la température et le temps pendant lesquels le produit est à des températures élevées et basses ainsi que le taux de conversion d'état à haute et basse température. La circulation du gaz dans la chambre d'essai, la position du capteur de température et la capacité thermique du luminaire sont tous des facteurs importants pour garantir les conditions d'essai.
Le principe de contrôle est que la température, la durée et le taux de conversion requis par le test se réfèrent au produit testé et non à l'environnement local du test. Le temps de commutation du microcircuit ne doit pas dépasser 1 minute et le temps de maintien à haute ou basse température n'est pas inférieur à 10 minutes ; la température basse est de -55 degrés ou -65-10 degrés, et la température élevée varie de 85+10 degrés à 300+10 degrés.
(3) Test de choc thermique
Objectif du test : évaluer la capacité du produit à résister à des changements de température drastiques, c'est-à-dire à résister à des taux de changement de température importants. Le test peut provoquer une défaillance du produit causée par des défauts structurels mécaniques et une détérioration. L'objectif de l'essai de choc thermique et de l'essai de cycle de température est fondamentalement le même, mais les conditions de l'essai de choc thermique sont beaucoup plus sévères que celles de l'essai de cycle de température.
(4) Test basse pression
Objectif du test : évaluer l'adaptabilité du produit aux environnements de travail à basse pression (tels que les environnements de travail à haute altitude). Lorsque la pression de l'air diminue, la force d'isolation de l'air ou des matériaux isolants s'affaiblit ; une décharge corona, une perte diélectrique accrue et une ionisation se produiront facilement ; la diminution de la pression de l'air aggravera les conditions de dissipation thermique et augmentera la température des composants. Ces facteurs feront perdre à l'échantillon de test ses fonctions spécifiées dans des conditions de basse pression et causeront parfois des dommages permanents.
Conditions de test : L'échantillon à tester est placé dans une chambre scellée, la tension spécifiée est appliquée et la température de l'échantillon doit être maintenue dans la plage de {{0}},0 degré à partir de 20 minutes avant la pression est réduite dans l'enceinte étanche jusqu'à la fin de l'essai. La chambre scellée est réduite de la pression normale à la pression d'air spécifiée, puis ramenée à la pression normale, et pendant ce processus, il est surveillé si l'échantillon d'essai peut fonctionner normalement. La fréquence de la tension appliquée à l'échantillon de test du microcircuit est comprise entre DC et 20 MHz. L'apparition d'une décharge corona au niveau de la borne de tension est considérée comme une défaillance. La valeur basse pression du test correspond à l'altitude et est divisée en plusieurs niveaux. Par exemple, la valeur de pression atmosphérique de niveau A du test basse pression du microcircuit est de 58 kPa et la hauteur correspondante est de 4 572 m. La valeur de la pression atmosphérique du niveau E est de 1,1 kPa et la hauteur correspondante est de 30 480 m, etc.
(5) Test de résistance à l'humidité
Objectif du test : Évaluer la capacité des microcircuits à résister à la pourriture dans des conditions humides et chaudes en appliquant une contrainte accélérée. Il est conçu pour les environnements climatiques tropicaux typiques. Les principaux mécanismes de dégradation des microcircuits dans des conditions humides et chaudes sont la corrosion provoquée par des processus chimiques et des processus physiques provoqués par l'immersion, la condensation et le gel de la vapeur d'eau qui provoquent la croissance de microfissures. Le test examine également la possibilité d'une électrolyse ou d'une exacerbation de l'électrolyse dans les matériaux constituant le microcircuit dans des conditions humides et chaudes. L'électrolyse modifiera la résistance du matériau isolant et affaiblira sa capacité à résister au claquage diélectrique.
Conditions de test : Il existe deux types de tests de flash chaud, à savoir le test de flash chaud variable et le test de flash chaud constant. Le test de bouffée de chaleur nécessite que l'échantillon à tester soit dans une plage d'humidité relative de 90 % à 100 %. Il faut un certain temps (généralement 2,5 heures) pour augmenter la température de 25 degrés à 65 degrés et la maintenir pendant plus de 3 heures ; puis à nouveau Dans la plage d'humidité relative de 80 % à 100 %, utilisez une certaine période de temps (généralement 2,5 heures) pour faire baisser la température de 6 degrés à 25 degrés. Après un autre cycle de ce type, abaissez la température quelle que soit l'humidité. à -10 degrés et conservez-le pendant plus de 3 heures avant de revenir à un état où la température est de 25 degrés et l'humidité relative est égale ou supérieure à 80 %. Cela complète un cycle de transformation du sang en bouffées de chaleur, qui prend environ 24 heures.
Généralement, pour un test de résistance à l’humidité, le grand cycle de bouffées de chaleur alternées mentionné ci-dessus doit être effectué 10 fois. Pendant le test, une certaine tension est appliquée à l'échantillon testé. Le volume d'échange d'air par minute dans la chambre d'essai doit être supérieur à 5 fois le volume de la chambre d'essai. L’échantillon à tester doit avoir subi un test non destructif d’étanchéité au plomb.
(6) Essai au brouillard salin
Objectif du test : Utiliser une méthode accélérée pour évaluer la résistance à la corrosion des parties exposées des composants sous brouillard salin, humidité et conditions chaudes. Il est conçu pour les environnements climatiques tropicaux balnéaires ou offshore. Les composants ayant une mauvaise structure de surface corroderont les pièces exposées sous l’effet du brouillard salin, dans des conditions humides et chaudes.
Conditions de test : Le test au brouillard salin nécessite que les parties exposées de l'échantillon de test dans différentes directions soient dans les mêmes conditions spécifiées en termes de température, d'humidité et de taux de dépôt de sel reçu. Cette exigence est satisfaite par la distance minimale entre les échantillons placés dans la chambre d'essai et l'angle auquel les échantillons sont placés.
Température de test : l'exigence générale est de (35+-3)'C et le taux de dépôt de sel dans les 24 heures est de 2X104mg/m2~5X104mg/m2. Le taux de dépôt de sel et l’humidité sont déterminés par la température et la concentration de la solution saline qui génère le brouillard salin et par le flux d’air qui la traverse. La proportion d'oxygène et d'azote dans le flux d'air doit être la même que celle de l'air.
Durée du test : généralement divisée en 24h, 48h, 96h et 240h.
(7) Essai d'irradiation
Objectif du test : Évaluer la capacité de fonctionnement du microcircuit dans un environnement d'irradiation de particules à haute énergie. L’entrée de particules à haute énergie dans les microcircuits entraînera des modifications de la microstructure pour produire des défauts ou générer des charges ou des courants supplémentaires. Cela entraîne une dégradation des paramètres du microcircuit, un verrouillage, une inversion du circuit ou une surintensité provoquant un grillage et une panne. L'irradiation au-delà d'une certaine limite peut causer des dommages permanents aux microcircuits.
Conditions de test : Les tests d'irradiation des microcircuits comprennent principalement l'irradiation neutronique et l'irradiation par rayons gamma. Il est en outre divisé en test d'irradiation à dose totale et test d'irradiation à débit de dose. L'irradiation au débit de dose teste tous les microcircuits de test irradiés sous forme d'impulsions. Lors du test, la chaîne de doses et la dose totale d'irradiation doivent être strictement contrôlées en fonction de différents microcircuits et de différents objectifs de test. Dans le cas contraire, l'échantillon sera endommagé en raison d'une irradiation dépassant la limite ou la valeur seuil recherchée ne sera pas obtenue. Les tests de rayonnement doivent comporter des mesures de sécurité pour éviter les blessures humaines.
02.Test de vie
Le test de durée de vie est l’un des éléments les plus importants et fondamentaux des tests de fiabilité. Il soumet le produit à des conditions de test spécifiques pour examiner ses évolutions en matière de défaillance (dommages) avec le temps. Grâce au test de durée de vie, nous pouvons comprendre les caractéristiques de durée de vie du produit, les modèles de défaillance, les taux de défaillance, la durée de vie moyenne et les divers modes de défaillance pouvant survenir pendant le test de durée de vie. S'ils sont combinés à l'analyse des défaillances, les principaux mécanismes de défaillance conduisant à la défaillance du produit peuvent être davantage clarifiés, ce qui peut servir de base à la conception de la fiabilité, à la prévision de la fiabilité, à l'amélioration de la qualité des nouveaux produits et à la détermination d'un dépistage raisonnable et d'un test de routine (garantie des lots). conditions.
Si pour raccourcir la durée du test, le test peut être effectué en augmentant la contrainte sans modifier le mécanisme de rupture, il s'agit d'un test de durée de vie accéléré. Le niveau de fiabilité des produits peut être évalué grâce à des tests de durée de vie, et le niveau de fiabilité des nouveaux produits peut être amélioré grâce à un retour d'information sur la qualité.
Objectif du test de durée de vie : Évaluer la qualité et la fiabilité du produit dans des conditions spécifiées et pendant toute la durée de travail. Afin de rendre les résultats des tests plus représentatifs, le nombre d’échantillons testés doit être suffisant.
Conditions de test : Le test de durée de vie du microcircuit est divisé en test de durée de vie en régime permanent, test de durée de vie intermittent et test de durée de vie simulé.
Le test de durée de vie en régime permanent est un test qui doit être effectué sur les microcircuits. Pendant le test, l'échantillon testé doit être alimenté avec une alimentation appropriée pour le maintenir dans des conditions de fonctionnement normales. La température ambiante de test de durée de vie en régime permanent, conforme à la norme militaire nationale, est de 125 °C et la durée est de 1 000 heures. Les tests accélérés peuvent augmenter la température et raccourcir la durée.
La température du boîtier du microcircuit de puissance est généralement supérieure à la température ambiante. Pendant le test, la température ambiante peut être maintenue inférieure à 125 degrés. La température ambiante ou la température du boîtier du test de durée de vie en régime permanent du microcircuit doit être basée sur la température de jonction du microcircuit qui est égale à la température de jonction nominale.
Le test de durée de vie intermittent nécessite de couper le microcircuit testé à une certaine fréquence ou d'appliquer soudainement une tension et un signal de polarisation. Les autres conditions de test sont les mêmes que celles du test de durée de vie en régime permanent.
Le test de durée de vie simulée est un test combiné qui simule l'environnement d'application du circuit. Ses contraintes combinées comprennent quatre tests de contrainte mécaniques, d'humidité et de basse pression : quatre tests de contrainte mécaniques, de température, d'humidité et électriques, etc.
03.Test de dépistage
Les tests de dépistage sont un test non destructif qui inspecte entièrement le produit. L'objectif est de sélectionner des produits présentant certaines caractéristiques ou d'éliminer les produits qui échouent prématurément, afin d'améliorer la fiabilité du produit. Au cours du processus de fabrication des produits, en raison de défauts de matériaux ou de processus incontrôlables, des défauts ou des défaillances précoces surviennent dans certains produits. Si ces défauts ou pannes peuvent être éliminés rapidement, le niveau de fiabilité du produit peut être garanti en utilisation réelle.
Caractéristiques des tests de vérification de la fiabilité :
1. Ce type de test n’est pas un échantillonnage, mais un test à 100 % ;
2. Ce test peut améliorer le niveau de fiabilité global des produits qualifiés, mais il ne peut pas améliorer la fiabilité inhérente du produit, c'est-à-dire qu'il ne peut pas augmenter la durée de vie de chaque produit ;
3. L’effet de dépistage ne peut pas être évalué simplement par le taux d’élimination du dépistage. Le taux d'élimination élevé peut être dû à de graves défauts dans la conception, les composants, les processus, etc. du produit lui-même, mais il peut également être dû à une intensité de contrainte de criblage trop élevée.
Le faible taux d'élimination peut être dû au faible nombre de défauts du produit, mais il peut également être dû à l'intensité du stress de dépistage et à une durée de test insuffisante. La qualité de la méthode de dépistage est généralement évaluée par le taux d'élimination du dépistage Q et la valeur B de l'effet de dépistage : une méthode de dépistage raisonnable doit avoir une valeur B élevée et une valeur Q modérée.
04Test d'utilisation sur le terrain
Les différents tests ci-dessus ont été réalisés en simulant les conditions sur le terrain. En raison des limitations des conditions de l'équipement, les tests de simulation ne peuvent souvent appliquer qu'une seule contrainte au produit, et parfois des contraintes doubles peuvent être appliquées. Ceci est très différent des conditions environnementales d’utilisation réelles et ne parvient donc pas à exposer de manière véridique et complète la qualité du produit. Les tests d'utilisation sur le terrain sont différents car ils sont effectués sur le site d'utilisation, ils peuvent donc refléter le plus fidèlement la fiabilité du produit. Les données obtenues sont d'une grande valeur pour la prédiction, la conception et la garantie de la fiabilité des produits. Les tests d'utilisation sur le terrain jouent un rôle plus important dans la formulation de plans de tests de fiabilité, la vérification des méthodes de test de fiabilité et l'évaluation de la précision des tests.
05 Épreuve d'identification
Les tests de qualification sont un test effectué pour évaluer le niveau de fiabilité d'un produit. Il s'agit d'un plan d'échantillonnage élaboré sur la base de la théorie de l'échantillonnage. Les tests de qualification sont effectués dans des conditions garantissant que les producteurs ne provoquent pas le rejet de produits répondant aux normes de qualité.
Les tests de qualification de fiabilité sont divisés en deux catégories : l’une concerne les tests de qualification de fiabilité des produits et l’autre les tests de qualification de fiabilité des processus (y compris les matériaux).
Les tests de qualification de fiabilité des produits sont généralement effectués lorsque la conception et la production d'un nouveau produit sont finalisées. L'objectif est d'évaluer si les indicateurs de produit répondent pleinement aux exigences de conception et d'évaluer si le produit répond aux exigences de fiabilité prédéterminées. Le contenu du test est généralement cohérent avec le contrôle de cohérence qualité. Les quatre groupes de tests A, B, C et D sont effectués, et les produits soumis à des exigences d'intensité de résistance aux rayonnements doivent également subir les tests du groupe E. Des tests de qualification de fiabilité sont également requis en cas de changements significatifs dans la conception, la structure, les matériaux ou les processus du produit.
Le test de qualification de fiabilité du processus (y compris les matériaux) est utilisé pour évaluer si les capacités de sélection et de contrôle des matériaux et des processus de la chaîne de production peuvent garantir la qualité et la fiabilité des produits fabriqués, et si elles peuvent répondre aux exigences d'un certain niveau d'assurance qualité. .
06.Autres
(1)Test d'accélération constante
Le but de ce test est d'évaluer la capacité du circuit à supporter une accélération constante. Il peut exposer des défaillances causées par une faible résistance structurelle des microcircuits et des défauts mécaniques. Tels que la chute de puces, le circuit ouvert du fil interne, la déformation de la coque du tube, les fuites d'air, etc.
Conditions de test : Une accélération constante supérieure à 1 mm est appliquée dans le sens de retrait des puces du microcircuit, dans le sens de compression et dans le sens perpendiculaire à cette direction. La plage de valeurs d'accélération est généralement comprise entre 49 000 m/s : -1225000m/sV5 000~125 000z). Lors du test, le boîtier du microcircuit doit être fixé rigidement sur l'accélérateur constant.
(2) Essai d'impact mécanique
Le but de ce test est d'évaluer la capacité du microcircuit à résister aux chocs mécaniques. Autrement dit, la capacité du microcircuit à résister à une force soudaine est évaluée. Les microcircuits peuvent être soudainement sollicités lors du chargement, du déchargement, du transport et des travaux sur site. Par exemple, les microcircuits seront soumis à des contraintes mécaniques soudaines en cas de chute ou de collision. Ces contraintes peuvent provoquer la chute des puces du microcircuit, l'ouverture des conducteurs internes, la déformation des coques des tubes, des fuites d'air et d'autres défaillances.
Conditions de test : pendant le test, la coque du microcircuit doit être fixée rigidement sur la base du banc de test et les fils externes doivent être protégés. Cinq impulsions de choc mécanique demi-onde sinusoïdale sont appliquées à chacune des directions d'éjection de puce, de pression et de direction perpendiculaire à cette direction du microcircuit. La plage de valeurs d'accélération maximale de l'impulsion d'impact est généralement de 4900m/s2~294 000m/s2 (500g~30000g). La durée de l'impulsion est de 0,1 ms-1,0 ms et la distorsion autorisée n'est pas supérieure à 20 % de l'accélération maximale.
(3) Essai de vibrations mécaniques
Il existe quatre principaux types d'essais de vibration, à savoir l'essai de vibration à fréquence de balayage, l'essai de fatigue par vibration, l'essai de bruit de vibration et l'essai de vibration aléatoire. L'objectif est d'évaluer la solidité structurelle et la stabilité des caractéristiques électriques des microcircuits dans différentes conditions de vibration.
Le test de vibration par balayage de fréquence fait vibrer le microcircuit avec une amplitude constante, et sa valeur maximale d'accélération est généralement divisée en trois niveaux : 196 m/s : (20e), 490 m/s2 (50 g) et 686 m/s2 (70 g). La fréquence de vibration change avec le temps entre 20 Hz et 2 000 Hz. Le temps nécessaire pour que la fréquence de vibration passe de 20 Hz à 2 000 HZ et revienne à 20 Hz n'est pas inférieur à 4 mm, et cela doit être effectué cinq fois dans trois directions mutuellement perpendiculaires (dont une perpendiculaire à la puce). .
Le test de fatigue vibratoire nécessite également que le microcircuit vibre avec une amplitude constante, mais sa fréquence de vibration est fixe, généralement des dizaines à des centaines de Hz, et ses pics d'accélération sont généralement divisés en 196 ms2 (20 g), 490 m/s2 (50 g) et 686 ms2 ( 70g) Troisième vitesse. Effectuez cette opération une fois dans chacune des trois directions perpendiculaires les unes aux autres (une direction est perpendiculaire à la puce) et la durée de chaque fois est d'environ 32 heures.
Les conditions de test du test de vibrations aléatoires visent à simuler les vibrations qui peuvent se produire dans divers environnements de terrain modernes. L'amplitude des vibrations aléatoires a une distribution gaussienne. La relation entre la densité spectrale d'accélération et la fréquence est spécifique. La plage de fréquences va de dizaines à 2000 Hz.
Les conditions d'essai de l'essai de vibration et de bruit sont fondamentalement les mêmes que celles de l'essai de vibration par balayage. Lorsque l'on fait vibrer le microcircuit avec une amplitude constante, sa valeur maximale d'accélération n'est généralement pas inférieure à 196 m/s2 (20 g). La fréquence de vibration change de manière logarithmique avec le temps dans la plage de 20 Hz à 2 000 Hz. Le temps nécessaire pour que la fréquence de vibration passe de 20 Hz à 2 000 Hz et revienne à 20 Hz n'est pas inférieur à 4 minutes, et cela doit être effectué une fois dans trois directions mutuellement perpendiculaires (dont une perpendiculaire à la puce).
Mais le microcircuit doit appliquer une tension et un courant spécifiés. Mesurez si la tension de sortie de bruit maximale à la résistance de charge spécifiée dépasse la valeur spécifiée pendant le test.