Secara umum pengujian yang dilakukan untuk mengevaluasi dan menganalisis keandalan produk elektronik disebut uji reliabilitas. Untuk memprediksi kualitas produk dari saat meninggalkan pabrik hingga akhir masa pakainya, setelah memilih tekanan lingkungan yang sangat mirip dengan lingkungan pasar, Tujuan utama menetapkan tingkat tekanan lingkungan dan waktu penerapan adalah mengevaluasi keandalan produk dengan benar dalam waktu sesingkat mungkin.
Uji keandalan adalah untuk menentukan apakah produk yang telah lulus uji kualifikasi keandalan dan dipindahkan ke produksi massal memenuhi persyaratan keandalan yang ditentukan dalam kondisi tertentu, dan untuk memverifikasi apakah keandalan produk berubah seiring dengan proses, perkakas, alur kerja, dan suku cadang selama produksi massal. Menurun karena perubahan kualitas dan faktor lainnya. Hanya melalui ini kinerja produk dapat dipercaya dan kualitas produk menjadi prima.
Klasifikasi uji reliabilitas produk elektronik
01. Uji lingkungan
Beberapa monografi keandalan menempatkan sampel di lingkungan penyimpanan, transportasi, dan kerja yang disimulasikan secara alami atau buatan, yang secara kolektif disebut sebagai pengujian lingkungan. Mereka digunakan untuk menilai kinerja produk di berbagai lingkungan (getaran, guncangan, sentrifugasi, suhu, guncangan termal, semburan panas, Kemampuan beradaptasi dengan kondisi seperti semprotan garam, tekanan udara rendah, dll. adalah salah satu pengujian penting metode untuk mengevaluasi keandalan produk. Umumnya, ada beberapa jenis berikut:
(1) Stabilitas pemanggangan, yaitu pengujian penyimpanan suhu tinggi
Tujuan pengujian: Untuk mengevaluasi dampak penyimpanan suhu tinggi pada produk tanpa menimbulkan tekanan listrik. Produk dengan cacat serius berada dalam keadaan non-ekuilibrium, yaitu keadaan tidak stabil. Proses peralihan dari keadaan non-ekuilibrium ke keadaan setimbang tidak hanya merupakan proses yang menyebabkan kegagalan produk dengan cacat yang serius, tetapi juga merupakan proses transisi yang mendorong produk dari keadaan tidak stabil ke keadaan stabil. .
Transisi ini umumnya merupakan perubahan fisika dan kimia, dan lajunya mengikuti rumus Arrhenius dan meningkat secara eksponensial seiring dengan suhu. Tujuan dari tekanan suhu tinggi adalah untuk mempersingkat waktu perubahan ini. Oleh karena itu, eksperimen ini dapat dikatakan sebagai proses untuk menstabilkan kinerja produk.
Kondisi pengujian: Umumnya, tekanan suhu dan waktu penahanan yang konstan dipilih. Kisaran tegangan suhu sirkuit mikro adalah 75 derajat hingga 400 derajat, dan waktu pengujian lebih dari 24 jam. Sebelum dan sesudah pengujian, sampel yang akan diuji harus ditempatkan dalam jangka waktu tertentu di lingkungan pengujian standar, dengan suhu 25 ± 10 derajat dan tekanan udara 86 kPa ~ 100 kPa. Dalam kebanyakan kasus, pengujian titik akhir harus diselesaikan dalam waktu tertentu setelah pengujian.
(2) Uji siklus suhu
Tujuan pengujian: Untuk menilai kemampuan produk dalam menahan laju perubahan suhu tertentu dan kemampuannya dalam menahan suhu sangat tinggi dan lingkungan suhu sangat rendah. Itu diatur berdasarkan sifat termomekanis produk. Ketika bahan penyusun komponen produk memiliki kesesuaian termal yang buruk, atau tegangan internal komponen besar, pengujian siklus suhu dapat menyebabkan kegagalan produk yang disebabkan oleh kerusakan cacat struktural mekanis. Seperti kebocoran udara, kerusakan timah bagian dalam, retakan chip, dll.
Kondisi pengujian: Dilakukan di lingkungan gas. Ini terutama mengontrol suhu dan waktu ketika produk berada pada suhu tinggi dan rendah serta laju konversi keadaan suhu tinggi dan rendah. Sirkulasi gas di ruang uji, posisi sensor suhu, dan kapasitas panas perlengkapan merupakan faktor penting untuk memastikan kondisi pengujian.
Prinsip kontrolnya adalah suhu, waktu, dan laju konversi yang diperlukan oleh pengujian mengacu pada produk yang diuji, bukan lingkungan lokal pengujian. Waktu peralihan sirkuit mikro harus tidak lebih dari 1 menit, dan waktu penahanan pada suhu tinggi atau rendah tidak kurang dari 10 menit; suhu terendah adalah -55 derajat atau -65-10 derajat , dan suhu tinggi berkisar antara 85+10 derajat hingga 300+10 derajat .
(3) Uji kejut termal
Tujuan pengujian: Untuk menilai kemampuan produk dalam menahan perubahan suhu yang drastis, yaitu menahan laju perubahan suhu yang besar. Pengujian ini dapat menyebabkan kegagalan produk yang disebabkan oleh cacat dan kerusakan struktural mekanis. Tujuan uji kejut termal dan uji siklus suhu pada dasarnya sama, namun kondisi uji kejut termal jauh lebih parah daripada uji siklus suhu.
(4) Uji tekanan rendah
Tujuan pengujian: Untuk menilai kemampuan adaptasi produk terhadap lingkungan kerja bertekanan rendah (seperti lingkungan kerja di dataran tinggi). Ketika tekanan udara menurun maka kekuatan isolasi udara atau bahan isolasi akan melemah; lucutan korona, peningkatan kehilangan dielektrik, dan ionisasi akan mudah terjadi; penurunan tekanan udara akan memperburuk kondisi pembuangan panas dan meningkatkan suhu komponen. Faktor-faktor ini akan menyebabkan sampel uji kehilangan fungsi yang ditentukan dalam kondisi tekanan rendah, dan terkadang menyebabkan kerusakan permanen.
Kondisi pengujian: Sampel yang akan diuji ditempatkan dalam ruang tertutup, voltase yang ditentukan diterapkan, dan suhu sampel harus dijaga dalam kisaran {{0}}.0 derajat dari 20 menit sebelumnya tekanan dikurangi dalam ruang tertutup sampai akhir pengujian. Ruang tertutup dikurangi dari tekanan normal ke tekanan udara yang ditentukan dan kemudian dikembalikan ke tekanan normal, dan selama proses ini dipantau apakah sampel uji dapat bekerja secara normal. Frekuensi tegangan yang diterapkan ke sampel uji sirkuit mikro berkisar dari DC hingga 20MHz. Terjadinya lucutan korona pada terminal tegangan dianggap kegagalan. Nilai tekanan rendah dari pengujian sesuai dengan ketinggian dan dibagi menjadi beberapa level. Misalnya, nilai tekanan udara level A dari uji tekanan rendah sirkuit mikro adalah 58kPa, dan ketinggian yang sesuai adalah 4572m. Nilai tekanan udara level-E adalah 1,1kPa, dan ketinggian yang sesuai adalah 30480m, dll.
(5) Uji ketahanan kelembaban
Tujuan pengujian: Untuk mengevaluasi kemampuan sirkuit mikro dalam menahan pembusukan dalam kondisi lembab dan panas dengan menerapkan tegangan yang dipercepat. Ini dirancang untuk lingkungan iklim tropis yang khas. Mekanisme utama pembusukan sirkuit mikro pada kondisi lembab dan panas adalah korosi yang disebabkan oleh proses kimia dan proses fisik yang disebabkan oleh perendaman, kondensasi, dan pembekuan uap air yang menyebabkan tumbuhnya microcracks. Pengujian ini juga memeriksa kemungkinan terjadinya elektrolisis atau memperburuk elektrolisis pada bahan pembuat sirkuit mikro dalam kondisi lembab dan panas. Elektrolisis akan mengubah resistansi bahan isolasi dan melemahkan kemampuannya menahan kerusakan dielektrik.
Kondisi pengujian: Terdapat dua jenis pengujian hot flash, yaitu pengujian hot flash variabel dan pengujian hot flash konstan. Uji hot flash mengharuskan sampel yang diuji berada dalam kisaran kelembapan relatif 90% hingga 100%. Diperlukan jangka waktu tertentu (biasanya 2,5 jam) untuk menaikkan suhu dari 25 derajat menjadi 65 derajat dan mempertahankannya selama lebih dari 3 jam; dan sekali lagi Dalam kisaran kelembapan relatif 80% hingga 100%, gunakan jangka waktu tertentu (umumnya 2,5 jam) untuk menurunkan suhu dari 6 derajat Celcius menjadi 25 derajat . Setelah siklus serupa lainnya, turunkan suhu pada kelembapan berapa pun. hingga -10 derajat , dan simpan selama lebih dari 3 jam sebelum kembali ke kondisi suhu 25 derajat dan kelembapan relatif sama dengan atau lebih besar dari 80%. Ini melengkapi siklus perubahan darah menjadi semburan panas, yang memakan waktu sekitar 24 jam.
Umumnya, untuk uji ketahanan kelembaban, siklus besar semburan panas bergantian yang disebutkan di atas perlu dilakukan sebanyak 10 kali. Selama pengujian, tegangan tertentu diterapkan pada sampel yang diuji. Volume pertukaran udara per menit di ruang uji harus lebih besar dari 5 kali volume ruang uji. Sampel yang akan diuji haruslah sampel yang telah menjalani pengujian kekencangan timbal non-destruktif.
(6) Uji semprotan garam
Tujuan pengujian: Gunakan metode yang dipercepat untuk mengevaluasi ketahanan korosi pada bagian komponen yang terbuka dalam kondisi semprotan garam, kelembapan, dan panas. Ini dirancang untuk lingkungan iklim pantai tropis atau lepas pantai. Komponen dengan struktur permukaan yang buruk akan menimbulkan korosi pada bagian yang terbuka di bawah semprotan garam, kondisi lembab dan panas.
Kondisi pengujian: Uji semprotan garam mensyaratkan bahwa bagian sampel uji yang terbuka ke arah yang berbeda harus berada di bawah kondisi tertentu yang sama dalam hal suhu, kelembapan, dan laju pengendapan garam yang diterima. Persyaratan ini dipenuhi dengan jarak minimum antara sampel yang ditempatkan di ruang uji dan sudut penempatan sampel.
Suhu pengujian: Persyaratan umum adalah (35+-3)'C, dan laju pengendapan garam dalam 24 jam adalah 2X104mg/m2~5X104mg/m2. Laju pengendapan garam dan kelembapan ditentukan oleh suhu dan konsentrasi larutan garam yang menghasilkan semprotan garam serta aliran udara yang mengalir melaluinya. Proporsi oksigen dan nitrogen dalam aliran udara harus sama dengan proporsi udara.
Waktu pengujian: umumnya dibagi menjadi 24 jam, 48 jam, 96 jam, dan 240 jam.
(7) Uji iradiasi
Tujuan pengujian: Untuk menilai kemampuan kerja sirkuit mikro di lingkungan iradiasi partikel berenergi tinggi. Masuknya partikel berenergi tinggi ke dalam sirkuit mikro akan menyebabkan perubahan struktur mikro sehingga menghasilkan cacat atau menghasilkan muatan atau arus tambahan. Hal ini mengakibatkan penurunan parameter sirkuit mikro, penguncian, pembalikan sirkuit, atau lonjakan arus yang menyebabkan kelelahan dan kegagalan. Penyinaran melebihi batas tertentu dapat menyebabkan kerusakan permanen pada sirkuit mikro.
Kondisi pengujian: Uji iradiasi sirkuit mikro terutama mencakup iradiasi neutron dan iradiasi sinar gamma. Uji ini dibagi lagi menjadi uji iradiasi dosis total dan uji iradiasi laju dosis. Uji iradiasi laju dosis semua sirkuit mikro uji iradiasi dalam bentuk pulsa. Dalam pengujian, rangkaian dosis dan dosis total iradiasi harus dikontrol secara ketat berdasarkan sirkuit mikro yang berbeda dan tujuan pengujian yang berbeda. Jika tidak maka sampel akan rusak karena penyinaran melebihi batas atau tidak diperoleh nilai ambang batas yang diinginkan. Uji radiasi harus memiliki langkah-langkah keamanan untuk mencegah cedera pada manusia.
02.Ujian hidup
Tes kehidupan adalah salah satu item terpenting dan mendasar dalam pengujian reliabilitas. Ini menempatkan produk dalam kondisi pengujian khusus untuk memeriksa perubahan kegagalan (kerusakan) seiring waktu. Melalui uji umur, kita dapat memahami karakteristik umur produk, pola kegagalan, tingkat kegagalan, umur rata-rata, dan berbagai mode kegagalan yang mungkin terjadi selama uji umur. Jika dikombinasikan dengan analisis kegagalan, mekanisme kegagalan utama yang menyebabkan kegagalan produk dapat diklarifikasi lebih lanjut, yang dapat menjadi dasar untuk desain keandalan, prediksi keandalan, peningkatan kualitas produk baru, dan penentuan penyaringan yang wajar dan pengujian rutin (jaminan batch). kondisi.
Jika untuk mempersingkat waktu pengujian, pengujian dapat dilakukan dengan meningkatkan tegangan tanpa mengubah mekanisme kegagalan, maka ini merupakan pengujian umur yang dipercepat. Tingkat keandalan produk dapat dievaluasi melalui uji umur, dan tingkat keandalan produk baru dapat ditingkatkan melalui umpan balik kualitas.
Tujuan uji hidup: Untuk menilai kualitas dan keandalan produk dalam kondisi tertentu dan sepanjang waktu kerja. Agar hasil pengujian lebih representatif, jumlah sampel yang diuji harus mencukupi.
Kondisi pengujian: Uji umur sirkuit mikro dibagi menjadi uji umur tunak, uji umur intermiten dan uji umur simulasi.
Uji umur kondisi tunak adalah pengujian yang harus dilakukan pada sirkuit mikro. Selama pengujian, sampel yang diuji harus diberi daya yang sesuai agar tetap dalam kondisi kerja normal. Suhu lingkungan uji kehidupan kondisi mapan standar militer nasional adalah 125C dan waktunya 1000 jam. Pengujian yang dipercepat dapat meningkatkan suhu dan mempersingkat waktu.
Suhu casing sirkuit mikro daya umumnya lebih besar dari suhu lingkungan. Selama pengujian, suhu lingkungan dapat dijaga lebih rendah dari 125 derajat. Suhu sekitar atau suhu casing dari uji masa pakai sirkuit mikro yang stabil harus didasarkan pada suhu sambungan sirkuit mikro yang sama dengan suhu sambungan pengenal.
Uji umur intermiten memerlukan pemutusan sirkuit mikro yang sedang diuji pada frekuensi tertentu atau penerapan tegangan dan sinyal bias secara tiba-tiba. Kondisi pengujian lainnya sama dengan pengujian kehidupan kondisi tunak.
Uji umur simulasi adalah uji kombinasi yang mensimulasikan lingkungan aplikasi rangkaian. Tegangan gabungannya mencakup empat uji tegangan mekanis, kelembaban dan tekanan rendah: empat uji tegangan mekanis, suhu, kelembaban dan listrik, dll.
03.Tes penyaringan
Pengujian penyaringan adalah pengujian non-destruktif yang memeriksa produk secara menyeluruh. Tujuannya adalah untuk memilih produk dengan karakteristik tertentu atau menghilangkan produk yang gagal sejak dini, sehingga dapat meningkatkan keandalan produk. Selama proses pembuatan produk, karena cacat material atau proses di luar kendali, apa yang disebut cacat atau kegagalan awal terjadi pada beberapa produk. Jika cacat atau kegagalan ini dapat dihilangkan sejak dini, tingkat keandalan produk dapat terjamin dalam penggunaan sebenarnya.
Karakteristik Tes Penyaringan Reliabilitas:
1. Uji semacam ini bukanlah uji sampel, melainkan uji 100%;
2. Pengujian ini dapat meningkatkan tingkat keandalan keseluruhan produk yang memenuhi syarat, namun tidak dapat meningkatkan keandalan yang melekat pada produk, yaitu tidak dapat meningkatkan masa pakai setiap produk;
3. Efek skrining tidak dapat dievaluasi hanya dengan tingkat eliminasi skrining. Tingkat eliminasi yang tinggi mungkin disebabkan oleh cacat serius pada desain, komponen, proses, dll. pada produk itu sendiri, namun mungkin juga disebabkan oleh intensitas tegangan penyaringan yang terlalu tinggi.
Tingkat eliminasi yang rendah mungkin disebabkan oleh sedikit cacat produk, tetapi mungkin juga disebabkan oleh intensitas tekanan penyaringan dan waktu pengujian yang tidak mencukupi. Kualitas metode penyaringan biasanya dievaluasi dengan tingkat eliminasi penyaringan Q dan nilai efek penyaringan B: metode penyaringan yang masuk akal harus memiliki nilai B yang besar dan nilai Q yang moderat.
04Tes penggunaan lapangan
Berbagai pengujian di atas dilakukan dengan simulasi kondisi lapangan. Karena keterbatasan kondisi peralatan, pengujian simulasi seringkali hanya dapat menerapkan satu tegangan pada produk, dan terkadang tegangan ganda dapat diterapkan. Hal ini sangat berbeda dengan kondisi lingkungan penggunaan sebenarnya, sehingga gagal memaparkan kualitas produk secara jujur dan komprehensif. Pengujian penggunaan lapangan berbeda karena dilakukan di lokasi penggunaan, sehingga pengujian ini dapat mencerminkan keandalan produk. Data yang diperoleh bernilai tinggi untuk prediksi keandalan produk, desain, dan jaminan. Uji penggunaan lapangan memainkan peran yang lebih besar dalam merumuskan rencana uji reliabilitas, memverifikasi metode uji reliabilitas, dan mengevaluasi keakuratan pengujian.
05 Tes identifikasi
Pengujian kualifikasi merupakan pengujian yang dilakukan untuk mengevaluasi tingkat keandalan suatu produk. Ini adalah rencana pengambilan sampel yang dikembangkan berdasarkan teori pengambilan sampel. Uji kualifikasi dilakukan dalam kondisi yang menjamin bahwa produsen tidak menyebabkan produk yang memenuhi standar mutu ditolak.
Uji kualifikasi keandalan dibagi menjadi dua kategori: satu adalah uji kualifikasi keandalan produk, dan yang lainnya adalah uji kualifikasi keandalan proses (termasuk material).
Uji kualifikasi keandalan produk umumnya dilakukan ketika desain dan produksi produk baru telah selesai. Tujuannya adalah untuk menilai apakah indikator produk sepenuhnya memenuhi persyaratan desain dan untuk menilai apakah produk memenuhi persyaratan keandalan yang telah ditentukan. Isi pengujian umumnya konsisten dengan pemeriksaan konsistensi kualitas. Keempat kelompok pengujian A, B, C, dan D dilakukan, dan produk dengan persyaratan intensitas ketahanan radiasi juga diharuskan menjalani pengujian kelompok E. Uji kualifikasi keandalan juga diperlukan bila terdapat perubahan signifikan pada desain, struktur, bahan atau proses produk.
Uji kualifikasi keandalan proses (termasuk bahan) digunakan untuk menilai apakah pemilihan jalur produksi dan kemampuan pengendalian bahan dan proses dapat menjamin kualitas dan keandalan produk yang diproduksi, dan apakah dapat memenuhi persyaratan tingkat jaminan kualitas tertentu. .
06.Lain-lain
(1) Tes akselerasi konstan
Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengevaluasi kemampuan rangkaian dalam menahan percepatan konstan. Ini dapat mengungkap kegagalan yang disebabkan oleh rendahnya kekuatan struktural sirkuit mikro dan cacat mekanis. Seperti chip yang jatuh, sirkuit terbuka timah bagian dalam, deformasi cangkang tabung, kebocoran udara, dll.
Kondisi pengujian: Akselerasi konstan yang lebih besar dari 1 mm diterapkan pada arah pelepasan chip sirkuit mikro, arah kompresi, dan arah tegak lurus terhadap arah ini. Kisaran nilai akselerasi umumnya antara 49000m/s:-1225000m/sV5 000~125000z). Selama pengujian, badan sirkuit mikro harus dipasang dengan kuat pada akselerator konstan.
(2) Uji tumbukan mekanis
Tujuan dari pengujian ini adalah untuk menilai kemampuan sirkuit mikro dalam menahan guncangan mekanis. Artinya, kemampuan sirkuit mikro untuk menahan gaya tiba-tiba dinilai. Sirkuit mikro mungkin tiba-tiba mengalami tekanan selama bongkar muat, pengangkutan, dan pekerjaan di lokasi. Misalnya, sirkuit mikro akan mengalami tekanan mekanis secara tiba-tiba saat terjatuh atau terbentur. Tekanan ini dapat menyebabkan chip sirkuit mikro terlepas, kabel bagian dalam terbuka, cangkang tabung berubah bentuk, kebocoran udara, dan kegagalan lainnya.
Kondisi pengujian: Selama pengujian, cangkang sirkuit mikro harus dipasang dengan kokoh pada dasar bangku pengujian, dan kabel luar harus dilindungi. Lima pulsa kejut mekanis gelombang setengah sinus diterapkan ke masing-masing arah pelontaran chip sirkuit mikro, arah penekanan, dan arah tegak lurus terhadap arah ini. Kisaran nilai percepatan puncak pulsa tumbukan umumnya 4900m/s2~294 000m/s2 (500g~30000g). Durasi pulsa adalah 0,1 ms-1,0 ms, dan distorsi yang diperbolehkan tidak lebih besar dari 20% akselerasi puncak.
(3) Uji getaran mekanis
Ada empat jenis utama pengujian getaran, yaitu pengujian getaran frekuensi sapuan, pengujian kelelahan getaran, pengujian kebisingan getaran, dan pengujian getaran acak. Tujuannya adalah untuk menilai soliditas struktural dan stabilitas karakteristik listrik sirkuit mikro dalam kondisi getaran yang berbeda.
Uji getaran sapuan frekuensi menyebabkan rangkaian mikro bergetar dengan amplitudo konstan, dan nilai puncak percepatannya umumnya dibagi menjadi tiga tingkatan: 196 m/s: (20e), 490m/s2 (50g) dan 686m/s2 (70g). Frekuensi getaran berubah terhadap waktu dalam kisaran 20Hz hingga 2000Hz. Waktu yang diperlukan frekuensi getaran untuk berpindah dari 20Hz ke 2 000HZ dan kembali ke 20Hz tidak kurang dari 4mm, dan harus dilakukan sebanyak lima kali dalam tiga arah yang saling tegak lurus (salah satunya tegak lurus chip) .
Uji kelelahan getaran juga mengharuskan rangkaian mikro bergetar dengan amplitudo konstan, tetapi frekuensi getarannya tetap, umumnya puluhan hingga ratusan Hz, dan puncak percepatannya umumnya dibagi menjadi 196ms2 (20g), 490m/s2 (50g) dan 686ms2 ( 70g) Gigi ketiga. Lakukan ini satu kali pada masing-masing tiga arah yang saling tegak lurus (satu arah tegak lurus terhadap chip), dan waktu untuk setiap kali kira-kira 32 jam.
Kondisi pengujian uji getaran acak adalah untuk mensimulasikan getaran yang mungkin terjadi di berbagai lingkungan lapangan modern. Amplitudo getaran acak memiliki distribusi Gaussian. Hubungan antara kerapatan spektral percepatan dan frekuensi bersifat spesifik. Rentang frekuensi dari puluhan hingga 2000HZ.
Kondisi pengujian uji getaran dan kebisingan pada dasarnya sama dengan pengujian getaran sapuan. Ketika sirkuit mikro dibuat bergetar dengan amplitudo konstan, nilai puncak percepatannya umumnya tidak kurang dari 196m/s2 (20g). Frekuensi getaran berubah secara logaritmik terhadap waktu dalam rentang 20HZ hingga 2000Hz. Waktu yang diperlukan agar frekuensi getaran berubah dari 20HZ ke 2000Hz dan kembali ke 20HZ tidak kurang dari 4 menit, dan harus dilakukan satu kali dalam tiga arah yang saling tegak lurus (salah satunya tegak lurus chip).
Tetapi sirkuit mikro harus memberikan tegangan dan arus yang ditentukan. Ukur apakah tegangan keluaran kebisingan maksimum pada resistansi beban yang ditentukan melebihi nilai yang ditentukan selama pengujian.