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“DDT”小學堂—環境應力篩選 “高低溫循環的條件設定準則”

Date: 2019-11-21Hits: 498
導讀: ...

      環境應力篩選為發現和排除產品中不良零件、元器件、工藝缺陷和防止出現早期失效,在環境應力下所做的一系列試驗。它是可靠性試驗中的一種類型,也是產品制造過程中的一道工序。

      根據對產品篩選的效果選擇相應的環境應力,對電子產品,環境應力篩選的應力主要選擇溫度(高、低溫)循環和振動試驗,這兩種應力的組合篩選效果較好,能暴露產品各組裝等級大部分故障。


研究表明,高低溫循環的篩選效果取決于四個方面:

○高、低溫的設定值

○高、低溫保持的時間

○溫度變化速率

○溫度循環的次數


一)高、低溫設定值的選定準則

      溫度循環中的溫度極值決定了篩選強度。選擇溫度極值的關鍵是給硬件施加適當應力以析出故障而又不損壞好的產品。應考慮產品貯存溫度(高和低)極值和電子元器件的最高工作溫度。確定其溫度上、下限極值的準則有:


1)如果產品進行通電篩選,在其上、下限溫度要工作并檢測性能,則應力篩選上限溫度不應高于產品的設計最高工作溫度,其下限溫度下應低于產品的設計最低工作溫度。

2)如果產品不進行通電篩選,在其上、下限溫度要工作并檢測性能,則應力篩選上限溫度不應高于產品的貯存高溫,其下限溫度下應低于產品的貯存低溫。

3)如果產品僅在上(或下)限溫度通電并檢測性能,則其上限溫度不應高于產品設計最高溫度,下限溫度不應低于產品貯存低溫,或其上限溫度不應高于產品的貯存高溫,下限溫度不應低于產品的設計最低工作溫度。

4)在上述各條選用范圍內,篩選溫度變化幅度應盡可能大,以提高篩選效率。


二)高、低溫保持的時間確定準則

 1)受篩產品在溫度箱空氣溫度中停留的時間,包括元器件(零部件)溫度達到穩定所需要時間和在溫度極值下浸泡所需要的時間。當受篩產品中響應最慢的部分的溫度與最終溫度之差在規定值之內時,就認為實現了穩定。在不通電篩選的情況下,此最終溫度是溫度箱空氣極值溫度;在通電篩選情況下,最終溫度取決于設備的種類和環境應力篩選裝置。要足夠小,以使所有元器件(零部件)均受到適當的應力。

2)浸泡時間,目的是保證釬料發生蠕變和完成功能測試,找出一般環境溫度下不會顯示出的故障。釬料松弛所需時間一般為5分鐘,功能測試的時間取決測試的參數量,因此浸泡時間不能小于5分鐘,如要進行功能測試,浸泡時間可延長至測試完成。具體時間可通過溫度測定方法確定。


三)溫度變化速率確定準則

由于受篩產品表面不均勻的熱傳遞,受篩產品表面與內部之間的熱滯后以及受篩產品各部分的熱慣性不同,受篩產品中就可能存在瞬時溫度梯度。這種溫度梯度及其引起的熱應力/應變隨著溫度變化速率的增加而增加。溫度的變化速率的增加,能使篩選強度增加。但溫度變化速率太高,有可能損壞受篩產品,且篩選效果不會隨著溫度變化速率的增加而無限增加。試驗箱內空氣溫度變化速率不應小于5℃/min,具體取決于受篩產品本身的熱慣性、產品在箱內的安裝、風速和試驗箱的能力等。


四)溫度循環次數選擇準則

 電子產品使用經驗表明,早期故障一般在生產后工作到50-100小時期間出現。這個時間可作為確定篩選溫度循環次數的參考根據。不管篩選產品的復雜程度和施加應力的大小,任何產品都用同一個篩選時間,總時間為80-120小時,能基本保證所有組裝級產品篩選后能夠消除其早期故障。對于單元和系統來說,這一時間相當于20-30個循環,但對于組件來說,由于溫度穩定所需時間短,這一時間相關于20-40個循環。


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