產品可靠性試驗質量部Prepareby:Chasteli李鳳設產品可靠性試驗質量部1環(huán)境應力篩選試驗技術(ESS)高加速壽命測試（HALT）課程重點環(huán)境應力篩選試驗技術(ESS)課程重點2可靠性的重要如果我們的產品有高的可靠性，那就能打入激烈競爭的世界市場，從而獲得巨大經(jīng)濟效益；相反，則會被擠出市場電子產品的復雜程度在不斷增加一般說來，電子設備所用的元器件數(shù)量越多，其可靠性問題就越嚴重提高產品的信譽，企業(yè)的信譽產品的技術性能指標作為衡量電子元器件質量好壞的標志，這只反映了產品質量好壞的一個方面，還不能反映產品質量的全貌。可靠性就是信譽，就是市場。高可靠性產品可獲得高的經(jīng)濟效益減少設備故障導致的停產損失，設備故障影響生產，造成巨大經(jīng)濟損失，特別是大型流程企業(yè)，關鍵設備的故障導致工廠停產導致巨大損失；高可靠性減少設備的維修費用高可靠性產品，才有高的競爭能力可靠性的重要如果我們的產品有高的可靠性，那就能打入激烈競爭的3什么是可靠性？可靠性的定義：產品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間區(qū)間（或操作次數(shù)）內完成規(guī)定規(guī)定功能的能力。規(guī)定的條件：以時間為尺度度量產品的可靠特性，它是可靠性區(qū)別與產品其他特性的重要特性。產品的可靠性與規(guī)定的時間是密切相關的。產品的可靠性隨著其使用時間的增長而降低。負載和維護條件：如供電電壓、輸出功率、載荷、使用方法、使用頻率、操作人員的技術水平、維修方法等。環(huán)境條件：如氣候環(huán)境（溫度、濕度、壓力等）、生物和化學環(huán)境（生物作用物質霉菌、化學作用物質鹽霧等）、機械環(huán)境（振動、沖擊等）、電磁環(huán)境（電場、磁場、電磁場等）。儲存條件：如運輸和保管等條件。規(guī)定的功能：指產品標準或產品技術條件中所規(guī)定的各項技術性能（技術指標），如儀器儀表的準確度及其他靜態(tài)、動態(tài)性能指標等。規(guī)定的條件什么是可靠性？可靠性的定義：產品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間區(qū)4使用可靠性：產品在使用中表現(xiàn)出的一種能力特性，它與固有可靠性、安裝、操作、維修等有關。可靠性的分類&定義

固有可靠性：產品在設計制造中賦予的可靠性。基本可靠性：產品在規(guī)定條件下無故障的持續(xù)時間或概率。任務可靠性：產品在規(guī)定的任務剖面內完成規(guī)定功能的能力。使用可靠性：產品在使用中表現(xiàn)出的一種能力特性，它與固有可靠性5

失效率早夭期隨機失效期老化期產品壽命期韋布爾分布指數(shù)分布正態(tài)分布產品失效的三個時期浴缸曲線什么是失效率曲線（浴盤曲線）？產品的失效率隨工作時間的變化具有不同的特點，根據(jù)長期以來的理論研究和數(shù)據(jù)統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)多數(shù)設備失效率曲線形同浴盤的剖面，它明顯地分為三段，分別對元器件的三個不同階段或時期。早夭期隨機失效期老化期表明器件在開始使用時，失效率很高，但隨著產品工作時間的增加，失效率迅速降低，這一階段失效的原因大多是由于設計、原材料和制造過程中的缺陷造成的。為了縮短這一階段的時間，產品應在投入運行前進行試運轉，以便及早發(fā)現(xiàn)、修正和排除故障；或通過試驗進行篩選，剔除不合格品。偶然失效期，也稱隨機失效期；這一階段的特點是失效率較低，且較穩(wěn)定，往往可近似看作常數(shù)，產品可靠性指標所描述的就是這個時期，這一時期是產品的良好使用階段。耗損失效期；該階段的失效率隨時間的延長而急速增加，主要原因是器件的損失己非常的嚴重，壽命快到盡頭了，可適當?shù)木S修或直接更換了。失早夭期隨機失效期老化期產品壽命期韋布爾分布指數(shù)6早夭期故障率高:時間增加時,故障率減少.故障原因:1.設計缺陷.2.制程錯誤.3.使用不當.4.組件不良.故障消除法:1.除錯(Debugging)2.燒機(Burn~in)3.篩選(Screening)老化期/磨耗期故障率高:時間增加,故障率增加.故障原因:1.疲乏2.老化3.劣化4.磨耗(Wear-out)故障消除法:1.預防保養(yǎng)(PreventiveMaintenance)2.預先更換零件.3.翻修(Overhaul)隨機失效期/可用期故障率為一定常數(shù),故障率穩(wěn)定且低.故障原因:1.偶發(fā)的(ChanceFailure).2.設計先天限制.3.使用造成意外.4.保養(yǎng),維修不良.故障消除法:1.重新設計.2.制程管制.3.維修保養(yǎng).失效時期早夭期隨機失效期老化期常見失效機理設計不夠完善環(huán)境條件的變化波動氧化,腐蝕選用有缺陷的原材料誤用疲勞,磨損制程,工藝不夠完善

性能退化各個失效期的原因及預防措施早夭期老化期/磨耗期隨機失效期/可用期失效時期早夭期隨機失效7各個階段可靠性試驗--目的（1）在研制階段：使產品達到預定的可靠性指標發(fā)現(xiàn)設計缺陷、零組件缺陷、工藝技術缺陷、環(huán)境適應性方面存在的問題，經(jīng)過反復實驗與改進，達到預定的要求。（2）在產品研制定型時：進行可靠性鑒定新產品研制定型時，要根據(jù)產品標準（或產品技術條件）進行鑒定實驗，以便全面考核產品是否達到規(guī)定的可靠性指標。（3）在生產過程中：控制產品的質量因原材料質量較差或工藝流程失控等原因造成產品質量下降，在產品的可靠性實驗中就能反映出來，從而及時采取糾正措施使產品質量恢復正常。（4）出貨前，進行可靠性篩選：提高整批產品的可靠性水平將各種原因如原材料有缺陷、工藝措施不當、操作人員疏忽、生產設備發(fā)生故障、質量檢驗不合格等）造成早期失效的產品剔除掉，從而提高整批產品的可靠性水平。以免該產品于日后使用過程中,遭受環(huán)境應力時而導致失效發(fā)生（5）研制、售后：研究產品的失效機理發(fā)現(xiàn)產品潛在失效模式，找出引起產品失效機理，產品的薄弱環(huán)節(jié)，采取相應的措施來提高產品的可靠性水平。各個階段可靠性試驗--目的（1）在研制階段：使產品達到預定的8老化試驗(老煉試驗)環(huán)境應力篩選試驗ESS可靠性增長試驗可靠性驗收試驗可靠性鑒定試驗(MTBF)高加速壽命試驗HALT高加速環(huán)境應力篩選試驗HASS壽命試驗耐久性試驗

可靠性強化試驗可靠性試驗的類型老化試驗(老煉試驗)可靠性試驗的類型9篩選試驗：增長試驗：溫度循環(huán)隨機振動高溫冷熱沖擊單頻正弦振動體溫機械沖擊濕度加速度暴露材料和制造工藝中的缺陷，剔除產品早期故障；激發(fā)產品故障隱患，進行設計改進，提高其固有可靠性；驗證設計可行性，通常是在實驗室標準狀況下，及早發(fā)現(xiàn)設計上的缺陷及弱點統(tǒng)計試驗工程試驗驗收試驗（批接收）鑒定試驗（評價MTBF）試驗的分類對產品的可靠性水平進行評價時，它運用抽樣方案，在保證生產者不致使質量符合標準的產品被拒收的條件下進行鑒定實驗。篩選試驗：增長試驗：溫度循環(huán)暴露材料和制造工藝中的缺陷，剔除10試驗項目環(huán)境應力篩選ESS可靠性增長RGT目的消除早期故障消除系統(tǒng)性故障時間/階段交付使用前研發(fā)/使用期間試樣全體產品樣品方法試驗--激發(fā)故障試驗-改進-試驗故障處理修復/更換設計/工藝改進處理對象個別問題產品全體產品試驗項目環(huán)境應力篩選ESS可靠性增長目的消除早期故障消除11可靠度(Reliability)：可靠度表示產品在規(guī)定的工作條件下和規(guī)定的時間內完成規(guī)定功能的概率，定義為產品的“可靠度”。假設有N個零件，經(jīng)過時間t后有NQ(t)個零件失效，NR(t)個零件仍能正常工作，則該零件可靠度R(t)失效率，故障率(FailureRate)：產品工作到t時刻后，在下一單位時間內失效的概率。即產品工作到t時刻后，在單位時間內發(fā)生故障的產品數(shù)與在時刻t時仍在正常工作的產品數(shù)之比。N個產品t=0時開始工作，到時刻t失效數(shù)為n(t)，t時刻的殘存產品數(shù)為N-n(t),在(t,t+?t)時間區(qū)間內有?n(t)個產品失效，則時刻t的失效率為平均無故障工作時間/平均壽命(平均失效時間,MeanTimeBetweenFailures-MTBF)：是指相鄰兩次故障之間的平均工作時間，也稱為平均故障間隔,失效的平均間隔時間，即平均無故障工作時間。它僅適用于可維修產品。同時也規(guī)定產品在總的使用階段累計工作時間與故障次數(shù)的比值為MTBF。如何評價可靠度？衡量產品可靠性的指標可靠度(Reliability)：如何評價可靠度？12定義：EnvironmentalStressScreening一種對產品進行全數(shù)檢驗的非破壞性試驗，其目的是為選擇具有一定特性的產品或剔除早期失效的產品，以提高產品的使用可靠性。產品在制造過程中，由于材料的缺陷，或由于工藝失控，使部分產品出現(xiàn)所謂早期缺陷或故障，這些缺陷或故障若能及早剔除，就可以保證在實際使用時產品的可靠性水平。環(huán)境應力篩選是一種利用環(huán)境應力進行產品質量管理的程序，其主要目的是利用特定且低于產品設計強度的環(huán)境應力，使產品潛在的疵病提早暴露出來而加以剔除，使出廠產品其有穩(wěn)定的設計質量，避免在正常使用時因這類疵病的存在而發(fā)生失效，減少維修成本及因失效引起的不必要損失。為了決定理想的篩選試驗應力，必須首先分析早期失效和確定最有可能引起這些失效的應力類型。針對進料檢驗合格之零件，仿真實際使用狀況，引用適當?shù)沫h(huán)境應力，剔除次級零件，減少修理服務花費的大量修理時間與成本.檢驗合格之零件，若不經(jīng)篩選試驗裝配于系統(tǒng)中之最初一年，早夭期將有2%~6%之失效率參考標準：MIL-HDBK-338B

《Electronic

Reliability

Design

Handbook》GJB/Z

34-93

《電子產品定量環(huán)境應力篩選指南》環(huán)境應力篩選試驗(ESS)的定義定義：環(huán)境應力篩選試驗(ESS)的定義13

Environmental

Stress

Screening，ESS應力篩選是產品在設計強度極限下，運用加速技巧外加環(huán)境應力，如：預燒(burn

in)、溫度循環(huán)(temperature

cycling)、隨機振動(random

vibration)、開閉循環(huán)(power

cycle)等方法，透過加速應力來使?jié)摯嬗诋a品的瑕疵浮現(xiàn)[潛在零件材料瑕疵、設計瑕疵、制程瑕疵、工藝瑕疵]，以及消除電子或機械類殘留應力，還有消除多層電路板間的雜散電容，將澡盆曲線里面的早夭期階段的產品事先剔除與修里，使產品透過適度的篩選，保存澡盆曲線的正常期與衰退期的產品，以避免該產品于使用過程中，受到環(huán)境應力的考驗時而導致失效，造成不必要的損失，雖然使用ESS應力篩選會增加成本與時間，但是對于提高產品出貨良率與降低返修次數(shù)，有顯著的效果，對于總成本反而會降低，另外客戶信任度也會有所提升，一般針對于電子零件的應力篩選方式有預燒、溫度循環(huán)、高溫、低溫，PCB印刷電路板的應力篩選方式為溫度循環(huán)，針對于電子成本的的應力篩選為：通電預燒、溫度循環(huán)、隨機振動，另外應力篩本身是一種制程階段的過程，而不是一種試驗，篩選是100％對產品進行的程序。

應力篩選適用產品階段：研發(fā)階段、批量生產階段、出廠前(篩選試驗可以在組件、器件、連接器等產品或整機系統(tǒng)中進行，根據(jù)要求不同可以有不同的篩選應力)應力篩選比較：

恒定高溫預燒(Burn

in)的應力篩選，是目前電子IT產業(yè)常用析出電子元器件缺陷的方法，但是這種方式比較不適合用于篩選零件

(PCB、IC、電阻、電容)，根據(jù)統(tǒng)計在美國使用溫度循環(huán)對零件進行篩選的公司數(shù)要比使用恒定高溫預燒對組件進行篩選的公司數(shù)多5倍。

Environmental

Stress

Screenin14通過在產品上施加一定的環(huán)境應力，以剔除由不良元器件、零部件或工藝缺陷引起的產品早期故障的一種工序或方法?！滩皇浅闃拥?，而是100%試驗篩選試驗是一種非破壞性實驗，不影響整批產品失效機理、失效模式和正常工作。環(huán)境應力篩選不改變產品的固有可靠度。由篩選試驗分出的等級是相應于壽命要求和產品預期應用的工作條件而定的，但篩選實驗條件不必準確的模擬真實的工作條件和環(huán)境條件?！滩荒芴岣弋a品的固有可靠性可提高合格品的總的可靠性水平，不能提高每個產品的壽命。對單個產品來說，可靠性實驗不能提高其可靠性，相反，若篩選項目和所用的“應力”水平選擇不當，還會使單個產品的可靠性降低，同時，對于生產部門來說，可靠性篩選實驗還要付一定的代價：成品率降低、成本增加、生產周期加長等，但由于通過可靠性篩選實驗剔除了整批產品中的早期失效產品，因此可提高整批產品的可靠性?！滩荒芎唵蔚匾院Y選淘汰率的高低來評價篩選效果淘汰率高，有可能是產品本身的設計、元件、工藝等方面存在嚴重缺陷，但也有可能是篩選應力強度太高。淘汰率低，有可能產品缺陷少，但也可能是篩選應力的強度和試驗時間不足造成的。通常以篩選淘汰率Q和篩選效果β值來評價篩選方法的優(yōu)劣：合理的篩選方法應該是β值較大，而Q值適中。環(huán)境應力篩選試驗的特點通過在產品上施加一定的環(huán)境應力，以剔除由不良元器件、零部件或15環(huán)境應力篩選的目的在于發(fā)現(xiàn)和排除產品的早期失效，使其在出廠時便進入隨機失效階段，以固有的可靠性水平交付用戶使用。發(fā)現(xiàn)、排除不良元器件，制造工藝缺陷造成的早期故障（1）確認具有潛伏性疵病的零組件。（2）發(fā)掘作業(yè)人員不純熟或疏忽所造成的工藝不良。（3）降低產品失效退修或報廢的機率，節(jié)省產品制造和維修整體成本。（4）降低使用時的失效率，提高MTBF或可靠度，增強使用者的信心。（5）在研發(fā)階段可協(xié)助發(fā)現(xiàn)設計問題，提高設計之可靠度，并可藉此縮短研發(fā)時程。通過對生產出的產品100%地進行篩選實驗，把“早期失效”的產品盡可能予以淘汰和剔除，以確保出廠的整批產品具有較高的可靠性。暴露產品固有的以及生產、工藝過程引進和那些一般在正常質量檢驗和實驗過程中不會出現(xiàn)的缺陷。應力定義：導致產品開始劣化直至失效的誘因，環(huán)境條件、工作條件等稱為應力。通俗地說，應力就是對產品的功能有影響的各種因數(shù)。環(huán)境應力篩選目的環(huán)境應力篩選的目的在于發(fā)現(xiàn)和排除產品的早期失效，使其在出廠時16(1)功能疵病(functionalqualitydefects)由于制程中材料或工藝不良而產生、能夠以一般簡單的功能測試發(fā)現(xiàn)的產品疵病。(2)潛在疵病(latentqualitydefects)也是由于制程中材料或工藝不良而產生，但必須外加應力，才能使缺陷提早暴露出來的產品疵病。(3)可靠度疵病(reliabilitydefects)設計時所賦予的產品疵病，在產品的生命周期(lifecycle)中隨機發(fā)生，除非修改設計，否則無法以任何適當?shù)某绦蛳@種疵病。環(huán)境應力篩ESS選早夭期的產品在一般功能測試時，很快就可以發(fā)現(xiàn)而加以修正。須靠設計的改良，提高產品的設計能力，才能降低其發(fā)生的機率。如果沒有經(jīng)過適當?shù)腅SS處理，則會在使用初期漸漸地出現(xiàn)，使產品發(fā)生失效。由于這些疵病的存在，在生產廠內應采取適當?shù)拇胧┗蛱幚恚惯@一類的疵病提早暴露出來并予以檢修剔除或報廢，使出廠產品維持穩(wěn)定的質量，使用時具有設計時所賦與的強度，如此既可降低維修成本，又可避免因失效而導致的不必要損失，此即為ESS最主要的目的。(1)功能疵病(functionalqualitydef17采用篩選工藝的產品測試失效率比未經(jīng)過篩選工藝的產品的測試失效率低3.5倍經(jīng)過ESS的產品在顧客手中使用時的失效率較低，可提高顧客對公司產品的信心，這是一種無形但卻非常重要的效益。批量生產階段：-明顯改善可靠性鑒別出低質量元件及供應源采用篩選工藝的產品測試失效率，比未經(jīng)過篩選的工藝的產品失效率低3.5倍采用篩選工藝的產品測試失效率比未經(jīng)過篩選工藝的產品的測試失效18溫度（高溫烘烤、高溫存儲）濕度鹽霧撞擊振動加速度冷熱沖擊溫度循環(huán)綜合環(huán)境應力環(huán)境應力類型溫度（高溫烘烤、高溫存儲）環(huán)境應力類型19誘發(fā)故障和篩選機理

當溫度在上、下限溫度內循環(huán)時，設備交替膨脹和收縮，使設備中產生熱應力和應變。如果某產品內部有瞬時的熱梯度（溫度不均勻性），或產品內部鄰接材料的熱膨脹系數(shù)不匹配，則這些熱應力和應變將會加劇。這種應力和應變在缺陷處最大，它起著應力集中者（“提升者”）的作用，這種循環(huán)加載使缺陷長大，最終可大到能造成結構故障并產生電故障。

例如，有裂紋的電鍍通孔其周圍最終完全裂開，引起開路。熱循環(huán)是使釬焊接頭和印制電路板上電鍍通孔等產生故障的首要原因。環(huán)境應力篩選又可看作是產品質量控制檢查和測試過程的延伸。溫度循環(huán)激發(fā)出的主要故障模式如下：

使涂層、材料或線頭上各種微觀裂紋擴大；

使粘結不好的接頭松弛；

使螺釘連接不當?shù)慕宇^松弛；

使機械張力不足的壓配接頭松弛；

使質差的釬焊接觸電阻加大或造成開路；

由于缺陷在應力條件下的失效速度遠高于正常部位，因此使有缺陷的產品出故障要比使完好產品出故障所需循環(huán)次數(shù)少許多，適當?shù)卮_定熱應力大小，就能析出故障而不消耗使用壽命。

溫度循環(huán)諸參數(shù)中，對篩選效果最有影響的是溫度變化范圍R、溫度變化速率V以及循環(huán)次數(shù)N。提高溫度變化范圍和變化速率能加強產品的熱脹冷縮程度和縮短這一過程的時間，增強熱應力，而循環(huán)次數(shù)的增加則能積累這種激發(fā)效應。因此加大上述參數(shù)中任一參數(shù)的量值均有利于提高溫度循環(huán)篩選效果。

縮短在上、下限溫度值上的停留時間有利于縮短整個溫度循環(huán)的周期，提高篩選的效率。產品溫度達到穩(wěn)定的時間可以以產品中的關鍵部件為準，必要時要特別監(jiān)測該部件的溫度，以保證篩選有效和防止其損壞。

溫度循環(huán)中試驗箱內氣流速度是關鍵因素，因為它直接影響到產品的溫度變化速率。產品溫度變化速率一般遠低于試驗箱內空氣溫度的變化速率，提高箱內氣流速度能使產品溫度變化速率加大。溫度循環(huán)ESS篩選機理誘發(fā)故障和篩選機理

溫度循環(huán)ESS篩選機理20傳統(tǒng)的老化、恒溫篩選，對暴露產品的缺陷有一定作用，但是其篩選度、故障率很小，效率低，需要較長時間才能達到消除早期失效，因而可能會影響產品的使用壽命，有必要使用更合理篩選方法1）快速溫度變化2）帶電應力篩選：加電的應力篩選比不帶電的應力篩選更有效好的ESS的特點：使缺陷快速暴露潛在的缺陷的暴露比率足夠不會導致額外的缺陷不會消耗產品大部分壽命如何選擇篩選條件ESS溫度循環(huán)應力參數(shù)應力強度取決于（1）溫度范圍：一般選-20到100℃（2）溫度變化率溫度循環(huán)時溫度快速變化使?jié)穸茸兊秒y以控制，所以一般不加濕度，而是帶電或加上振動。（3）循環(huán)數(shù)傳統(tǒng)的老化、恒溫篩選，對暴露產品的缺陷有一定作用，但是其篩選21受篩產品在溫度箱空氣溫度中停留時間包括元器件（零部件）溫度達到穩(wěn)定所需要時間和在溫度極值下浸泡所需要的時間，該時間會影響篩選持續(xù)時間和效果，從而也影響篩選費用。由于在溫度循環(huán)篩選中，最主要的激發(fā)應力是溫度變化，因此高低溫浸泡時間主要目的是使產品溫度與空氣溫度到達均衡有以下兩種選取準則：

a、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(guī)定值△Te（一般選擇△Te=10℃）之內時，就認為實現(xiàn)了穩(wěn)定。

不推薦把受篩產品中具有最高熱慣性（最慢熱響應或最大熱滯后）的元、部（器）件作為確定溫度穩(wěn)定的部位，因為這樣會要求用過多的時間來使那些不重要的大質量元、部（器）件作為確定溫度穩(wěn)定的部位；這樣做可能使一些重要的元、部（器）件經(jīng)受不到適當?shù)臒釕砦龀銎鋬炔咳毕荨?/p>

b、當受篩產品中響應最慢的部分的溫度變化速率達到某一規(guī)定最小值時，就認為實現(xiàn)了穩(wěn)定。經(jīng)驗表明，這一準則會導致篩選持續(xù)時間太長，篩選費用太大，因此一般不采用。上、下限溫度的持續(xù)時間(極限溫度停留時間)確定準則

受篩產品在溫度箱空氣溫度中停留時間包括元器件（零部件）溫度達22溫度變化速率以復雜的方式影響篩選強度，也影響篩選持續(xù)時間，從而影響篩選費用。

溫度變化速率的選擇取決于受篩產品特性和預期的缺陷性質。對析出像電鍍通孔這樣一類結構部分的缺陷而言，高的溫度變化速率預期最為有效；相反，對析出錫焊接頭處的缺陷而言，低的溫度變化速率和在高溫下長的停留時間預期最為有效。篩選強度不會隨著溫度變化速率的增加而無限增加。

溫度變化速率不小于5℃/min，這一速率是指試驗箱內空氣溫度變化的平均速率，由于受篩產品本身的熱慣性，其實際溫度變化速率遠低于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，溫度變化速率低于5℃/min，篩選效果將降低。溫度循環(huán)下限溫度高于0℃的篩選效果不大，寧可進行長時間恒定高溫篩選。溫度變化速率確定準則

溫度變化速率以復雜的方式影響篩選強度，也影響篩選持續(xù)時間，從23溫度循環(huán)次數(shù)影響篩選的有效性和持續(xù)時間，從而影響篩選費用。

對電子設備來說，由于基本上是結構件和電子元器件組成，其失效率水平一般都在10－6/h水平，因此環(huán)境應力篩選所消耗的元器件壽命可以忽略不計，不必擔心ESS持續(xù)時間對產品可靠性的影響。

選擇篩選循環(huán)次數(shù)的時間需要根據(jù)篩選效果要求或時間要求確定。溫度循環(huán)次數(shù)（或篩選時間）選擇準則

溫度循環(huán)次數(shù)影響篩選的有效性和持續(xù)時間，從而影響篩選費用。

24

篩選中是否通電和進行性能測試：從提高篩選效果出發(fā)，篩選中應盡量通電并進行性能檢測。這是因為電應力本身將受篩產品中某些缺陷加速發(fā)展成為故障；另一方面，篩選出的故障中，有50%左右的故障是在環(huán)境應力下才能發(fā)現(xiàn)的間歇故障，必須在篩選環(huán)境應力作用下通過通電檢測才能找出來。

從可能性和經(jīng)濟性出發(fā)，一般在高組裝級（單元或系統(tǒng)級）進行通電和檢測，低組裝級（印刷電路組件）不進行通電和檢測，這是因為低組裝級往往不具備檢測性能的條件。

對于通斷電篩選，因為通電使產品發(fā)熱，會影響產品溫度變化速率，所以從低溫升向高溫和高溫保溫期間，應通電并檢測性能；工作時處于最大電源負載狀態(tài)，高溫向低溫下降且達到溫度穩(wěn)定以前應斷電。在溫度循環(huán)篩選中，在高低溫溫度穩(wěn)定后應通斷電源各三次，同時應盡量增加性能檢測次數(shù)，以及時發(fā)現(xiàn)故障和進行修復，節(jié)省篩選時間。設備狀態(tài)（通斷電和性能測試）確定準則

篩選中是否通電和進行性能測試：從提高篩選效果出發(fā)，篩選中應25環(huán)境應力相對篩選效率其篩選效率依次為：溫度循環(huán)、隨機振動、高溫、電性應力、熱沖擊、定頻正弦振動、低溫、正弦掃描振動、復合環(huán)境、機械沖擊、濕度、加速度、高度，其中溫度循環(huán)和隨機振動的效率最佳，疵病篩選效率溫度循環(huán)約77%—79%，隨機振動則為21%—23%。環(huán)境應力相對篩選效率其篩選效率依次為：溫度循環(huán)、隨機振動、26篩選度

（Screen

Strength）：

產品中存在對某一特定篩選敏感的潛在缺陷時，該篩選將該缺陷以故障形式析出的概率。經(jīng)典的老煉工藝與常規(guī)的恒溫篩選，加電的應力篩選比不帶電的應力篩選更有效試驗要求：箱體內溫度均勻，被試驗產品各部位受力均勻，應力能快速傳遞到產品的關鍵部位，關鍵位置獲取的應力強度接近試驗箱提供的應力美國曾對42家企業(yè)進行調查統(tǒng)計，隨機振動應力可篩出15～25%的缺陷，而溫度循環(huán)可篩選出75～85%，如果兩者結合的話可達90%。藉由溫度循環(huán)所檢測出的產品瑕疵類型比例：設計裕度不足：5%、生產做工失誤：33%、瑕疵零件：62%篩選度篩選度

（Screen

Strength）：篩選度27篩選的環(huán)境應力（1）篩選的環(huán)境應力同使用及設計的環(huán)境規(guī)格無直接關系，只要不超過產品的環(huán)境設計規(guī)格，且能有效的達到篩選目的，皆可做為篩選的環(huán)境應力。（2）篩選的應力水平不可超過產品設計強度，以免對正常的產品造成傷害，所以要及早了解產品的設計強度，作為擬訂篩選應力水平的依據(jù)。但是，要注意的是設計產品時不能以ESS的規(guī)格為依據(jù)，必須以生命周期可能遭遇的環(huán)境應力為主。有些設計者為了滿足合約上的ESS需求，設計產品時只根據(jù)ESS規(guī)格為設計依據(jù)，這是一種本末倒置的作法，絕對要避免。（3）制定篩選的應力時，先要對產品的振動特性及熱傳性作深入的分析后，才能設計出有效而安全的篩選程序。（4）復合環(huán)境的效益與單一環(huán)境并沒有很大的差異，但卻比單一環(huán)境所花費的經(jīng)費高出甚多，所以沒有必要以復合環(huán)境應力來篩選。（5）在愈低組合層次發(fā)現(xiàn)疵病愈好，而較適當?shù)淖龇ㄊ菑牧憬M件、印刷電路板、模塊，甚至到系統(tǒng)層次，都要有不同應力水平的篩選。（6）決定ESS應力的主要條件在于其效率，分析在不同應力水平下的篩選結果，找出較有效率的應力。（7）產品的外殼在整機篩選嚴重影響了試驗區(qū)內的溫度場，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中拿出來單獨進行環(huán)境應力篩選篩選的環(huán)境應力（1）篩選的環(huán)境應力同使用及設計的環(huán)境規(guī)格無直28環(huán)境應力篩選制度體系（1）有效率的篩選環(huán)境應力，能使產品中潛在的疵病很快的暴露出來。（2）符合成本效益。（3）適當?shù)臋z驗與功能測試。（4）選用的環(huán)境應力不超過產品之設計強度，以致使正常的產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體系和完備的質量與可靠度信息系統(tǒng)。產品安裝

受篩產品在箱內的安裝，除必要的支點外，產品應被空氣包圍，不能直接放在箱底，也不能放在實心墊板上，以保證受篩產品四周都能直接與空氣進行熱交換。

受篩產品體積不能大于溫度箱有效容積的1/5（不發(fā)熱產品）或1/10（發(fā)熱產品），受篩產品必須置于溫度箱的有效容積內。

一臺產品進行篩選時，盡量置于試驗箱中央，多臺產品同時進行篩選時，除了其總體積不能違反上述規(guī)定外，各臺產品之間應保持一定距離，以利于箱內空氣的流動，保持試驗箱內溫度均勻。環(huán)境應力篩選制度體系（1）有效率的篩選環(huán)境應力，能使產品中潛29溫度循環(huán)

溫度循環(huán)

30

溫度變化速率溫度變化范圍循環(huán)次數(shù)

°C/min△=40△=60650.52220.646100.78730.86036150.89310.94181050.73790.817810100.92420.964210150.97590.9913溫度循環(huán)應力篩選度

溫度變化速率溫度變化范圍循環(huán)次數(shù)°C/min△=40△=31ESS篩選強度的計算恒定高溫篩選強度SS=1-exp[-0.0017*(R+0.6)^0.6*t]式中：R—高溫與室溫(一般取25℃)的差值；t—恒定高溫持續(xù)時間(h)；例：用85℃對某一元器件進行48H的篩選，則其篩選強度為:SS=1-EXP(-0.0017*((85+0.6)^0.6)*48)=44.5%；溫度循環(huán)的篩選強度SS=1-exp{-0.0017(R+0.6)^0.6[Ln(e+v)]^3*N}R：溫差V：變溫速率N：溫度循環(huán)次數(shù)隨機振動的篩選強度SS=1-exp{-0.0046(Grms)1.71·t}t—為振動時間（min）；Grms---單位G；ESS篩選強度的計算恒定高溫篩選強度32加速因子A的計算AF=exp{(Ea/k*[(1/Tu)-(1/Ts)]+(RHu^n-RHs^n)};Ea為激活能（根據(jù)原材料不同有不同取值）=0.6eV,或0.8eV;k=8.6*10E-5eV/K(玻爾茲曼常數(shù));T為絕對溫度RH指相對濕度（單位％）、下標u指常態(tài)、下標s指加速狀態(tài)（如RHu^n指常態(tài)下相對濕度的n次方），一般情況下n取2MTBF的計算測試時間＝A×MTBF，A這個因子與“在這段時間內允許失效的次數(shù)”和“90%的信心度”有關系。根據(jù)已經(jīng)成熟的體系，直接代用公式：A＝0.5*X2（1-a，2(r+1)）X2（1-a，2(r+1)）是自由度為2(r+1)的X卡平方分布的1-a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EXCEL來計算，在EXCEL中對應的函數(shù)為CHIINV；如允許失效1次時，A=0.5*CHIINV(1-0.9,2*2)=0.5*CHIINV(0.1,4)＝0.5*7.78＝3.89；所以應該測試的時間為：3.89×2000＝7780H（324天）。也就是當設備運行7780H，最多只出現(xiàn)一次失效就認為此產品達到了要求的可靠性。平均故障間隔時間MTBF加速因子A的計算平均故障間隔時間MTBF33例：要求在90%CI下MTBF為20000小時，確定可靠性測試方案？卡平方分布，

χ2分布CHIINV=X2(1-a,2(r+1));a=90%;r=1(失效數(shù));A=0.5*CHIINV(Excel)=0.5*CHIINV（1-a，2*（r+1））=0.5*CHIINV（10%，2*2）=3.89;測試時間：T=A*MTBF=A*20000=20000*3.89=77800h（3242天）樣品定為10臺，T’=77800/10=7780hEa為激活能（根據(jù)原材料不同有不同取值）=0.6eV;k=8.6*10E-5eV/K(玻爾茲曼常數(shù));加速因子AF=exp

{(Ea/k*[(1/Tu)-(1/Ts)]+(RHu^n-RHs^n)}=33.912常態(tài)溫度Tu=25℃+273=298；加速狀態(tài)的溫度Ts=75℃+273=343常態(tài)下相對濕度Rhu=75%；加速狀態(tài)相對濕度RHs=85%高溫加速狀態(tài)下測試時間：T”=T’/AF=7780/33.912=228.8h

（9.5天）可靠性測試方案：將10臺產品在75℃，85%的條件下進行228.8小時的測試，如果失效次數(shù)小于等于一次，就認為此產品的MTBF達到了要求。AFEakTuTsRHuRHsn33.9120.60.00008629834875%85%2

常溫高溫

2575

例：要求在90%CI下MTBF為20000小時，確定可靠性測34AFEakTuTsRHuRHsn49.1680.60.00008629835375%90%2

常溫高溫

2580

高溫加速狀態(tài)下測試時間：T”=T’/AF=7780/49.168=158.23h（6.6天）試驗溫度、濕度越高，加速因子AF越大，所需試驗時間越短

將溫度提高到80°C，濕度提高到90%，計算結果：AFEakTuTsRHuRHsn49.1680.60.00035

測試時間＝MTBF/A.F=加速因子AccelerationFactorAF=Ta=AccelerationTemperature(ChamberTa=60℃)Tb=AmbientTemperature(ForInverterTb=40℃)

Confidencelevel=90%Numberoffailures=0=>2.30259FollowMIL-STD-781Confidence=60%Numberoffailure=0=>>0.92

測試時間＝MTBF/A.F=加速因子AF=Ta=A36高溫和低溫的失效都會反映在冷熱溫度沖擊試驗中，冷熱沖擊試驗只是加速了高溫和低溫失效的產生。下面歸納了實際生產或使用環(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)境常常是導致產品失效的主要原因。

1．溫度的極度升高導致焊錫回流現(xiàn)象出現(xiàn)；

2．啟動馬達時周圍器件的溫度急速升高，關閉馬達時周圍器件會出現(xiàn)溫度驟然下降；

3．設備從溫度較高的室內移到溫度相對較低的室外，或者從溫度相對較低的室外移到溫度較高的室內；

4．設備可靠性試驗可能在溫度較低的環(huán)境中連接到電源上，導致設備內部產生陡峭的溫度梯度。在溫度較低的環(huán)境中切斷電源可能會導致設備內部產生相反方向陡峭的溫度梯度；

5．設備可能會因為降雨而突然冷卻；

6．當航空器起飛或者降落時，航空器機載外部器材可能會出現(xiàn)溫度的急劇變化。

1．4

機械沖擊和振動對產品的影響

機械沖擊和振動主要是針對處于劇烈振動環(huán)境中的車用電子設備。可是最近由于一般電子設備也因為其便攜化而變得易受振動，因此機械應力的應用范圍也廣泛了。

機械應力所造成的失效主要是連接器、繼電器等連接部件，當然對裝配工藝不合理的設計也容易引起元器件的脫落和引線短裂，對元器件內部工藝不良的產品會引起開路、短路、間歇連接。冷熱溫度沖擊對產品的影響高溫和低溫的失效都會反映在冷熱溫度沖擊試驗中，冷熱沖擊試驗只37

a.使涂層、材料或線頭上各種微觀裂紋擴大

b.使粘接不好的接頭松弛

c.使螺釘連接或鉚接不當?shù)慕宇^松弛

d.使機械張力不足的壓配接頭松弛

e.使質量差的焊點接觸電阻加大或造成開路

f.粒子、化學污染

g.密封失效

h.包裝問題，例如保護涂層的連結

i.變壓器和線圈短路或斷路j.電位計有瑕疵

k.焊接和熔接點接續(xù)不良

l.冷焊接點

m.多層板因處理不當而開路、短路n.功率晶體管短路

o.電容器、晶體管不良

p.雙列式集成電路破損

q.因毀損或不當組裝，造成幾乎短路的線匣或電纜

r.因處理不當造成材質的斷裂、破裂、刻痕..等

s.超差零件與材質

t.電阻器因缺乏合成橡膠緩沖涂層而破裂

u.晶體管發(fā)涉及金屬帶接地出現(xiàn)發(fā)樣裂紋

v.云母絕緣墊片破裂，導致晶體管短路

w.調協(xié)線圈金屬片固定方式不當，導致不規(guī)律輸出

x.兩極真空管在低溫下內部開路

y.線圈間接性的短路

z.沒有接地的接線頭

a1.元器件參數(shù)漂移

a2.元器件安裝不當

a3.錯用元器件

a4.密封失效溫度循環(huán)所激發(fā)出的故障模式熱循環(huán)應力對產品的影響溫度循環(huán)應力激發(fā)的故障模式或影響

使涂層、材料或線頭上各種微細裂紋擴大；使粘接不好的接頭松馳；使螺釘連接或鉚接不當?shù)慕宇^松馳；使機械張力不足的壓配接頭松馳；使質量差的焊點接觸電阻加大或開路；粒子污染；密封失效。

a.使涂層、材料或線頭上各種微觀裂紋擴大

q.因毀損或不當38當討論產品壽命時,一般采用"θ℃規(guī)則"的表達方式。具體應用時可以表達為"10℃規(guī)則"等，當周圍環(huán)境溫度上升10℃時，產品壽命就會減少一半；當周圍環(huán)境溫度上升20℃時，產品壽命就會減少到四分之一。這種規(guī)則可以說明溫度是如何影響產品壽命（失效）的。

高溫對產品的影響：老化、氧化、化學變化、熱擴散、電遷移、金屬遷移、熔化、汽化變型等

低溫對產品的影響：脆化、結冰、粘度增大和固化、機械強度的降低、物理性收縮等溫度應力對產品的影響當討論產品壽命時,一般采用"θ℃規(guī)則"的表達方式。具體應用時39高溫高濕條件作用試驗樣品上，可以構成水氣吸附、吸收和擴散等作用。許多材料在吸濕后膨脹、性能變壞、引起物質強度降低及其他主要機械性能的下降，吸附了水氣的絕緣材料不但會引起電性能下降，在一定條件下還會引發(fā)各種不同的失效，是影響電子產品最主要的失效環(huán)境。

濕度對產品的影響：腐蝕、離子遷移、擴散、水解、爆裂、霉菌、

濕度引起塑封半導體器件腐蝕的失效：

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導線連接起來構成電路。由于鋁和鋁合金價格便宜，加工工藝簡單，因此通常被使用為集成電路的金屬線。從進行集成電路塑封工序開始，水氣便會通過環(huán)氧樹脂滲入引起鋁金屬導線產生腐蝕進而產生開路現(xiàn)象，成為品質工程最為頭痛的問題。人們雖然通過各種改善包括采用不同環(huán)氧樹脂材料、改進塑封技術和提高非活性塑封膜為提高產品質量進行了各種努力，但是隨著日新月異的半導體電子器件小型化發(fā)展，塑封鋁金屬導線腐蝕問題至今仍然是電子行業(yè)非常重要的技術課題。

鋁線中產生腐蝕過程：

①水氣滲透入塑封殼內→濕氣滲透到樹脂和導線間隙之中

②水氣滲透到晶片表面引起鋁化學反應

加速鋁腐蝕的一些因素（鋁金屬導線腐蝕反應隨著是否施加偏壓而變化）

①樹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，封裝材料摻有雜質或者雜質離子的污染（由于雜質離子的出現(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。濕度對產品可靠性的影響高溫高濕條件作用試驗樣品上，可以構成水氣吸附、吸收和擴散等作40低溫應力對產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)不同卡死高溫應力對產品的影響恒定高溫應力激發(fā)的故障模式或影響恒定高溫能激發(fā)的故障模式(或對產品的影響)主要有：

使未加防護的金屬表面氧化，導致接觸不良或機械卡死，在螺釘連接操作時用力不當或保護涂層上有小孔和裂紋都會出現(xiàn)這種未防護的表面。

加速金屬之間的擴散，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體與噴鍍金屬之間的擴散；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械力作用下，則產生蠕變；使某些保護性化合物與灌封蠟軟化或蠕變；提高化學反應速度，加速與內部污染物的反應過程；使部分絕緣損壞處絕緣擊穿。粘結不牢固化學腐蝕元件參數(shù)漂移氧化變形尺寸改變部件間熱膨脹系數(shù)不同卡死低溫應力對產品的影響元器件參數(shù)漂移，材料硬化、脆化，部件間熱41改變產品各個元件、部件的相對位置關系產品部分結構、引線松動、磨損、脫落；振動使得原來有微小缺陷和損傷經(jīng)多次交應力作用使其擴大，產品結構破壞正弦振動應力激發(fā)的故障模式或影響

使結構部件、引線或元器件接頭產生疲勞，特別是導線上有微裂紋或類似缺陷的情況下；

使電纜磨損，如在松馳的電纜結處存在尖緣似的缺陷時；

使制造不當?shù)穆葆斀宇^松馳；

使安裝加工不當?shù)腎C離開插座；

使受到高壓力的匯流條與電路板的釬焊接頭的薄弱點故障；

使未充分消除應力的可作相對運動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?shù)拇嘈越^緣材料出現(xiàn)裂紋。振動應力對產品的影響改變產品各個元件、部件的相對位置關系振動應力對產品的影響42高溫貯存擱置2h恢復2h時間室溫55℃箱溫按0.7～1℃/min的平均速率，逐漸升溫至55±2℃低溫貯存擱置2h恢復2h時間室溫-25℃/-20℃試驗箱溫度按0.7～1℃/min的平均速率，逐漸下降至-25±3℃高溫貯存擱置2h恢復2h時間室溫55℃箱溫按0.7～1℃/m43-10℃40℃時間3h3h一個循環(huán)溫度循環(huán)試驗箱內的溫度按0.7～1℃/min的平均速率，逐漸下降至-10℃±3℃；試驗箱溫度穩(wěn)定后恒溫3h。然后試驗箱內的溫度以1±0.2℃/min的升溫速率升高到40℃±2℃；試驗箱達到溫度穩(wěn)定后，恒溫3h；時間溫度電壓-5℃25℃45℃3h3h3h3h3hONONONOFFOFFOFF額定電壓3h······500h溫度變化負荷-10℃40℃時間3h3h一個循環(huán)溫度循環(huán)試驗箱內的溫度按044環(huán)境試驗：按照GB/T2423的要求環(huán)境試驗有以下幾點：

1、低溫試驗

按GB/T2423.1—89《電工電子產品環(huán)境試驗

第二部分：試驗方法

低溫試驗》、GB/T2423.22—87《電工電子產品環(huán)境試驗

第二部分：試驗方法

溫度變化試驗方法》進行低溫試驗及溫度變化試驗。

溫度范圍：-70℃～10℃。

2、高溫試驗

按GB/T2423.2—89《電工電子產品環(huán)境試驗

第二部分：試驗方法

高溫試驗》、GB/T2423.22—87《電工電子產品環(huán)境試驗

第二部分：試驗方法

溫度變化試驗方法》進行高溫試驗及溫度變化試驗。

溫度范圍：10℃～210℃。

3、濕熱試驗

按GB/T2423.3—93《電工電子產品環(huán)境試驗

第二部分：試驗方法

恒定濕熱試驗》、GB/T2423.4—93《電工電子產品環(huán)境試驗

第二部分：試驗方法

交變濕熱試驗》進行恒定濕熱試驗及交變濕熱試驗。

濕度范圍：30%RH～100%RH

4、霉菌試驗

按GB/T2423.16—90《電工電子產品環(huán)境試驗

第二部分：試驗方法

長霉試驗》進行霉菌試驗。

5、鹽霧試驗

按GB/T2423.17—93《電工電子產品環(huán)境試驗

第二部分：試驗方法

鹽霧試驗》進行鹽霧試驗。環(huán)境應力試驗相關的國標環(huán)境試驗：按照GB/T2423的要求環(huán)境試驗有以下幾點：

1456、低氣壓試驗

按GB/T2423.21—92《電工電子產品環(huán)境試驗

第二部分：試驗方法

低氣壓試驗》、GB/T2423.25—92《電工電子產品環(huán)境試驗

第二部分：試驗方法

低溫/低氣壓試驗》、GB/T2423.26—92《電工電子產品環(huán)境試驗

第二部分：試驗方法

高溫/低氣壓試驗》進行低氣壓試驗；高、低溫/低氣壓試驗。

試驗范圍：-70℃～100℃

0～760mmHg

20%～95%RH。

7、振動試驗

按GB/T2423.10—95《電工電子產品環(huán)境試驗

第二部分：試驗方法

振動試驗》進行振動試驗。

頻率范圍（機械振動臺）：5～60Hz（定頻振動5～80Hz），最大位移振幅3.5mm（滿載）。

頻率范圍（電磁振動臺）：5～3000Hz，最大位移25mmP-P。

8、沖擊試驗

按GB/T2423.5—95《電工電子產品環(huán)境試驗

第二部分：試驗方法

沖擊試驗》進行沖擊試驗。

沖擊加速度范圍：（50～1500）m/s2。

9、碰撞試驗

按GB/T2423.6—95《電工電子產品環(huán)境試驗

第二部分：試驗方法

碰撞試驗》進行碰撞試驗。

10、跌落試驗

按GB/T2423.7—95《電工電子產品環(huán)境試驗

第二部分：試驗方法

傾跌與翻到試驗》、GB/T2423.8—95《電工電子產品環(huán)境試驗

第二部分：試驗方法

自由跌落試驗》進行跌落試驗。

6、低氣壓試驗

按GB/T2423.21—92《電工電子46應力類型影響結果溫度應力高溫對產品的影響：老化、氧化、化學變化、熱擴散、電遷移、金屬遷移、熔化、汽化變型等

低溫對產品的影響：脆化、結冰、粘度增大和固化、機械強度的降低、物理性收縮等濕度高溫高濕條件作用試驗樣品上，可以構成水氣吸附、吸收和擴散等作用。許多材料在吸濕后膨脹、性能變壞、引起物質強度降低及其他主要機械性能的下降，吸附了水氣的絕緣材料不但會引起電性能下降，在一定條件下還會引發(fā)各種不同的失效，是影響電子產品最主要的失效環(huán)境。

濕度對產品的影響：腐蝕、離子遷移、擴散、水解、爆裂、霉菌冷熱溫度沖擊冷熱溫度沖擊不同于普通濕熱環(huán)境，它是通過冷熱溫度沖擊來發(fā)現(xiàn)常溫狀態(tài)下難以發(fā)現(xiàn)的潛在故障問題。機械沖擊和振動機械沖擊和振動主要是針對處于劇烈振動環(huán)境中的車用電子設備?？墒亲罱捎谝话汶娮釉O備也因為其便攜化而變得易受振動，因此機械應力的應用范圍也廣泛了。

機械應力所造成的失效主要是連接器、繼電器等連接部件，當然對裝配工藝不合理的設計也容易引起元器件的脫落和引線短裂，對元器件內部工藝不良的產品會引起開路、短路、間歇連接。環(huán)境應力類型及影響作用應力類型影響結果溫度應力高溫對產品的影響：老化、氧化、化學變47

高加速應力試驗

HAST[h?st]HighlyAcceleratedStressTestHALT的可靠性測試試驗直接體現(xiàn)出來的重要性，有以下幾點：

1．快速暴露產品潛在缺陷；

2．通過試驗→改進→驗證這一循環(huán)方式，有效增加產品的極限值；

3．產品可靠性得到明顯提升；

4．大大縮短產品研發(fā)、設計、生產和上市周期；

HAST高加速應力試驗高加速壽命試驗（HALT，Highlyacceleratedlifetest）高加速應力篩選（Hass，Highlyacceleratedstressscreen）HAST高加速應力試驗HighlyAcceleratedStressTest

高加速應力試驗

HAST[h?st]HAST高加速應力試48下破壞極限下工作極限產品規(guī)范破壞裕度工作裕度上工作極限上破壞極限工作裕度破壞裕度應力產品設計余量操作極限：產品的某應力水平上失效，樣品不工作或者其工作指標超標，但是應力值略降低或回復初始值時，試樣又恢復正常工作破壞極限：應力上升到某值時，樣品失效，即使應力回落到低于操作極限時，試樣仍不能恢復正常工作，這時，應力水平稱為破壞極限下破壞極限下工作極限產品規(guī)范破壞裕度工作裕度上工作極限上破壞49HALT可靠性測試高加速壽命試驗（HALT[h??lt]，Highlyacceleratedlifetest）以HALT和HASS為主的HAST的最大特點是時間上的壓縮，即在短短的幾天內模擬一個產品的整個壽命期間可能遇到的情況，HALT與傳統(tǒng)試驗有所不同，其目的是激發(fā)故障，即把產品的潛在缺陷激發(fā)成可觀察的故障，采用人為施加步進應力，在遠大于技術條件規(guī)定的極限應力下快速地進行試驗，找出工作極限甚至損壞極限，然后根據(jù)HALT確定的極限來制定HASS試驗應力，通過HASS可以快速剔除早期潛在的缺陷，保障產品的使用可靠性。極限應力試驗（Limittest）是HAST中的一種，這種方法規(guī)定了確定或評價微電子器件最大能力的方法，這些能力包括絕對最大額定值（從中可推出安全設計極限值）、在不引起退化的前提下篩選或試驗時可以施加的最大應力，對不引起退化的特殊篩選或試驗的敏感性，以及與之有關的失效模式和機理。HALT是一種發(fā)現(xiàn)缺陷的試驗。它通過設置逐級遞增的加嚴的環(huán)境應力，直到破壞產品。提高產品的操作極限和破壞極限HALT是一種發(fā)現(xiàn)設計缺陷的工序，它通過設置逐級遞增的加速環(huán)境應力，來加速暴露試驗樣品的缺陷和薄弱點，而后對暴露的缺陷和故障從設計、工藝和用料等諸方面進行分析和改進，從而達到提升可靠性的目的，最大的特點是設置高于樣品設計運行限的環(huán)境應力，從而從暴露故障的時間大大短于正?？煽啃詰l件下的所需時間利用HALT，發(fā)現(xiàn)將來使用中會出現(xiàn)的失效故障利用HALT，可以擴大產品的操作極限和破壞極限，提高MTBFHALT可靠性測試高加速壽命試驗（HALT[h??lt]50設置高于樣品設計運行限的環(huán)境應力，從而使暴露故障的時間大大短于正常可靠性應力條件下的所需時間。HALT目的：目的是通過增加被測物的極限值，進而增加其堅固性及可靠性。HALT利用階梯應力的方式加諸于產品，能夠在早期發(fā)現(xiàn)產品缺陷、操作設計邊際及結構強度極限的方法。其加諸于產品的應力有振動、高低溫、溫度循環(huán)、電力開關循環(huán)、電壓邊際及頻率邊際測試等。利用該測試可迅速找出產品設計及制造的缺陷、改善設計缺陷、增加產品可靠性并縮短其上市周期快速發(fā)現(xiàn)產品的裕度，獲得產品操作以及破壞極限。挖掘設計弱點及制程疵病所引致失效?？焖僬页霎a品的失效模式和產品的薄弱環(huán)節(jié)進行失效RCA，開發(fā)CA，并改正失效，提升可靠度。評估和改善產品的設計HALT的關鍵在于分析所有故障的根本原因HALT應用于產品的研發(fā)階段，能夠及早發(fā)現(xiàn)產品可靠性的薄弱環(huán)節(jié)。其所施加的應力要遠遠高于產品在正常運輸﹑貯藏﹑使用時的應力。在HALT試驗中可找到被測物在溫度及振動應力下的可操作界限與破壞界限。鑒別低質量元器件暴露產品設計缺陷確定產品操作極限HALT的核心——不斷施加應力及循環(huán)直至產品失效設置高于樣品設計運行限的環(huán)境應力，從而使暴露故障的時間大大短51開始設定起始應力保持時間功能測試滿足結束條件？是否為工作極限？記錄當前應力大小記錄損壞極限記錄工作極限設定下一個應力是否為損壞極限？結束HALT試驗流程開始設定起始應力保持時間功能測試滿足結束條件？是否為工作極限52HALT試驗應力施加順序低溫高溫快速熱循環(huán)振動溫度+振動綜合應力先試驗破壞力弱的應力，再試驗破壞力強的應力目的：保護試驗樣本，以從試驗樣本中獲得更多信息HALT試驗應力施加順序低溫高溫快速熱循環(huán)振動溫度+振動綜合53溫度極限振動極限低溫損壞極限低溫工作極限振動工作極限振動損壞極限產品型號-85°C-80°C6065溫度極限振動極限低溫損壞極限低溫工作極限振動工作極限振動損壞54*利用高環(huán)境應力將產品設計缺陷激發(fā)出來，并加以改善；

*了解產品的設計能力及失效模式；

*作為高應力篩選及稽核規(guī)格制定的參考；

*快速找出產品制造過程的瑕疵；

*增加產品的可靠性，減少維修成本；

*建立產品設計能力數(shù)據(jù)庫，為研發(fā)提供依據(jù)并可縮短設計制造周期。HALT的主要測試功能

*逐步施加應力直到產品失效或出現(xiàn)故障；

*采取臨時措施，修正產品的失效或故障；

*繼續(xù)逐步施加應力直到產品再次失效或出現(xiàn)故障，并再次加以修正；

*重復以上應力-失效-修正的步驟；

*找出產品的基本操作界限和基本破壞界限。HALT包含的內容

*利用高環(huán)境應力將產品設計缺陷激發(fā)出來，并加以改善；

*55*溫度應力；

*高速溫度傳導；

*隨機振動；

*溫度及振動合并應力。HALT4個主要試程*溫度應力；

*高速溫度傳導；

*隨機振動；

*56（1）溫度應力

此項試驗分為低溫及高溫兩個階段應力。首先執(zhí)行低溫階段應力，設定起始溫度為20℃，每階段降溫10℃，階段溫度穩(wěn)定后維持10min，之后在階段穩(wěn)定溫度下執(zhí)行至少一次的功能測試，如一切正常則將溫度再降10℃，并待溫度穩(wěn)定后維持10min再執(zhí)行功能，依此類推直至發(fā)生功能故障，以判斷是否達到操作界限或破壞界限；在完成低溫應力試驗后，可依相同程序執(zhí)行高溫應力試驗，即將綜合環(huán)境應力試驗機自20℃開始，每階段升溫10℃，待溫度穩(wěn)定后維持10min，而后執(zhí)行功能測試直到發(fā)現(xiàn)高溫操作界限及高溫破壞界限為止。

（2）高速溫度傳導

此項試驗將先前在溫度階段應力測試中所得到的低溫及高溫操控界限作為此處的高低溫度界限，并以每分鐘60℃的快速溫度變化率在此區(qū)間內進行6個循環(huán)的高低溫度變化。在每個循環(huán)的最高溫度及最低溫度都要停留10min，并使溫度穩(wěn)定后再執(zhí)行功能測試。檢查待測物是否發(fā)生可回復性故障，尋找其可操作界限。在此試驗中不需尋找破壞界限。

（3）隨機振動

此項試驗是將G值自5g開始，且每階段增加5g，并在每個階段維持10min后在振動持續(xù)的條件下執(zhí)行功能測試，以判斷其是否達到可操作界限或破壞界限。

（4）溫度及振動合并應力

此項試驗將高速溫度傳導及隨機振動測試合并同時進行，使加速老化的效果更加顯著。此處使用先前的快速溫變循環(huán)條件及溫變率，并將隨機振動自5g開始配合每個循環(huán)遞增5g，且使每個循環(huán)的最高及最低溫度持續(xù)10min，待溫度穩(wěn)定后執(zhí)行功能測試，如此重復進行直至達到可操作界限及破壞界限為止。

對在以上四個試程中被測物所產生的任何異常狀態(tài)進行記錄，分析是否可由更改設計克服這些問題，加以修改后再進行下一步驟的測試。通過提高產品的可操作界限及破壞界限，從而達到提升可靠性的目的。（1）溫度應力

此項試驗分為低溫及高溫兩個階段應力57高加速應力篩選（Hass

[h?s]，Highlyacceleratedstressscreen）HASS應用于產品的生產階段，以確保所有在HALT中找到的改進措施能夠得已實施。HASS還能夠確保不會由于生產工藝和元器件的改動而引入新的缺陷。應用HASS的目的是要在極短的時間內發(fā)現(xiàn)批量生產的成品是否存在生產質量上的隱患。HASS是產品通過HALT試驗得出操作或破壞極限值后在生產線上做高加速應力篩選。要求100%的產品參加篩選。其目的是為了使得生產的產品不存在任何隱患的缺陷或者至少在產品還沒有出廠前找到并解決這些缺陷,HASS就是通過加速應力以期在短時間內找到有缺陷的產品，縮短糾正措施的周期，并找到具有同樣問題的產品。

HASS包含如下內容：

*進行預篩選，剔除可能發(fā)展為明顯缺陷的隱性缺陷；

*進行探測篩選，找出明顯缺陷；

*故障分析；

*改進措施。

HASS研發(fā)訂定HASS規(guī)格底線。HASS驗證：剔除疵病效益的驗證。不損及太多使用壽命的驗證。HASS生產監(jiān)控生產的篩選效益。HASS高加速應力篩選高加速應力篩選（Hass

[h?s]，Highlyacce58三個主要試程：

*HASSDevelopment（HASS試驗計劃階段）；

*Proof-of-Screen（計劃驗證階段）；

*ProductionHASS（HASS執(zhí)行階段）。

HASS的好處：

省去以后為尋找產品失效而導致的額外費用省去耗費時間很長的“老化試驗”降低現(xiàn)場費用：——售后服務——維修三個主要試程：

*HASSDevelopment（H59（1）HASSDevelopment

HASS試驗計劃必須參考前面HALT試驗所得到的結果。一般是將溫度及振動合并應力中的高、低溫度的可操作界限縮小20％，而振動條件則以破壞界限G值的50％做為HASS試驗計劃的初始條件。然后再依據(jù)此條件開始執(zhí)行溫度及振動合并應力測試，并觀察被測物是否有故障出現(xiàn)。如有故障出現(xiàn)，須先判斷是因過大的環(huán)境應力造成的，還是由被測物本身的質量引起的。屬前者時應再放寬溫度及振動應力10%再進行測試，屬后者時表示目前測試條件有效。如無故障情況發(fā)生，則須再加嚴測試環(huán)境應力10%再進行測試。

（2）Proof-of-Screen

在建立HASSProfile（HASS程序）時應注意兩個原則：首先，須能檢測出可能造成設備故障的隱患；其次，經(jīng)試驗后不致造成設備損壞或"內傷"。為了確保HASS試驗計劃階段所得到的結果符合上述兩個原則，必須準備3個試驗品，并在每個試品上制作一些未依標準工藝制造或組裝的缺陷，如零件浮插、空焊及組裝不當?shù)取Ｒ訦ASS試驗計劃階段所得到的條件測試各試驗品，并觀察各試品上的人造缺陷是否能被檢測出來，以決定是否加嚴或放寬測試條件，而能使HASSProfile達到預期效果。

在完成有效性測試后，應再以新的試驗品，以調整過的條件測試30～50次，如皆未發(fā)生因應力不當而被破壞的現(xiàn)象，此時即可判定HASSProfile通過計劃驗證階段測試，并可做為ProductionHASS之用。反之則須再檢討，調整測試條件以求獲得最佳的組合。

（3）ProductionHASS

任何一個經(jīng)過Proof-of-Screen考驗過的HASSProfile皆被視為快速有效的質量篩選利器，但仍須配合產品經(jīng)客戶使用后所回饋的異常再做適當?shù)恼{整。另外，當設計變更時，亦相應修改測試條件。（1）HASSDevelopment

HASS試60高加速壽命試驗什么是HASS？在研發(fā)的DVT階段，將振動、溫度、電及濕度等應力，進行各種不同的整合，并以階梯應力的方式，依序或同時施加在待測物體上面。HALT:HighlyAcceleratedLifeTestingHASS:HighlyAcceleratedStressScreenDVTstage

設計驗證階段DesignVerificationTesting目的作用：運用比一般環(huán)境更高的應力，有次序地加載在測試物上，目的是發(fā)掘出新開發(fā)設計出的產品的設計弱點，而能使負責設計與開發(fā)的工程師，能夠針對這項被暴露出的弱點，進行評估，在必要的狀況下，能夠準確地進一步改善在設計及制程上的這項弱點，進而提升產品的可靠度。這種方法就是所謂的加速或加速應力試驗（ＡＳＴ），是可靠度試驗的重要一環(huán)。加速產品上市提升產品可靠度高加速壽命試驗在研發(fā)的DVT階段，將振動、溫度、電及濕度等應61加速壽命試驗“加速試驗”是“為了縮短測試時間執(zhí)行比標準條件更嚴酷的條件下進行的測試”。評估產品在規(guī)定環(huán)境下的使用壽命，耗時較久，且需投入大量的金錢和時間，而產品可靠度的結果又不能及時獲得并加以改善，導致失去許多商機與競爭力。因此，如何以加速壽命試驗（AcceleratedLifeTesting)的方法,在可接受的實驗時間內評估產品的使用壽命,便成為整體可靠度試驗工作中相當重要的一環(huán)，同時也是最具挑戰(zhàn)性的課題.基本上,加速壽命試驗是在物理與時間上,加速產品的劣化肇因,以較短的時間試驗,并據(jù)已推定產品在正常使用狀態(tài)的壽命或失效率.一般來說，加速壽命試驗考慮的三個要素為環(huán)境應力、試驗樣本數(shù)及試驗時間。假設產品及復雜又昂貴，則樣本數(shù)可較少，相對的須增加試驗時間或環(huán)境應力。但加速壽命的失效模式必須于正常環(huán)境下的壽命試驗相同，其結果才有實際意義.加速壽命試驗“加速試驗”是“為了縮短測試時間執(zhí)行比標準條件更62溫度導致產品失效的原因低溫：1.低溫會導致產品由堅韌變得脆化；2.不同的材料收縮系數(shù)不一致導致開裂。高溫：1.使產品內部氣體膨脹；2.加速材料的老化和變形；3.對材料的阻性，散熱，半導體的導電性產生明顯影響；溫度沖擊當溫度突然變化時，由于物質熱容量存在，材料要與環(huán)境進行能量交換，不同材料吸熱，導熱，散熱的能力不一致，造成不同材料之間的溫差，形成強大的內應力。從而產生溫度沖擊效應。溫度導致產品失效的原因低溫：63不同程度的振動會對電子產品造成不同的物理損壞，如開裂，掉件，錯位等。外界激勵會使電子元器件響應出不同的振動能量與共振頻率。元件體積越小共振頻率越高，元件體積越大共振頻率越小。變壓器，電解電容共振頻率：0-600HZ；一般元件共振頻率：600-2000HZ；die，bondingwire共振頻率：2000-5000HZ振動導致產品失效的原因不同程度的振動會對電子產品造成不同的物理損壞，如開裂，掉件，64溫度加速溫度對半導體的壽命影響是很大的，因此使用溫度加速壽命的加速試驗的最常見的方法。溫濕度加速大規(guī)模集成電路在高溫高濕環(huán)境為了解暴露在高溫、高濕下進行測試半導體的壽命。高溫高濕偏壓測試，蒸汽壓力測試，溫濕度環(huán)境應力高加速試驗等，通常都被用于濕度加速試驗。濕度很少被用作確認防潮的唯一加速因子，而一般應用溫度和濕度應力的組合。這為了促進濕度（水）的反應，并導致增加濕度壽命的加速。電壓加速根據(jù)器件特征電壓加速試驗有很大的不同（MOS雙極和其他過程，電路配置).對MOS集成電路和通常用于評估柵氧化膜的抵抗來說電壓加速試驗是有效的。然而很難對雙極大型集成電路做電壓加速。溫差加速半導體包括各種各樣的材料的組合，并且這些材料的熱膨脹系數(shù)也廣泛的變化。每次器件經(jīng)歷溫差因每種材料的熱脹系數(shù)之間的差異導致?lián)p壞（內部力量）累積（或突然崩潰），導致最終失效。根據(jù)溫度區(qū)別的加速測試被用于知道壽命。應用對試驗器件是有效的比那些通常遇到更大的溫度差的溫度循環(huán)加速測試評價由溫度差異所引起的損壞。當暴露于高低溫，溫度循環(huán)試驗用于評估器件抵抗的測試，和抗暴露于在兩個極限溫度的溫度變化的能力。這些測試允許確認半導體產品抗市場上溫度的應力。(例如,經(jīng)歷白天到夜間汽車內遺留的設備所經(jīng)歷的溫度變化。溫度加速65HALT技術比起傳統(tǒng)的可靠性檢測方法在實際運用過程中更具有成效。1.較強的應力比較弱的應力可以更優(yōu)秀的發(fā)現(xiàn)缺陷。2.由低應力/高周期轉換至高應力/低周期，使暴露故障的時間大大短于正常可靠性應力條件下的所需時間。3.為了檢測出最多量的故障模式，必須結合溫度與振動應力。4.6軸隨機振動（6DOF(DegreeOfFreedom)）比單軸振動能更有效的檢測出故障點。5.與正常使用環(huán)境導致產品失效的各類缺陷，通過實踐與HALT試驗得出的結果很具相關性。HALT技術比起傳統(tǒng)的可靠性檢測方法在實際運用過程中更具有成66產品強化過程檢測設計階段生產階段HALTHASS執(zhí)行HALT未執(zhí)行HALT產品壽命產品壽命失效率失效率失效率下降產品過程設計生產HALTHASS執(zhí)行HALT未執(zhí)行HALT產67DVT驗證產品符合規(guī)格。驗證產品于所遭遇環(huán)境內可發(fā)揮功能。當產品通過所有試驗，且沒有發(fā)生失效時，它才算成功。DVT是一種“通過/不通過”試驗。HALT對產品施加超出規(guī)格的應力。對產品持續(xù)施加應力，直到弱點變成失效。決定操作及破壞界限。當產品失效被促發(fā)、獲悉失效模式、已采取CA且消除以及

界限已被決定，它才算成功。DVTHALT68各種因素對系統(tǒng)可靠性的影響程度影響因素影響程度固有可靠性使用可靠性零、部件材料30%設計技術40%制造技術10%使用(運輸、操作安裝、維修)20