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1、概念

试验的目的是评定产品发生霉变的程度和霉变对产品性能或使用的影响程度。温暖和潮湿是微生物生长的条件,广泛存在于热带和中纬度地区。霉菌试验就是检测产品抗霉菌的能力和在有利于霉菌生长的条件下,设备是否受到霉菌的有害影响。所有标准通用产品装备在设计时都应考虑防霉问题。

 

2、霉菌试验能力

GB/T2423.16-1999 电工电子产品环境试验 第2部分 试验方法 试验J和导则:长霉

MIL-STD-810F《环境工程考虑与实验室试验》

GB/T10588-2002 GB 10588-89

两综合试验

包括温度振动,温度湿度,温度压力等。

三综合试验,温度、湿度、振动综合应力环境试验。

寿

寿命试验是研究产品寿命特征的方法,这种方法可在实验室模拟各种使用条件来进行。寿命试验是可靠性试验中最重要最基本的项目之一,它是将产品放在特定的试验条件下考察其失效(损坏)随时间变化规律。通过寿命试验,可以了解产品的寿命特征、失效规律、失效率、平均寿命以及在寿命试验过程中可能出现的各种失效模式。如结合失效分析,可进一步弄清导致产品失效的主要失效机理,作为可靠性设计、可靠性预测、改进新产品质量和确定合理的筛选、例行(批量保证)试验条件等的依据。如果为了缩短试验时间可在不改变失效机理的条件下用加大应力的方法进行试验,这就是加速寿命试验。通过寿命试验可以对产品的可靠性水平进行评价,并通过质量反馈来提高新产品可靠性水平。

寿

高温寿命试验为利用温度及电压加速的方法,藉短时间的实验来评估IC产品的长时间操作寿命。一般常见的寿命实验方法有BI(Burn-in) / EFR(Early Failure Rate) / HTOL(High Temperature Operating Life) / TDDB(Time dependent Dielectric Breakdown),对于不同的产品类别也有相对应的测试方法及条件,如HTGB(High Temperature Gate Bias) / HTRG(High Temperature Reverse Bias) / BLT(Bias Life Test) / Intermittent Operation Life等。

    上述各项实验条件均需施加电源或信号源使组件进入工作状态或稳态,经由电压及时间的加速因子(Acceleration Factor)交互作用下达到材料老化的效果,并由实验结果计算出预估产品的故障率及FIT(Failure In Time)和MTTF(Mean Time To Failure)。

寿

低温操作寿命试验为利用低温及电压加速的方法,评估该组件于低温环境操作下的寿命。

与高温寿命试验测试相似的是实验过程中须让组件处于工作状态或稳态,唯温度加速因子则由高温差变成低温差,换算成绝对温度后再加以计算。

耐久性试验 endurance test /durability test

  为测定产品在规定使用和维修条件下的使用寿命而进行的试验。(GJB451-90)

  为预测或验证结构的薄弱环节和危险部位而进行的试验,它作为确定经济寿命的基础。(GJB775.1-89)

  新产品的工作寿命长短涉及到产品设计,制造,材料,工艺,制造过程中的质量管理以及用户使用维修的水平等条件。因此,工作寿命是一个系统工程问题,在新产品开发定型试验或生产工艺,材料有重大变更时,要进行产品的耐久性试验,耐久试验的试验时间一般都长于可靠性试验,通过耐久试验,找出产品设计制造中哪些零件可靠性方面存在问题,以便进行改进设计或提高工艺水平,同时通过测量主要件的磨损量变化,可计算出新产品的使用寿命。 同可靠性试验相类似,耐久性试验过程中也需记率何时哪个零件出现了故障及因故障而停机的情况。试验前后应对新产品进行性能试验,对主要运动件配合尺寸进行测量,并根据用途,标定功率的不同选用行业标准中规定的试验循环进行试验。

  依据标准:

  GJB775.1-89

  GJB451-90

寿

加速寿命试验(ALT)只对元器件、材料和工艺方法进行,用于确定元器件、材料及生产工艺的寿命。其目的不是暴露缺陷,而是识别及量化在使用寿命末期导致产品损耗的失效及其失效机理。有时产品的寿命很长,为了给出产品的寿命期,加速寿命试验必须进行足够长的时间。 

  加速寿命试验(ALT)是基于如下假设:即受试品在短时间、高应力作用下表现出的特性与产品在长时间、低应力作用下表现出来的特性是一致的。为了缩短试验时间,采用加速应力,即所谓高加速寿命试验(HALT)。 

加速寿命试验(ALT)提供了产品预期磨损机理的有价值数据,这在当今的市场上是很关键的,因为越来越多的消费者对其购买的产品提出了使用寿命要求。估计使用寿命仅仅是加速寿命试验的用处之一。它能使设计者和生产者对产品有更全面的了解,识别出关键的元器件、材料和工艺,并根据需要进行改进及控制。另外试验得出的数据使生产厂商和消费者对产品有充分的信心。

 

加速寿命试验方法有三种:

恒定应力加速寿命试验、(材料和元器件)

步进应力加速寿命试验、(元器件)

序进应力加速寿命试验    (材料)

将一定数量的样品分成几组,对每组施加一个高于额定值的固定不变的应力,在达到规定失效数或规定失效时间后停止,称为恒定应力加速寿命试验(以下简称恒加试验);应力随时间分段增强的试验称步进应力加速寿命试验;应力随时间连续增强的试验称为序进应力加速寿命试验。序加试验可以看作步进应力的阶梯取很小的极限情况。

 

加速寿命试验目的

1、利用较短的时间,少量的样品估计高可靠器件的可靠性水平,用外推法快速预测器件在额定或实际使用条件下的失效率。

2、短时间提供试验结果,检验器件设计、工艺的改进效果,比较不同工艺和器件结构的利弊。

3、短时间暴露器件或电路的失效形式,结合失效分析、了解失效机理,纠正前期设计。

4、合理地制定筛选条件和试验规范提供依据。

 

采用的标准

GB 2689.1   恒定应力寿命试验和加速寿命试验方法总则

GB 2689.2 寿命试验和加速寿命试验的图估计法

GB 2689.3 寿命试验和加速寿命试验的简单线性无偏估计法

GB 2689.4 寿命试验和加速寿命试验的最好线性无偏估计法 

(2、3、4均用于威布尔分布)

寿

高加速寿命试验(HALT)

    1、不是对寿命进行评估的一种试验

    2、对互连应力、机械应力的评估试验

    3、主要目的是为HASS提供试验依据

    4、用于暴露与设计有关的早期失效

   

  HALT这种新的可靠性试验方法,是由美国Hobbs工程公司的G.K .Hobbs博士研究并于1988年在讲授“筛选技术”课程时提出来的,从九十年代开始HALT和HASS获得推广应用。

      HALT试验的目的是激发故障,即把产品潜在的缺陷激发成可观察的故障。因此,它不是采用一般模拟实际使用环境进行的试验,而是人为施加步进应力,在远高于技术条件规定的极限应力下快速进行试验,找出产品的工作极限,甚至最终达到损坏极限。然后,根据HALT确定的极限条件来制订HASS方案,通过HASS剔除生产制造缺陷,使产品快速达到高可靠性。

 

HALT的主要优点:

a.消除设计缺陷,大大提高设计可靠性,确保能获得早期高可靠性,使设备具有高的外场可靠性;

b.大大减少鉴定试验时的故障,经过HALT的产品,鉴定试验已不重要,仅是一种形式而已;

c.能确切了解工作极限和损坏极限,为制定HASS方案,确定应力量级提供依据。

 

高加速寿命试验应用(对整机)

1、主要针对互连缺陷

2、保证产品的设计余量

3、快速激发产品的故障

4、确定产品的极限工作条件

5、为HASS提供试验依据

 

【应力施加顺序】

为了保护HALT试验中所选的试验样本,以保证从这些样本中获得尽可能多的信息,各种应力类型的试验顺序遵守一个这样的 原则:先试验破坏性比较弱的应力类型,然后再试验破坏性比较强的应力。我们一 般是: 低温—高温—快速热循环—振动-温度与振动综合应力。

【试验项目】

1、低温步进应力试验

2、高温步进应力试验

3、快速热循环试验

4、振动步进应力试验

5、综合应力试验

6、工作应力测试(包含开/关机,电压位偏,频率拉偏)

筛选试验是一种对产品进行全数检验的非破坏性试验。其目的是为选择具有一定特性的产品或剔早期失效的产品,以提高产品的使用可靠性。产品在制造过程中,由于材料的缺陷,或由于工艺失控,使部分产品出现所谓早期缺陷或故障,这些缺陷或故障若能及早剔除,就可以保证在实际使用时产品的可靠性水平。

  可靠性筛选试验的特点是:

  A. 这种试验不是抽样的,而是100%试验;

  B. 该试验可以提高合格品的总的可靠性水平,但不能提高产品的固有可靠性,即不能提高每个产品的寿命;

  C. 不能简单地以筛选淘汰率的高低来评价筛选效果。淘汰率高,有可能是产品本身的设计、元件、工艺等方面存在严重缺陷,但也有可能是筛选应力强度太高。淘汰率低,有可能产品缺陷少,但也可能是筛选应力的强度和试验时间不足造成的。

 

筛选试验可以在元件、器件、连接器等产品或整机系统中进行,根据要求不同可以有不同的应力筛选试验,环境应力筛选的主要试验为:

 

电应力筛选:   加电工作试验、加电加负荷试验

温度应力筛选: 高温、低温、高温工作或低温工作

环境应力筛选: 温度变化

机械应力筛选: 冲击或振动

其他筛选:     参数筛选、一致性筛选

 

    筛选试验也可分为普通筛选

参照标准:

MIL-STD-2164-85

GJB1032-90  “电子产品环境应力筛选方法”

GJB451-90

MIL-STD-721C-81

MIL-STD-785B-80

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