可靠性试验培训

可靠性试验培训可靠性发展及重要性2可靠性和质量不可分离，其前身是伴随着兵器的发展而诞生和发展的。从公元前26世纪冷兵器时代开始经过4000年发展，成熟期在二战时期。德国使用火箭和美国使用原子弹为标志。美国当时的航空无线电设备有60%不能正常工作，电子设备在规定的使用期限内共有30%的时间能有效工作。二战期间，因可靠性引起的飞机损失惨重，损失飞机2100架，是被击落的1.5倍。可靠性的发展背景可靠性发展及重要性可靠性的发展◆可靠性开始兴起：1940s~1950s二战的需求，推出了许多新的产品，包括电子开关，真空管便携式收音机，雷达和电子雷管，也带来了产品可靠性的问题。可靠性概念来自德国,1945年德国科学家把它带到美国。◆可靠性迅速发展：1960s–1980s随着美国航空及航天工业，汽车工业和计算机产业的迅速发展，推动可靠性的迅速发展。◆可靠性进入成熟期并国际化：1990s–2000s推广和应用高加速寿命试验（HALT）、高加速应力试验（HAST）&高加速应力筛选试验（HASS）和Robust设计【田口(Taguchi)设计】，特别是在高科技产业，极大地提高了电子元部件的可靠性，从而促进了计算机产业，互联网技术，智慧手机的迅速发展和广泛应用随着经济全球化，可靠性的应用在世界各地迅速地推广发展，提高产品可靠性和经济效益。可靠性发展及重要性4产品失效后可能造成灾难性的后果、巨大的经济损失和严重的国家安全危害。可靠性的重要性一、太空发展史上的重大事故◆1974年长征二号运载火箭首次发射,因控制系统的一根0.25mm的导线断裂而失败。◆1986年美国“挑战者号”因一个密封圈在低温下腐蚀疲劳失效，起飞76秒后爆炸，其中7名宇航员全部丧生，直接经济损失达12亿元。◆1991年历史上第一次为外国发射卫星“澳星”，因一个小小的零件失效，导致发射失败。◆2003年美国“哥伦比亚号”重返地球大气层后发生爆炸，7名机组人员全部遇难。起因是左翼上的保温泡沫在发射过中损坏，在返途中，高温气体进入机翼，导致航天飞机解体。可靠性发展及重要性5可靠性的重要性二、航空业上的重大灾难◆1984年一架波音747客机由于尾翼隔板疲劳断裂，在日本坠毁导致521人死亡。三、石油化工业的重大事故◆1984年美国联合碳化公司设在印度的农药厂，由于地下毒气罐阀门失效，毒气溢出，造成3000人死亡的重大灾难。◆2010年英国石油公司(BP)在墨西哥的海洋平台在钻井发生油管爆炸而沉没。由于油井的防喷阀失效，造成有史以来最大海面污染，面临高达百亿美元的经济索赔和善后处理费用。6可靠性概念什么是可靠性？可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。评估方式：产品在规定条件下、规定时间内，完成规定功能的概率（能力）可靠性又可分为两种：一种是固有可靠性，是指产品在设计、制造过程中，产品对象已经赋予的固有属性，这部分的可靠性是在产品在设计开发时可以控制的；一种是使用可靠性，是指产品在实际使用过程中表现出来的可靠性，除了固有可选性的影响因素外，还需要考虑产品安装、操作使用、维修保障等各方面因素的影响。可靠性概念7浴盆曲线失效率λ(t)是随时间变化的函数。典型的失效率曲线，称为浴盆曲线。使用寿命偶然失效期运行时间失效率λ损耗失效期规定的早期失效期可靠性试验8定义：可靠性试验是对产品的可靠性进行调查、分析和评价的一个过程。目的：为了评价分析电子产品可靠性而进行的试验称为可靠性试验。试验目的通常有如下几方面：1.在研制阶段用以暴露试制产品各方面的缺陷，评价产品可靠性达到预定指标的情况；2.生产阶段为监控生产过程提供信息；3.对定型产品进行可靠性鉴定或验收；4.暴露和分析产品在不同环境和应力条件下的失效规律及有关的失效模式和失效机理；5.为改进产品可靠性，制定和改进可靠性试验方案，为用户选用产品提供依据。可靠性标准9国标（国家标准）行标（行业通用标准）国际标准企业标准客户特殊需求—定制产品美国国家标准学会可靠性标准10项目标准预处理PREJESD22-A113F湿气敏感等级试验MSLIPC/JEDECJ-STD-020稳态湿热THTGB/T2423.3JESD22-A101温度循环TCTJESD22-A104GB/T2423.22高温试验HTSTGB/T2423.2JESD22-A103低温试验LTSTGB/T2423.1JESD22-A119可焊性SolderabilityGB/T2423.28EIA/IPC/JEDECJ-STD-002项目标准高压蒸煮PCTJESD22-A102高速老化寿命试验(u)HASTJESD22-A110JESD22-A118回流焊ReflowJESD22-A113电耐久BURN-INGB/T4587高温反偏HTRBGB/T4587JESD22-A108耐焊接热SHTGB/T2423.28JESD22-B106锡须生长TinWhiskerTestJESD201JESD22-A121可靠性常用试验11气候环境试验高温贮存试验（HTST）稳态湿热试验（THT）低温贮存试验（LTST）高压蒸煮试验（PCT）温度循环试验（TCT）高速老化寿命试验（uHAST)机械环境试验跌落试验负载老化试验高温高湿偏置试验（THB）高速老化寿命试验（HAST）高温反偏（HTRB）JCET试验其他分类：工程试验客户试验稽查试验筛选试验常规试验分类环境应力与失效的关系121.温度应力对产品的影响2.湿度对产品的影响3.冷热温度冲击对产品的影响环境应力与失效的关系131温度应力对产品的影响当讨论产品寿命时,一般采用“10℃规则的表达方式。当周围环境温度上升10℃时，产品寿命就会减少一半；当周围环境温度上升20℃时，产品寿命就会减少到四分之一。这种规则可以说明温度是如何影响产品寿命（失效）的。高温对产品的影响：老化、氧化、化学变化、热扩散、电迁移、金属迁移、熔化、汽化变型等低温对产品的影响：脆化、结冰、粘度增大和固化、机械强度的降低、物理性收缩等环境应力与失效的关系142湿度对产品的影响高温高湿条件作用试验样品上，可以构成水气吸附、吸收和扩散等作用。许多材料在吸湿后膨胀、性能变坏、引起物质强度降低及其他主要机械性能的下降，吸附了水气的绝缘材料不但会引起电性能下降，在一定条件下还会引发各种不同的失效，是影响电子产品最主要的失效环境。湿度对产品的影响：腐蚀、离子迁移、扩散、水解、爆裂、霉菌环境应力与失效的关系153冷热温度冲击对产品的影响高温和低温的失效都会反映在冷热温度冲击试验中，冷热冲击试验只是加速了高温和低温失效的产生。下面归纳了实际生产或使用环境中存在的具有代表性的冷热温度冲击环境，这些冷热冲击环境常常是导致产品失效的主要原因。1．温度的极度升高导致焊锡回流现象出现；2．启动马达时周围器件的温度急速升高，关闭马达时周围器件会出现温度骤然下降；3．设备从温度较高的室内移到温度相对较低的室外，或者从温度相对较低的室外移到温度较高的室内；4．设备可能在温度较低的环境中连接到电源上，导致设备内部产生陡峭的温度梯度。在温度较低的环境中切断电源可能会导致设备内部产生相反方向陡峭的温度梯度；5．设备可能会因为降雨而突然冷却；6．当航空器起飞或者降落时，航空器机载外部器材可能会出现温度的急剧变化。可靠性试验项目16（冷热冲击试验）试验目的：考核产品承受极端高温和极端低温的能力以及极端高温和极端低温交替变化对产品的影响。常规温度:-65℃～150℃,Dwell=15min-40℃～125℃,Dwell=15min-40℃～85℃,Dwell=10min（锡须条件）循环次数：100/200/500/1000cycles，常规试验采用100cycles。滞留时间：10min以上。转换时间：不超过5min。温度循环试验不同于环境模拟试验，它是通过冷热温度冲击发现在常温状态下难以发现的潜在故障问题。决定冷热温度冲击试验的主要因素有：试验温度范围、暴露时间、循环次数、试验样品重量及热负荷等。温度循环TCTTemperatureCyclingTest可靠性试验项目17温度循环TCTTemperatureCyclingTestExpansionShrinkage150CAir-65CAir膨胀收缩产品受到循环温度热应力示意图温度冲击设备有：两箱法、三箱法和液槽式三种。JCET：airtoair方式，三箱法。可靠性试验项目温度循环TCTTemperatureCyclingTest温度循环试验箱设备能力：低温-80℃/高温200℃，温度转换≤5min常规条件：①-65℃～150℃,Dwell=15min②-40℃～125℃,Dwell=15min可靠性试验项目19试验目的：评定产品经长时间施加湿度应力和温度应力作用的能力试验条件：温度：(85±2)℃湿度：(85±5)%试验时间：168/504/1008hrs恒温恒湿的技术指标包括：温度、相对湿度、试验时间常做的双85指定就是温度85℃，湿度85℃产品失效因为湿度的影响占比非常高，因此湿度试验在环境试验中是必不可少的。稳态湿热THTTemperatureHumidityBiasLifeTest可靠性试验项目20稳态湿热THTTemperatureHumidityBiasLifeTest恒温恒湿试验机设备能力：温度-20~150℃；湿度10~98%RH设备精度：温度±0.2℃；湿度±2%RH设备特点：设备温湿度程序设定可进行交变湿热试验。常规条件：①30℃，60%RH②85℃，85%RH③60℃，60%RH④55℃，85%RH⑤85℃，60%RH⑥交变湿热可靠性试验项目21试验目的：考核产品在高温、高湿、高气压条件下抗潮湿能力，加速其失效过程。试验条件：温度：121℃湿度：100%R相对压力：2atm(205kPa)试验时间：96/168/336小时，常规推荐96小时。高压蒸煮PCTPressureCookerTest可靠性试验项目22高压蒸煮PCTPressureCookerTest高速老化试验箱设备能力：温度85~145(℃)；湿度85~100(%RH)常规条件：121℃,100％RH,205Kpa(2atm)可靠性试验项目高速老化试验HASTHighly-AcceleratedTemperatureandHumidityStressTest试验目的：评估元器件在高温，高湿，高气压条件下对湿度的抵抗能力，加速其失效过程。试验条件：温度/湿度：130℃/85%RH（常规值）时间：96hrs电压：根据产品的规范或客户的要求注：我司目前主要进行的是无偏置状态的高速老化试验可靠性试验项目高速老化试验HASTHighly-AcceleratedTemperatureandHumidityStressTest高加速寿命试验箱设备能力温度：105.0~133.3℃（at100%RH）110.0~140.0℃（at85%RH）118.0~150.0℃（at65%RH）湿度：65~100%RH精度：温度±0.5℃/湿度±3%RH（at85%RH）常规条件：①130℃，85%RH②110℃，85%RH可靠性试验项目高温贮存试验HTSTHighTemperatureStorage试验目的：评定产品承受长时间施加高温应力下工作或贮存的适应能力。试验条件：贮存温度：150±3℃试验时间：168/504/1008hrs可靠性试验项目高温贮存试验HTSTHighTemperatureStorage设备能力环境温度+20℃~200℃常规条件：①85℃②125℃③150℃可靠性试验项目低温贮存试验LTSTLowTemperatureStorage试验目的：评定产品承受长时间施加低温应力下工作或贮存的适应能力。试验条件：贮存温度：A:-40(-10/+0)℃B:-55(-10/+0)℃C:-65(-10/+0)℃试验时间：168/504/1008hrs可靠性试验项目低温贮存试验LTSTLowTemperatureStorage高低温恒温试验箱设备能力：-70℃~15