第8讲电子产品可靠性试验

第八讲第八讲第八讲第八讲电子产品可靠性试验电子产品可靠性试验电子产品可靠性试验电子产品可靠性试验主讲：潘开林博士《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]内容提要电子产品可靠性试验基础81电子产品可靠性试验基础可靠性筛选试验8.18.2可靠性寿命试验8.3主要的电子组件可靠性寿命试验8.4环境试验8.5《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]8.1电子产品可靠性试验基础1•可靠性试验概述1试•可靠性试验设计2可靠性试验设计•可靠性试验判据3•可靠性试验判据可靠性试验标准4•可靠性试验标准《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]定义1.可靠性试验概述定义可靠性试验是评价产品可靠性水平的重要手段。目前把了解、评价、考核、分析和提高产品可靠性而进行的试验，统称为可靠性高产品可靠性而进行的试验，统称为可靠性试验。目的目的内容步骤分类《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]分类可靠性试验目的（1）通过试验来确定电子元器件的可靠性特性值（1）通过试验来确定电子元器件的可靠性特性值。试验暴露出的在设计、材料、工艺阶段存在的问题和有关数据对设计者生产者和使用者都是非常和有关数据，对设计者、生产者和使用者都是非常有用的。（）通过可靠性鉴定试验可以全面考核电子元器（2）通过可靠性鉴定试验，可以全面考核电子元器件是否已达到预定的可靠性指标。这是电子元器件新品设计定型必须进行的步骤新品设计定型必须进行的步骤。（3）通过各种可靠性试验，了解产品在不同的工作、环境条件下的失效规律，摸准失效模式，搞清失效机理，以便采取有效措施，提高产品可靠性。《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]可靠性试验内容阶段目的内容样品研掌握可靠性水平的试验标准试验加速试验极限试验扩散评价TEG组装评价TEG基本电路TEG究开发试极限试验使用试验基本电路TEG产品发标准化探讨用的试验模拟试验极限试验TEG产品大量可靠性保证试验形式试验认定试验批量保证试验产品《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]生产批量保证试验筛选试验加速试验产品可靠性试验步骤明确试验目的确定加速试验项目实验设计与试验样件制作实验测试试验结果分析（统计回归方差分析）试验结果分析（统计、回归、方差分析）可靠性分析评价《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]可靠性分析评价可靠性试验的分类按试验目的来分，可分为统计或验证试验—可靠性鉴定试验可靠性验收试验程试可靠性鉴定试验、可靠性验收试验；工程试验—环境应力筛选试验、可靠性增长试验。按验环境应力筛选试验、可靠性增长试验。按试验地点来分，可分为现场试验和模拟试验(实验室试验)。按试验项目来分，则可分为环境试验寿命试验筛选试验鉴定试验验境试验、寿命试验、筛选试验、鉴定试验、验收试验等。《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]可靠性试验的分类正常寿命试验强制寿命试验可靠破坏试验寿命试验强制寿命试验加速寿命试验靠性试现场试验模拟试验破坏试验递增寿命试验贮存试验极限试验试验模拟试验贮存试验非破坏试验贮存试验正常使用试验非破坏试验工作试验环境试验筛选《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]筛选2.可靠性试验设计(DOE)•试验设计（DOE）是一种科学方法；指所有的有控制的输入及有计划的结果分析的试验有控制的输入及有计划的结果分析的试验。•试验设计的作用•正交实验设计菊花链设计•菊花链设计《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]试验设计的作用①进行过程变量研究②变量的优化设置②变量的优化设置③建立可靠的公差④发现低成本的解决方案④发现低成本的解决方案⑤减少过程变化⑥将过程均值逼近目标值⑥将过程均值逼近目标值⑦缩短制造周期⑧消除缺陷⑧消除缺陷⑨提升产品可靠性《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]可靠性试验设计在生产制造过程中的位置试验设计（DesignofExperiment）是一系列试验及分析方法集，通过有目的地改变一个系统的输入来观察输出的改的输入来观察输出的改变情况。右图为一个系统示意图右图为个系统示意图。图中的系统既可以看作是一个产品开发过程，是个产品开发过程，也可以看作是一个生产过程。《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]术语•响应(Response):试验输出的结果•因子(Factor):试验过程中的不同输入变量（温度时间DOE术语因子(Factor):试验过程中的不同输入变量（温度、时间、粘度等）•水平(Level):试验中对因子的不同设定值.（温度：10度、平()中20度、30度）•干扰(Noise)：人不可控制的事物Blki将干扰最小化的方法•Blocking:将干扰最小化的方法•主要影响(MainEffect)：对单个因子而言,从一个水平到另一个水平的变化对输出的平均影响个水平的变化对输出的平均影响•Interaction(交互作用)：两个因子合起来对总输出的影响将高于两个单独的因子造成的影响于个单的因子成的影响•重复(Replication)：以随机次序重新做一次试验•随机化(Randomization)：以一种无固定模式的次序做试验《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]正交试验为什么要进行正交试验:在实际生产中，影响试验的因素往往是多方面的，我们要考察各因素对试验影响的情况。在多因素、多水平试验中如果对每个因素的每个水平都互相搭配进行全面验中，如果对每个因素的每个水平都互相搭配进行全面试验，需要做的试验次数就会很多.比如对3因素7水平的试验，如果3因素的各个水平都互相搭配进行全面试验，就要做73343次试验对6因素7水平进行全面试验要就要做73=343次试验，对6因素7水平，进行全面试验要做76=117649次试验。这显然是不经济的。我们应当在不影响试验效果的前提下，尽可能地减少试验次数。正交影试验效果的前提下，尽可能减少试验数交设计就是解决这个问题的有效方法。正交设计的主要工具是正交表。《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]7列表示昀多个因8行表示不同7个因子因子水平的组合1、2表示各因子的两种水平《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]每个因子出现机会均等任意2列间组合数字各出现2次，其搭配是均等的《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]正交表的两条重要性质:1)每列中不同数字出现的次数是相等的，如L9(34)中，每列中不同的数字是1，2，3，它们各出现3次；，，，2)在任意两列中，将同一行的两个数字看成一个有序数对则每一数对出现的次数是相数字看成一个有序数对，则每一数对出现的次数是相等的，如L9(34)中有序数对共有9个:(1,1),(1,2),(1,3),(2,1),(2,2),(2,3),(3,1),(3,2),(3,3),它们各出现一次。所以，用正交表来安排试验时，各因素的各种水平的搭配是均衡的，这是正交表的优点。《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]实验因素表为了实验芯片重量焊盘直径模板厚度对可靠性的影为了实验芯片重量、焊盘直径、模板厚度对可靠性的影响，进行如下表的规划。如果各因素在其参数范围内平均分布，称为均匀正交；否如果各因素在其参数范围内平均分布，称为均匀正交；否则非均匀正交。样本数：Gn×Dn×Sn×N（样本数）显微检测数其它《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]样本数：Gn×Dn×Sn×N（样本数）显微检测数其它例1：(单指标的分析方法)某炼铁厂为提高铁水温度，需要通过试验选择最好的生产方案经初步分析，主要有3个因素影响铁水温度，它们是焦比风压和底焦高度每个因素都考虑3个水们是焦比、风压和底焦高度，每个因素都考虑3个水平，具体情况见表。问对这3个因素的3个水平如何安排，才能获得最高的铁水温度?排，才能获得最高的铁水温度?《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]解：如果每个因素的每个水平都互相搭配着进行全面试验，必须做试验33=27次。现在我们使用L9(34)正交表，须在我们用9()表来安排试验。《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]我们按选定的9个试验进行试验，并将每次试验测得的铁水温我们按选定的个试验进行试验，并将每次试验测得的铁水度记录下来：为了便于分析计算，我们把这些温度值和正交表列在一起组成一个新表。另外，由于铁水温度数值较大，我们把每一个铁水个新表另外，于水值，我们每个水温度的值都减去1350，得到9个较小的数，这样使计算简单。《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]分析表《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]解释：K1这一行的3个数分别是因素A,B,C的第1水平所在的试验中对应的铁水温度之和;之和;K2这一行的3个数分别是因素A,B,C的第2水平所在的试验中对应的铁水温度之和;K这一行的3个数分别是因素ABC的第3水平所在的试验中对应的铁水温度K3这一行的3个数分别是因素A,B,C的第3水平所在的试验中对应的铁水温度之和;k1,k2,k3这3行的3个数，分别是K1,K2,K3这3行中的3个数的平均值；极差是同列中3个数中的最大者减去最小者所得的差极差越极差是同一列中，k1,k2,k33个数中的最大者减去最小者所得的差。极差越大，说明这个因素的水平改变时对试验指标的影响越大。极差最大的那一列，就是那个因素的水平改变时对试验指标的影响最大，那个素我们考虑素个因素就是我们要考虑的主要因素.通过分析可以得出：各因素对试验指标(铁水温度)的影响按大小次序应当是C(底焦高度)A(焦比)B(风压)最好的方案应当是C2A3B2与此结果比C(底焦高度)A(焦比)B(风压)；最好的方案应当是C2A3B2。与此结果比较接近的是第9号试验。为了最终确定上面找出的试验方案是不是最好的可以按这个方案再试验《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]为了最终确定上面找出的试验方案是不是最好的，可以按这个方案再试验一次，并同第9号试验相比，取效果最佳的方案。例2：(多指标的分析方法----综合平衡法)为提高某产品质量，要对生产该产品的原料进行配方试验。平衡法)为提高某产品质量，要对生产该产品的原料进行配方试验。要检验3项指标：抗压强度、落下强度和裂纹度，前2个指标越大越好，第3个指标越小越好。根据以往的经验，配方中有3个重要因素：水分、粒度和碱度。它们各有3个水平。中有3个重要因素：水分、粒度和碱度。它们各有3个水平。试进行试验分析，找出最好的配方方案。《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:[e-mail]选用正交表L9(34)来安排试验。《电子制造可靠性工程》Dr.PankailinE－mail:pankl@guet