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公司動(dòng)態(tài)

【可靠性專(zhuān)題】PCBA壽命預測 動(dòng)態(tài)老化測試&靜態(tài)老化測試

日期:2023-07-02 13:04:50

您的手機、電腦或家用電器是否剛過(guò)保修期就壞了?任何新產(chǎn)品的發(fā)布上市,都會(huì )面臨亙古不變的問(wèn)題——產(chǎn)品壽命可以使用有多久?質(zhì)量如何保證?談及產(chǎn)品壽命 ,總會(huì )提到“早期失效”“致命異常”“長(cháng)期可靠性”潛在缺陷”等術(shù)語(yǔ)。

圖1 質(zhì)量與可靠性關(guān)系示意圖

 

評估產(chǎn)品壽命,最主要的是評估產(chǎn)品PCBA系統中的所有部件和子系統質(zhì)量與壽命。PCBA是由多種材料、元件及互連結構組成的復雜系統,各要素均正常工作才能保證產(chǎn)品在預期壽命內可靠運行。只要其中任一部分出現故障,產(chǎn)品壽命就會(huì )大打折扣。

PCBA在元件連接過(guò)程中會(huì )承受高溫,每個(gè)部件在連接工藝前后產(chǎn)生變化,任何加速老化測試前,需要模擬連接工藝,以便更準確了解PCBA的真實(shí)預期壽命。

 

 

1、老化測試的原理
老化(Burn in)是指在一定的環(huán)境溫度下、較長(cháng)的時(shí)間內對元器件/PCB連續施加高溫環(huán)境應力,通過(guò)電-熱應力的綜合作用來(lái)加速元器件內部的各種物理、化學(xué)反應過(guò)程,促使隱藏于元器件內部的各種潛在缺陷及早暴露,從而達到剔除早期失效產(chǎn)品的目的。 通過(guò)找出導致多數產(chǎn)品壽命出現問(wèn)題的原因,評估和量化失效因素產(chǎn)生的影響,以應對失效導致的產(chǎn)品壽命縮短。
 

老化是屬于環(huán)境應力篩選的一種。

 

2、老化測試的作用
1、老化測試從生產(chǎn)鏈中剔除了早期故障和潛在缺陷概率很高的不可靠組件: 對于PCB/元器件工藝制造過(guò)程中可能存在的一系列缺陷,如表面沾污、引線(xiàn)焊接不良、溝道漏電、硅片裂紋、氧化層缺陷和局部發(fā)熱點(diǎn)等都有較好的篩選效果。

2、老化測試是分析早期故障趨勢、提高可靠性和測試半導體器件壽命的最佳方法,對于無(wú)缺陷的元器件,老化也可促使其電參數穩定。

3、老化測試的分類(lèi)
老化測試的分類(lèi):靜態(tài)老化&動(dòng)態(tài)老化
測試樣品在做老化測試過(guò)程中電壓施加可以是靜態(tài)的或動(dòng)態(tài)的,依據測試條件可以把老化測試可分為靜態(tài)老化、動(dòng)態(tài)老化。
 
什么是靜態(tài)老化?
靜態(tài)老化是PCB或元器件處于非工作模式下,PCB或元器件沒(méi)有輸入,其優(yōu)點(diǎn)是成本低且程序簡(jiǎn)單,但是缺點(diǎn)是老化測試設備上的所監控的電路節點(diǎn)不到實(shí)際數量的一半。
靜態(tài)老化主要是溫度恒定輸入,供電以及監控部分都是mV和mA級別的供電,屬于傳統的老化測試。
 
什么是動(dòng)態(tài)老化?
動(dòng)態(tài)老化是PCB或元器件處于工作狀態(tài)下,向半導體器件提供輸入激勵信號,通過(guò)偵測相關(guān)的信號來(lái)判定PCB或元器件在老化狀態(tài)或者極端環(huán)境下的工作狀態(tài),優(yōu)點(diǎn)是能夠對內部電路施加更多壓力和檢測額外的故障,更貼近PCB或元器件的實(shí)際應用環(huán)境。

 

4、老化測試的標準方法
快速紫外老化 QUV Weathering :GB/T 14522-2008、 GB/T 14522
氙燈老化 Xenon-Arc Weathering:GB/T 16422.2-2014、  GB/T 16259-2008

碳弧燈老化:Carbon-Arc Weathering GB/T、 16422.4-2014

臭氧老化 Ozone Aging:GB/T 7762-2014、  GB/T 13642-2015
耐溫濕老化 Temperature and Humidity Test GB/T 7141-2008、  GB/T 1740-2007、IPC-TM-650 2.6.16:1985、
鹽霧測試 Salt Spray Test:   GB/T 2423.17-2008、GB/T 2423.18-2012
氣體腐蝕測試 Gas Corrosion Test:GB/T 9789-2008
老化測試后外觀(guān)評價(jià) Evaluation after Aging Test:GB/T 11186.1,2,3-1989、  GB/T 250-2008

 

5、PCB/電子元器件老化測試注意事項
1.  對于集成電路來(lái)說(shuō),由于其工作電壓和工作電流都受到較大的限制,給PCB或元器件施加電壓時(shí),要從零開(kāi)始緩慢地增加,去電壓時(shí)也要緩慢地減小,要預防電源電壓的突變所產(chǎn)生的瞬間脈沖可能會(huì )損傷器件。
2.老化后要在標準或規范規定的時(shí)間內及時(shí)測量,要預防某些老化時(shí)超差的參數會(huì )恢復到原來(lái)的數值。
3、為保證晶體管能在最高結溫下老化,應準確測量晶體管熱阻。

 

6、老化測試總結
盡管我們無(wú)法預測產(chǎn)品未來(lái)的使用壽命,但我們卻能夠創(chuàng )造并應用優(yōu)秀的技術(shù)來(lái)預測產(chǎn)品的未來(lái)。這些技術(shù)包括老化模擬測試、負載測試模擬等預測。

啟威測環(huán)境可靠性檢測中心配備高精度的直流電源和電子負載,搭配各類(lèi)高低溫試驗箱及測試儀器,可實(shí)現對元器件的加速老化測試,包括動(dòng)態(tài)加電、拉載、控制,進(jìn)行長(cháng)時(shí)間的、連續的測試控制,及數據統計分析,歡迎來(lái)電咨詢(xún)。

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