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【可靠性專題】PCBA壽命預測 動態老化測試&靜態老化測試

日期:2023-07-02 13:04:50

您的手機、電腦或家用電器是否剛過保修期就壞了?任何新產品的發布上市,都會面臨亙古不變的問題——產品壽命可以使用有多久?質量如何保證?談及產品壽命 ,總會提到“早期失效”“致命異常”“長期可靠性”潛在缺陷”等術語。

圖1 質量與可靠性關系示意圖

 

評估產品壽命,最主要的是評估產品PCBA系統中的所有部件和子系統質量與壽命。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品在預期壽命內可靠運行。只要其中任一部分出現故障,產品壽命就會大打折扣。

PCBA在元件連接過程中會承受高溫,每個部件在連接工藝前后產生變化,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的真實預期壽命。

 

 

1、老化測試的原理
老化(Burn in)是指在一定的環境溫度下、較長的時間內對元器件/PCB連續施加高溫環境應力,通過電-熱應力的綜合作用來加速元器件內部的各種物理、化學反應過程,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品的目的。 通過找出導致多數產品壽命出現問題的原因,評估和量化失效因素產生的影響,以應對失效導致的產品壽命縮短。
 

老化是屬于環境應力篩選的一種。

 

2、老化測試的作用
1、老化測試從生產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/元器件工藝制造過程中可能存在的一系列缺陷,如表面沾污、引線焊接不良、溝道漏電、硅片裂紋、氧化層缺陷和局部發熱點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
老化測試的分類:靜態老化&動態老化
測試樣品在做老化測試過程中電壓施加可以是靜態的或動態的,依據測試條件可以把老化測試可分為靜態老化、動態老化。
 
什么是靜態老化?
靜態老化是PCB或元器件處于非工作模式下,PCB或元器件沒有輸入,其優點是成本低且程序簡單,但是缺點是老化測試設備上的所監控的電路節點不到實際數量的一半。
靜態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。
 
什么是動態老化?
動態老化是PCB或元器件處于工作狀態下,向半導體器件提供輸入激勵信號,通過偵測相關的信號來判定PCB或元器件在老化狀態或者極端環境下的工作狀態,優點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或元器件的實際應用環境。

 

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
老化測試后外觀評價 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.  對于集成電路來說,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,要從零開始緩慢地增加,去電壓時也要緩慢地減小,要預防電源電壓的突變所產生的瞬間脈沖可能會損傷器件。
2.老化后要在標準或規范規定的時間內及時測量,要預防某些老化時超差的參數會恢復到原來的數值。
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
盡管我們無法預測產品未來的使用壽命,但我們卻能夠創造并應用優秀的技術來預測產品的未來。這些技術包括老化模擬測試、負載測試模擬等預測。

啟威測環境可靠性檢測中心配備高精度的直流電源和電子負載,搭配各類高低溫試驗箱及測試儀器,可實現對元器件的加速老化測試,包括動態加電、拉載、控制,進行長時間的、連續的測試控制,及數據統計分析,歡迎來電咨詢。

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