工艺质量验证、评价

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广电计量 杜亚俊 先生

可靠性试验

汽车电子PCB&PCBA工艺评价项目之可靠性试验概述
可靠性试验是为了解、评价、分析和提高产品的可靠性而进行的各种试验的总称。可靠性试验的目的是:发现产品在设计、材料和工艺等方面的各种缺陷,经分析和改进,使产品可靠性逐步得到增长,最终达到预定的可靠性水平;为改善产品的战备完好性、提高任务成功率、减少维修保障费用提供信息;确认是否符合规定的可靠性定量要求。

可靠性试验案例
 
电气性能可靠性测试
大类
项目介绍
标准与设备
击穿电压在规定的试验条件下,试样发生击穿时的电压,单位KVASTM D149-09(2013)
GB/T 1408.1-2006
IEC 60243-1-2013
ASTM D1000-10
介电强度在规定的试验条件下,击穿电压与施加电压的两电极之间距离(即样品厚度)的商。单位KV/mmGB/T 4677-2002
介电常数电容器的电极之间及电极周围的空间全部充以绝缘材料时,其电容Cx与同样电极构成的真空电容C0之比εr=Cx/C0GB/T 1409-2006
GB/T 1693-2007
介质损耗由绝缘材料作为介质的电容器上锁施加的电压与由此而产生的电流之间的相位差的余角为介质损耗角,其正切值为介质损耗因数。ASTM D150-11
体积电阻率在绝缘材料里面的主流电场强度和稳态电流密度之商,即单位体积内的体积电阻;单位为Ω·cm或Ω·mGB/T 3048.3-2007
GB/T 1410-2006
GB/T 15662-1995
表面电阻率在绝缘材料的表面层里的直流电场强度与线电流密度之商,即单位面积内的表面电阻;单位为Ω/sqASTM D257-14
耐电压耐电压是一项检测绝缘耐受工作电压或过电压的能力和检查电气设备绝缘制造或检修质量的实验,需要使用耐电压测试仪。它可以直观、准确、快速、可靠地测试各种被测对象的耐受电压、击穿电压、漏电流等电气安全性能指标.它主要达到如下目的:检测绝缘耐受工作电压或过电压的能力;检查电气设备绝缘制造或检修质量;排除因原材料、加工或运输对绝缘的损伤,降低产品早期失效率;检验绝缘的电气间隙和爬电距离。参考标准:EIA-364-20C
设备参数:Agilent/34420A
接触电阻接触电阻,对导体间呈现的电阻称为接触电阻。
      一般要求接触电阻在10-20 mohm以下。 有的开关则要求在100-500uohm以下。 应该指出, 开关的接触电阻是开关在若干次的接触中的所允许的接触电阻的最大值。在电路板上是专指金手指与连接器之接触点,当电流通过时所呈现的电阻。其他电器品的插头挤入插座中,或导针与其接座间也都有接触电阻存在。
参考标准:EIA-364-06C
设备参数:Agilent/34420A
绝缘电阻绝缘物在规定条件下的直流电阻。
      绝缘电阻是电气设备和电气线路最基本的绝缘指标。对于低压电气装置的交接试验,常温下电动机、配电设备和配电线路的绝缘电阻不应低于0.5MΩ(对于运行中的设备和线路,绝缘电阻不应低于1MΩ/kV)。低压电器及其连接电缆和二次回路的绝缘电阻一般不应低于1MΩ;在比较潮湿的环境不应低于0.5MΩ;二次回路小母线的绝缘电阻不应低于10MΩ。I类手持电动工具的绝缘电阻不应低于2MΩ。
      绝缘电阻:加直流电压于电介质,经过一定时间极化过程结束后,流过电介质的泄漏电流对应的电阻称绝缘电阻。
参考标准:EIA-364-21C
设备参数:台湾固纬/GPT-9803
温升温升是指电子电气设备中的各个部件高出环境的温度。
      导体通流后产生电流热效应,随着时间的推移,导体表面的温度不断地上升直至稳定。稳定的条件是在3个小时内前后温差不超过2℃,此时测得导体表面的温度为此导体的最终温度,温度的单位为度(℃)。上升的温度中超过周围空气的温度(环境温度)的这一部分温度称为温升,温升的单位为开氏(K)。有些关于温升方面的文章和试验报告及试题中,经常把温升的单位写成(℃),单位用度(℃)来表示温升是不妥当的。应该用(K/W)来表示。为验证电子产品的使用寿命、稳定性等特性,通常会测试其重要元件(IC芯片等)的温升,将被测设备置于高于其额定工作温度(T=25℃)的某一特定温度(T=70℃)下运行,稳定后记录其元件高于环境温度的温升,验证此产品的设计是否合理。
      电气类产品中:电动机的额定温升,是指在设计规定的环境温度(十40℃)下,电动机绕组的最高允许温升,它取决于绕组的绝缘等级。常根据温升判断电动机散热是否正常。电动机温度是指电动机各部分实际发热温度,它对电动机的绝缘材影响很大,温度过高会使绝缘老化缩短电动机寿命,甚至导致绝缘破坏·为使绝缘不致老化和破坏,对电动机绕组等各部分温度作了一不定期的限制,这个温度限制就是电动机的允许温度。
参考标准:EIA-364-70B
设备参数:Agilent/34970
环境可靠性测试高温试验高温对产品有很多影响,通常周围环境每上升10℃,产品寿命就会减少到四分之一;当周围环境温度上升20℃,产品寿命就会减少一半,产品寿命遵循“10℃规则”,因而高温试验作为最常用的试验,用于元器件和整机的筛选、老化试验、寿命试验、加速寿命试验,同时在失效分析的验证上起重要作用。测试范围:<200℃
测试参数:小于1m3 16m3
低温试验低温对产品有很多影响,如脆化、结冰、粘度增大、固化、机械强度的降低及物理性收缩等,    低温试验用于考核产品在低温环境下贮存和使用的适应性,常用于产品在开发阶段的型式试验、元器件的筛选试验等。测试范围:0℃~ -70℃
测试参数:小于1m3 1m3 18.9m3
测试范围:-40℃~ -70℃
测试参数:无要求
交变湿热试验交变湿热是模拟热带雨林的环境,确定产品和材料在温度变化,产品表面凝露时的使用和贮存的适应性。常用于寿命试验、评价试验和综合试验。测试范围:温度:-70℃~180℃湿度:5%~98%
测试参数:小于1m3 1m3    18.9m3
湿度<20%(只能用C340的箱子,低温度≥-40℃)
恒温恒湿试验产品失效原因湿度的影响占40%以上,因此湿度试验在环境试验中是必不可少的。常用于寿命试验、评价试验和综合试验,同时在失效分析上起重要作用。尤其对含有树脂材料的产品在产品研发和质量评估时该试验是必须的。常做的双85指的就是温度85℃,湿度85%RH。温度/湿度环境、温度驻留时间
测试范围:温度:-70℃~180℃
湿度:5%~98%
测试参数:小于1m3 1m3    18.9m3
湿度<20%
冷热冲击试验温度冲击的试验目的是为了在较短的时间内确认产品特性的变化,以及由于构成元器件的异种材料热膨胀系数不同而造成的故障问题。这些变化可以通过将元器件迅速交替地暴露于超高温和超低温的试验环境中观察到。冷热冲击不同于环境模拟试验,它是通过冷热温度冲击发现常温状态下难以发现的潜在故障。测试范围:温度: -75~220℃转换时间,<10s
测试参数:770*650*610mm
快速温度变化试验快速温变是规定了温度变化速率的温度变化,常常模拟昼夜温差大的地区环境,也可用于寿命试验,用以考核元器件或产品的外观、机械性能及电气性能。测试范围:温度:-70℃~150℃
测试参数:温度变化速率≤10℃/分钟
温度变化速率10~25℃/分钟
低气压试验低气压试验箱主要用于航空、航天、信息、电子等领域,确定仪器仪表、电工产品、材料、零部件、设备在低气压、高温、低温单项或同时作用下的环境适应性与可靠性试验。测试范围:压力:常压~10KPa;
温度:常温~200℃
测试参数:1立方
臭氧测试臭氧测试适用于适用于测试橡胶制品非金属材料、有机材料(如:涂料、油漆、橡胶、塑胶、及其制品)的耐臭氧老化性能和老化龟裂试验。测试范围:浓度: 0~500pphm;温度: 室温~50℃
测试参数:550*500*700mm
高压蒸煮(HAST)高压蒸煮试验采用高压高湿条件,考核塑料封装的半导体集成电路等电子器件的综合影响,是用高加速的试验方式评价电子产品耐湿热的能力,常用于产品开发、质量评估、失效验证。测试范围:温度:105~142.9℃;
湿度:75%~100%
压力:0.02~0.186Mpa
测试参数:400*280*270mm
防尘防水试验/IP等级防尘防水试验/IP等级主要针对在户外或使用环境恶劣的电子产品及设备,表示法为IPXX,第一位特征数字所表示的防止接近危险部件和防止固体异物进入的防护等级,第二位特征数字所表示的防止水进入的防护等级。测试范围:IP XX
测试参数:防尘: 1~4X;防尘: 5~6X;防水: X1~7
UV紫外光老化试验用于模拟对阳光、潮湿和温度对材料的破坏作用;材料老化包括褪色、失光、强度降低、开裂、剥落、粉化和氧化等。测试范围:UVA340/UVB313/ UVA351
测试参数:单个样品尺寸为6*9cm
氙灯老化/太阳辐射用模拟全阳光光谱的氙弧灯来再现不同环境下存在的破坏性光波,可以为科研、产品开发和质量控制提供相应的环境模拟和加速试验。测试范围:黑板温度范围为25℃~90℃
测试参数:XE-3-HSC
气体腐蚀试验气体腐蚀主要应用于接触点和连接件,试验后的评定标准是接触电阻变化,其次是外观变化。主要的腐蚀气体为二氧化硫、硫化氢、二氧化氮、氯气,可依据使用环境选择一种或多种气体进行试验。测试范围:SO2/ H2S/ NO2/Cl2
浓度:0.01~100ppm;
温度:0℃~90℃ ;
湿度:10%~98%
测试参数:870*735*520mm
盐雾试验盐雾试验模拟的是海洋或潮湿地区气候的环境,用于考核产品、材料及其防护层抗盐雾腐蚀的能力。有盐雾试验和交变盐雾两种试验。常用于在特殊条件下的质量评估、失效验证。测试范围:NSS,AASS,CASS
测试参数:900*600mm;1 m3
测试范围:NSS
测试参数:2400*1500mm
机械可靠性测试振动试验振动试验是仿真产品在运(Transportation)、安装(Installation)及使用(Use)环境中所遭遇到的各种振动环境影响,本试验是模拟产品在运输、安装及使用环境下所遭遇到的各种振动环境影响,用来确定产品是否能承受各种环境振动的能力。振动试验是评定元器件、零部件及整机在预期的运输及使用环境中的抵抗能力。测试范围:正弦、随机振动
2吨以下振动台 10吨振动台
冲击和撞击试验许多产品在使用、装卸、运输过程中都会受到冲击。冲击的量值变化很大并具有复杂的性质。因此冲击和碰撞试验适用于确定机械的薄弱环节,考核产品结构的完整性。测试范围:半正弦波,加速度<500gn 半正弦波,加速度:500-5000gn
测试参数:台面尺寸:450*450mm
测试范围:方波Max:85gn
测试参数:台面尺寸:450*450mm
碰撞试验用于评定运输包装件在运输过程中承受多次重复性机械碰撞的耐冲击强度及包装对内装物的保护能力,它既可作为单项试验,也可以作为一系列试验的组成部分。测试范围:负载:0~100kg,加速度:5-100gn
测试参数:台面尺寸:500*700mm
跌落试验用来模拟产品在搬运期间或使用过程中可能经受的跌落。包括(1)非包装状态产品在搬运期间可能经受的自由跌落,样品通常按照规定的姿态从规定的高度跌落到规定的表面上。(2)模拟负载电缆上的连接器、小型遥控装置等在使用中可能经受的重复自由跌落。(3)包装跌落测试范围:<100 kg
测试参数:跌落高度:30-150cm
HALT/HASS试验HALT    (Highly Accelerated Life Test)高加速寿命试验---是一种用于发现产品的薄弱点或缺陷,通过设计改进,提高可靠性的试验手段。其核心是采用步进方式,逐渐增大试验应力,逐步发现与排除缺陷,达到快速提高可靠性的目的。测试范围:温度:-100℃~200℃
振动:5-50Grms
测试参数:1360*1370*1400mm
三综合试验产品在实际使用中会受到各种环境因素的作用,从而使产品的各薄弱环节在自然和诱发环境因素的作用下产生故障。三综合试验设备可进行高温、低温、温度循环、温度冲击、恒温恒湿、交变湿热、正弦定频、正弦扫频、随机振动、冲击、高温机械冲击、低温机械冲击、温度-冲击响应普、温度-振动、温度-振动-湿度等产品的环境试验。将单独的环境应力施加在产品上可激发出产品的故障,那么用三种不同的环境应力施加在产品上则可轻易地得到3~5倍的加速效果,通过将不同的环境应力综合还能激发出单独应力施加时所不能出现的故障,因而三综合试验常常用以早期发现产品缺陷,进而改良产品,提高产品的可靠性。测试范围:温度:-70℃~150℃;湿度:25%-98%
测试参数:温度+湿度+振动
插拔力测试适用于连接器的插入力、拔出力、塑料保持力以及使用寿命等多种测试,透过计算机的分析,可精确测量待测物的荷重、行程及相对应变化曲线,并可准确控制连接器插拔力测试行程、速度、目标测定次数及暂停时间。尤其是各项专用的夹、治具,可在测试时让连接器更能自动求心并对准,不会有“吃单边”的问题发上。插拔次数
插拔力度
标准公母插头
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