失效分析

电子元件的可靠性与可靠性试验


可靠性是什么?

 

关于可靠与不可靠

总能按要求完成工作——可靠

有时能完成工作,有时不能完成工作——不可靠

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为什么有基本性能,还要评价可靠性?

为什么一批产品基本性能都经测试合格,用一段时间后先会坏掉一部分?为什么同一型号规格产品,基本性能值更高的,有时反而出现更多的坏品?

......

那是因为基本性能并没有反映质量的全部,产品还有一个固有属性—可靠性! 

可靠性表示产品连续稳定工作的能力。产品基本性能直观表征静态质量合格与否,还不能反映产品质量的全貌、稳定性。

电子元件的基本性能指标高,其可靠性不一定高。如果产品可靠性低,即使其初始技术性能再好也得不到发挥。

例如,陶瓷贴片电容器的介质击穿电压较高的产品,很可能在高温负载加速寿命试验中失效率较高。

可靠性可以综合反映产品的质量。电子元件的可靠性是电子设备可靠性的基础,要提高设备或系统的可靠性必须提高电子元件的可靠性。

可靠性是电子元件重要质量指标,须加以考核和检验。

 

可靠性的科学定义

元件、产品或系统在规定条件规定时间,完成规定功能的能力称为可靠性。

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可靠性试验                    

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。可靠性试验可以测算产品可靠性指标,分析产品的失效原因。

可靠性试验与例行测量测试的区别: 

例行测量:用仪器直接测量,判定性能参数是否满足出厂指标。

可靠性试验:用统计方法作定量分析,得出可靠性指标,不能直接测读出来。可靠性试验时,对受试样品施加一定的应力,并监测应力作用下的样品性能的变化,判断产品是否失效。

 [应力]对产品的功能有影响和各种因素,包括电压、电流、机械力和环境等。


可靠性试验分类:

按试验地点和试验方式分:   

现场试验:工作现场测量   

模拟试验:模拟实际工作状态的试验   

实验室进行的试验多属模拟试验。

按试验项目分类:

通常惯用的分类法,是把它归纳为四大类:

A. 环境试验

B. 寿命试验

C. 特殊试验

D. 现场使用试验

环境试验

测试产品对环境条件的适应能力,环境条件主要包括以下:
气候条件:温度、湿度、气压、潮热、盐雾

机械条件:振动、冲击、离心

辐射条件:电场、磁场、电磁场、各种射线

生物条件:霉菌

电气条件:雷击、电晕放电

人为因素:运输、使用、维护

电子元件常用的环境试验项目有:

气候试验:密封性试验、温度循环试验、热冲击试验、气压试验、潮热试验、盐雾试验。

机械试验:振动、冲击、离心、碰撞、跌落等。

寿命试验

为测定电子元件在工作或贮存下寿命的长短所做的试验。将一定数量的产品放在特定的试验条件下,记录样品的失效时间,并进行统计分析,评估可靠性数量特征。 

对于大部分电子产品,寿命是最主要的一个可靠性特征量。因此,对电子元件,可靠性试验往往指的就是寿命试验。

长期寿命试验:1000小时以上的试验时间。

长期贮存寿命试验:元件放在一定条件下(不放加电应力)贮存,以确定贮存寿命和失效率。试验时间3年左右,有的达10年。失效率低。 

长期工作寿命:产品置于一定的工作条件下进行工作,确定正常使用状态下的寿命和失效率。累积失效率40%左右即可进行统计分析可靠性指标。 

加速寿命试验:长期寿命耗时耗力,为了缩短试验周期、减少样品数量和试验费用,常常采用加速寿命试验,在不改变失效机理前提下,提高应力,使元件加速失效,在较短的时间内取得失效率寿命数据,推算正常状态应力条件下的可靠性特征量。加速应力可以是电气的、机械的、物理化学的,或它们的综合。

 一般以高于正常用应力的固定恒定应力进行试验,本试验方法简单,普遍使用。

特殊试验

用特殊的设备或仪器进行试验或检查。在可靠性筛选试验中使用较多,主要用于非破坏试验和失效样品分析。红外热谱检测:检测电子元件存在的杂质缺陷。这些弱点产生局部过热,红外探测可分辩。

现场使用试验

对模拟试验正确与否加以证实和检验。