電子設備熱循環(huán)加速可靠性試驗策劃
作者：
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編輯：
瑞凱儀器
來源：
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發(fā)布日期： 2021.07.14
加速可靠性試驗是使用相同的損傷機理，比產品使用所需更短的時間去激發(fā)失效或累積損傷。加速方法主要包括增加壽命控制變量的量級和增加頻次兩類。
關鍵要理解加速試驗和被加速的實際使用環(huán)境之間的關系，基于適合的損傷、失效機理和服務環(huán)境來選擇試驗類型和試驗條件。
電子設備熱循環(huán)有三種類型：
1）功能循環(huán)：模擬實際工作狀態(tài)，包括元器件內部功耗，外部溫度變化、熱傳導。
2）溫度循環(huán)：環(huán)境溫度交替變化，溫變率應低于20℃/min，以避免熱沖擊，溫度保持時間推薦大于15min。
3）熱沖擊循環(huán)：溫變速率30℃/min以上，熱沖擊和溫度循環(huán)失效模式不同，溫度循環(huán)與熱沖擊循環(huán)的區(qū)別。
電子設備焊點疲勞失效檢查一般有定期焊點裂紋的目視檢查，定期破壞焊點來檢查初始強度的降低情況，和監(jiān)測一些初始電性能變化，如：電阻的增加。
考慮到失效檢查的方便性和試驗時間限制，推薦使用電性能監(jiān)測的方法。試驗過程中出現(xiàn)電連續(xù)性首次中斷（電阻大于1000Ω），并且在其后續(xù)增加的10%循環(huán)內出現(xiàn)9次被確認的中斷，即可確認為焊點疲勞失效。
試驗方案策劃要考慮電子設備的自變量參數(shù)，包括設計參數(shù)、工藝參數(shù)、產品參數(shù)、使用環(huán)境參數(shù)等，具體比如：溫度波動、元器件尺寸、熱膨脹系數(shù)、焊點高度、引線硬度、失效概率等。
評估自變量參數(shù)的水平和范圍，在不改變失效機理的前提下，盡量提高變量參數(shù)范圍，縮短加速試驗時間。根據(jù)自變量參數(shù)選值，預估加速可靠性試驗預期循環(huán)次數(shù)和試驗時間，使試驗經費控制在可接受范圍之內。
關于試驗樣本數(shù)量，由于焊點蠕變疲勞失效是概率分布，為了便于統(tǒng)計出合理的測試結果，需要至少32個試驗樣本。
試驗測試板的組裝和加工應盡可能和實際產品相同。電子產品存儲一年后焊點的焊料晶粒組織會明顯粗糙化。試驗測試板在加速試驗前應該進行熱老化和環(huán)境應力篩選，推薦在(100-125)℃下，熱老化(100-300)h。熱老化后的測試板在室溫下存儲一段時間，以便焊接結構穩(wěn)固。
試驗過程中每個熱循環(huán)升降溫速率不應超過20℃/min，有足夠的溫度保持時間，使焊點內應力松弛。
試驗過程中需要對試驗箱運行溫度、試驗基板不同部位和元器件進行溫度測量。
對于試驗過程中出現(xiàn)的失效，進行目視檢查，必要時進行金相分析，評定失效模式。
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