《電子設(shè)備可靠性工程》課件電子產(chǎn)品可靠性試驗技術(shù)

電子產(chǎn)品可靠性試驗技術(shù)

(一)一、概述國外：

40年代重視可靠性

50年代調(diào)查分析，統(tǒng)計試驗

60年代失效分析，強調(diào)環(huán)境試驗的重要性

70年代可靠性工程國內(nèi)：

50年代建立環(huán)境適應(yīng)性實驗基地

60年代提出可靠性問題

70年代開展可靠性研究

80年代以后可靠性保證、管理、系統(tǒng)工程

78年電視機的MTBF300~500小時，年返修率95%

從可靠性的發(fā)展歷史看可靠性是戰(zhàn)爭的產(chǎn)物；是產(chǎn)品的重要指標；是企業(yè)的命脈。可靠性工作的發(fā)展一、概述可靠性的兩種思路及產(chǎn)生的原因

1.通過強化試驗保證產(chǎn)品的可靠性

2.從失效機理控制入手保證產(chǎn)品的可靠性不要割裂的看這兩種思路可靠性發(fā)展的歷史機械電子產(chǎn)品的故障原因分類50％以上的故障是各種環(huán)境所致！

產(chǎn)品的環(huán)境條件產(chǎn)品在貯存、運輸和工作過程中遇到的環(huán)境條件一、氣候環(huán)境溫濕度，低氣壓，鹽霧，沙塵，雨淋等二、機械環(huán)境振動，沖擊，碰撞，跌落，靜力載荷等三、生物條件霉菌、昆蟲等四、電磁條件電場、磁場、紫外線輻射等可靠性與環(huán)境是緊密聯(lián)系在一起的！

任何產(chǎn)品都是處在一定的環(huán)境之中，在一定的環(huán)境下使用、運輸和貯存，產(chǎn)品無法擺脫這些環(huán)境的影響。生產(chǎn)階段運輸和貯存階段使用階段?準備階段完成階段事件(使用方案)生產(chǎn)驗收裝卸和公路運輸裝卸和鐵路運輸裝卸和空運裝卸和船運裝卸和后勤支援運輸有遮擋貯存無遮擋貯存工作準備階段工作階段任務(wù)完成階段沖擊(大顛簸、大坑洼)；振動（隨機）沖擊(啟動急移)振動著陸沖擊振動浪的振動和沖擊(正旋)沖擊(大顛簸、大坑洼)；振動（隨機）無無搬運沖擊（跌落/傾倒）高溫、低溫、雨/冰雹、砂/塵高溫、低溫、雨/冰雹、砂/塵低壓熱沖擊(空投)高溫、低溫、雨/冰雹、砂/塵鹽霧高溫、低溫、雨/冰雹、砂/塵鹽霧、太陽輻射、低壓高溫、低溫、鹽霧、霉菌、化學(xué)侵蝕高溫、低溫、雨/冰雹、鹽霧、霉菌、化學(xué)侵蝕、太陽輻射環(huán)境應(yīng)力產(chǎn)生機理（誘發(fā)）環(huán)境應(yīng)力產(chǎn)生機理（自然）產(chǎn)品的壽命剖面可靠性基礎(chǔ)試驗的分類按照施加應(yīng)力的種類：溫度應(yīng)力試驗機械應(yīng)力試驗電應(yīng)力試驗濕度應(yīng)力試驗

按照施加應(yīng)力的方式：機械環(huán)境應(yīng)力試驗氣候環(huán)境應(yīng)力試驗電性能參數(shù)試驗一、概述環(huán)境試驗

環(huán)境試驗是將元器件等暴露在某種環(huán)境中，以此來評價元器件在實際工作環(huán)境中遇到的運輸、儲存、使用環(huán)境條件下的性能。一、概述一、概述環(huán)境試驗?zāi)康?.考核產(chǎn)品在各種環(huán)境條件下的適應(yīng)性和耐受性2.排除早期失效提高產(chǎn)品的質(zhì)量3.為失效分析提供驗證數(shù)據(jù)和有效的信息4.為壽命試驗和加速壽命試驗提供試驗手段環(huán)境試驗的目的和意義一、概述環(huán)境試驗意義1.確定產(chǎn)品在各種環(huán)境條件下工作或貯存時的可靠性，為設(shè)計、生產(chǎn)、使用提供有用的信息。2.充分暴露產(chǎn)品的潛在缺陷，為產(chǎn)品的改進、減少維修費用及保障費用提供信息。3.確認是否符合產(chǎn)品交收的可靠性定量要求。4.發(fā)現(xiàn)—分析—糾正的循環(huán)過程，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量。環(huán)境試驗的目的和意義一、概述應(yīng)用范圍（1）產(chǎn)品的設(shè)計定型驗證試驗（2）可靠性增長試驗（3）用于生產(chǎn)檢查的試驗（例行試驗）（4）用于產(chǎn)品的驗收試驗（5）可靠性壽命試驗（6）研究性試驗和失效分析驗證（7）環(huán)境應(yīng)力篩選試驗（8）產(chǎn)品的極限應(yīng)力試驗環(huán)境試驗的應(yīng)用

研究實際環(huán)境應(yīng)力與產(chǎn)品所能承受的強度的關(guān)系。環(huán)境試驗分類

現(xiàn)場試驗：使用現(xiàn)場進行試驗人工模擬試驗：人工模擬試驗設(shè)備中進行

*從模擬環(huán)境因素分類：單項應(yīng)力試驗，綜合應(yīng)力試驗

*模擬環(huán)境應(yīng)力大小分類：模擬試驗、加速模擬試驗3.天然暴露試驗：樣品長期暴露在天然氣候環(huán)境中定期進行測量及做表面檢查，以了解樣品在天然氣候條件影響下的電參數(shù)、機械性能及外觀變化情況，從而鑒定元器件在該環(huán)境條件下的可靠性，并與人工模擬試驗結(jié)果比較，以確定人工模擬試驗的周期。一、概述環(huán)境試驗詳細分類表一、概述一、概述環(huán)境試驗類型環(huán)境試驗共有約25~30種試驗類型環(huán)境試驗和可靠性試驗試驗類別人工模擬試驗單因素試驗綜合試驗組合試驗氣候條件高低溫、濕度、氣壓、風雨、冰霜機械條件沖擊、碰撞、振動、搖擺、噪聲、恒加速度、跌落生物條件霉菌、有害生物、海洋生物輻射條件太陽輻射、電磁輻射、核輻射化學(xué)活性物硫化氫、二氧化硫、混合氣體、鹽霧、防爆試驗機械活性物沙粒、沙塵一、概述環(huán)境試驗

環(huán)境試驗是檢驗產(chǎn)品對各種環(huán)境應(yīng)力的適應(yīng)性，常用于快速暴露產(chǎn)品缺陷的試驗，是可靠性試驗的主要技術(shù)手段?？煽啃栽囼?/p>

可靠性試驗是對產(chǎn)品進行評價、驗證的各種試驗如增長、篩選、驗收、鑒定、統(tǒng)計等。環(huán)境試驗和可靠性試驗環(huán)境試驗功能適應(yīng)性試驗極限試驗結(jié)構(gòu)完好性試驗可靠性試驗工程試驗統(tǒng)計試驗環(huán)境應(yīng)力篩選可靠性增長可靠性鑒定可靠性驗收暴露缺陷產(chǎn)品驗證一、概述功能適應(yīng)性試驗

當產(chǎn)品在使用環(huán)境條件下極限應(yīng)力水平已知時，給試樣施加在使用中的一個或幾個環(huán)境因素的極限應(yīng)力，檢驗產(chǎn)品的機械、電氣特性。要求產(chǎn)品的工作狀態(tài)不變，性能參數(shù)不超差。環(huán)境試驗和可靠性試驗返回一、概述極限試驗

不斷增加某一個或某幾個環(huán)境應(yīng)力的水平，直至試樣失效為止，但失效模式不變。比較在正常使用時相應(yīng)的環(huán)境因素的應(yīng)力水平，用于確定產(chǎn)品正常使用的安全余度和允許使用最大環(huán)境應(yīng)力范圍。環(huán)境試驗和可靠性試驗返回一、概述結(jié)構(gòu)完好性試驗在產(chǎn)品使用環(huán)境條件下極限應(yīng)力水平已知時，給試驗樣品施加該應(yīng)力，考核產(chǎn)品能否承受這樣大的應(yīng)力水平，而結(jié)構(gòu)不發(fā)生損壞；或者考核產(chǎn)品在低于正常使用極限應(yīng)力的應(yīng)力水平下使用的潛在能力，驗證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是否已經(jīng)達到最低的安全余度要求。這種試驗要求試樣在試驗中或應(yīng)力去掉后結(jié)構(gòu)完好，電氣、機械性能正常，不允許有結(jié)構(gòu)失效或潛在的結(jié)構(gòu)失效現(xiàn)象。環(huán)境試驗和可靠性試驗返回一、概述篩選試驗的目的通過檢驗剔除不合格的或有可能早期失效的產(chǎn)品，消除在早期失效期發(fā)生的產(chǎn)品缺陷及不良問題，提高產(chǎn)品的使用可靠性。篩選試驗的內(nèi)容常規(guī)條件篩選試驗、老化篩選試驗或環(huán)境應(yīng)力篩選試驗（包括機械應(yīng)力、電應(yīng)力、熱應(yīng)力、嚴寒等）。篩選試驗的方法規(guī)定條件下的目視檢查、功能測量、參數(shù)檢測、密封性檢查等。篩選試驗返回一、概述可靠性增長試驗的定義通過試驗逐步改正產(chǎn)品設(shè)計和制造中的缺陷，不斷提高產(chǎn)品可靠性的過程?？煽啃栽鲩L試驗的特點

a.針對產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)進行

b.改進后產(chǎn)品原來的薄弱環(huán)節(jié)不重現(xiàn)或出現(xiàn)率低于允許的水平

c.驗證條件與原故障發(fā)生的條件一致或更嚴酷可靠性增長試驗的過程

可靠性增長試驗返回（再）設(shè)計故障發(fā)生一、概述鑒定試驗的目的是為了驗證產(chǎn)品的可靠性，確定產(chǎn)品可靠性與設(shè)計要求可靠性的一致性，而不是在于暴露產(chǎn)品的可靠性缺陷，同時鑒定試驗在很大程度上可作為產(chǎn)品定型試驗?？煽啃澡b定試驗方案和試驗內(nèi)容主要是由承制方制定。鑒定試驗返回一、概述驗收試驗的目的確定產(chǎn)品是否符合規(guī)定的可靠性要求。驗收試驗對產(chǎn)品的要求用已交付產(chǎn)品或可交付的產(chǎn)品。驗收試驗的前期工作在系統(tǒng)或設(shè)備的可靠性驗收試驗開始以前，必須對元器件、零部件及設(shè)備完成環(huán)境試驗。驗收試驗返回一、概述環(huán)境試驗和可靠性試驗1.目的不同2.可靠性試驗過程可以不加任何環(huán)境應(yīng)力3.環(huán)境試驗可以不考慮試驗的樣本量和抽樣數(shù)量4.環(huán)境試驗可以確定產(chǎn)品的極限應(yīng)力5.通過提高環(huán)境應(yīng)力對產(chǎn)品進行加速試驗6.可靠性試驗主要通過統(tǒng)計計算評價產(chǎn)品的可靠度。環(huán)境試驗主要用于快速暴露各種環(huán)境條件下產(chǎn)品的缺陷。環(huán)境試驗和可靠性試驗一、概述環(huán)境試驗的發(fā)展歷程1.從模擬自然環(huán)境到創(chuàng)造環(huán)境條件2.通過試驗發(fā)現(xiàn)問題到通過試驗確定問題和不出問題3.單項試驗向組合試驗和綜合試驗發(fā)展4.試驗監(jiān)測技術(shù)的運用和評價方法的改變5.模擬試驗方法（虛擬試驗）6.提高試驗的再現(xiàn)性，摸清試驗與使用之間的關(guān)系環(huán)境試驗的發(fā)展一、概述環(huán)境試驗方法的變化1.模擬自然環(huán)境的變化2.加強的環(huán)境適應(yīng)性試驗3.針對失效機理進行的環(huán)境試驗4.由單項試驗向組合試驗、綜合試驗發(fā)展5.環(huán)境試驗與試驗監(jiān)測技術(shù)運用環(huán)境試驗的發(fā)展一、概述環(huán)境試驗時間的變化1.加大試驗的環(huán)境應(yīng)力，縮短試驗時間2.減少測量和試驗作業(yè)工序所需的時間3.高精度測試與時間的關(guān)系環(huán)境試驗的發(fā)展一、概述環(huán)境應(yīng)力

就是指外界各種環(huán)境對產(chǎn)品的破壞力，如產(chǎn)品在85℃下工作受到的應(yīng)力，比在25℃下工作受到的應(yīng)力大；在高應(yīng)力下工作，產(chǎn)品失效的可能性就大大增加了?？焖俚臏夭钭兓瑢挿秶臏夭?、強烈的振動、沖擊都是環(huán)境應(yīng)力的表現(xiàn)形式。基本知識和術(shù)語一、概述10℃規(guī)則

當討論產(chǎn)品在不同環(huán)境下的使用壽命時，一般采用“10℃”規(guī)則”的表達方式。即當周圍環(huán)境溫度上升10℃時，產(chǎn)品壽命就會減少一半；當周圍環(huán)境溫度上升20℃時，產(chǎn)品壽命就會減少到四分之一。這種規(guī)則可以說明溫度是如何影響產(chǎn)品壽命（失效）。電容器的估計壽命用下述公式表示：

其中，L0表示最高工作溫度下的壽命，Tmax表示最高工作溫度，Ta表示實際環(huán)境溫度。由此可見，如果環(huán)境溫度每升高10℃，電容器壽命將下降一倍?；局R和術(shù)語一、概述環(huán)境試驗的發(fā)展歷程環(huán)境試驗?zāi)康摹⒁饬x應(yīng)用范圍環(huán)境試驗和可靠性試驗的不同環(huán)境試驗的基本概念本章小結(jié)二、環(huán)境試驗標準國標GB2421“電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程總則”國標GB2422“電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗術(shù)語”國標GB2423.1-.55為試驗方法國標GB2424.1-.25為試驗導(dǎo)則國標GB/T4796“環(huán)境參數(shù)分類及其嚴酷程度分級”國軍標GJB-150.1-25“軍用設(shè)備環(huán)境試驗方法”國軍標GJB367.2“軍用通信設(shè)備通用技術(shù)條件環(huán)境試驗方法”國際電工委員會標準IEC-68“可靠性環(huán)境試驗”美國軍用標準MIL-STD-810“環(huán)境試驗手冊”電子類環(huán)境試驗標準二、環(huán)境試驗標準國標提供的55種環(huán)境試驗方法的其中4種GB2423.1試驗A：低溫試驗方法GB2423.2試驗B：高溫試驗方法GB2423.3試驗Ca：恒定濕熱試驗方法GB2423.4試驗Db：交變濕熱試驗方法國軍標的部分環(huán)境試驗標準GJB150.1軍用設(shè)備環(huán)境試驗方法總則GJB150.3軍用設(shè)備環(huán)境試驗方法高溫試驗GJB150.4軍用設(shè)備環(huán)境試驗方法低溫試驗GJB150.5軍用設(shè)備環(huán)境試驗方法溫度沖擊試驗GJB150.6軍用設(shè)備環(huán)境試驗方法溫度-高度試驗GJB367.2軍用通信設(shè)備通用技術(shù)條件環(huán)境試驗方法電子類環(huán)境試驗標準二、環(huán)境試驗標準了解標準國標（GB2421~4、GJB360）與IEC是設(shè)備和元器件的通用標準；2.軍標（GJB150、MIL810）是設(shè)備環(huán)境試驗標準；3.國家標準（GB、JIS、BS）、協(xié)會標準（IPC）；4.企業(yè)標準是已經(jīng)過裁剪的，針對企業(yè)產(chǎn)品的標準；5.標準中不能說哪個更好、更有效的保證可靠性；6.一般來說最嚴酷的環(huán)境試驗標準是汽車工業(yè)和宇航企業(yè)的標準電子類環(huán)境試驗標準二、環(huán)境試驗標準電子類環(huán)境試驗標準1957年9月，六家印制板企業(yè)建立了“印制電路協(xié)會”，英文為InstituteofPrintedCircuits,簡稱IPC。后來由于成員增加，涉及范圍擴大，因而于1977年改名為TheInstituteforInterconnectingandPackagingElectronicCircuits，即“電子電路互連與封裝協(xié)會”。1998年，再次改名為AssociationConnectingElectronicsIndustries(電子互聯(lián)行業(yè)協(xié)會)，但簡稱一直不變。至2000年5月，IPC已有2643個會員，會員中有印制板制造和電子制造服務(wù)(EMS)商(約36%)二、環(huán)境試驗標準國標總則確定的字母意義

1.組成本系列標準的試驗方法用大寫字母命名（部分）

A：低溫

B：高溫

C：恒定濕熱

D：交變濕熱

E：沖撞（例如沖擊和碰撞）

2.系列標準試驗中的擴充用小寫字母細分試驗

Ea：沖擊Ec：傾跌

Eb：碰撞Ed：自由跌落國標中試驗方法和導(dǎo)則的意義

1.導(dǎo)則可以看成某類試驗的教科書，含有“是什么，為什么”

2.試驗方法可以看作“如何做、怎樣做”的意思電子類環(huán)境試驗總則二、環(huán)境試驗標準實驗步驟（1）預(yù)處理——為消除或部分消除試驗樣品以前經(jīng)歷的各種效應(yīng)，在條件試驗前對試驗樣品所做的處理。（2）初始檢測——目的是保留試驗前的技術(shù)參數(shù)，用于試驗后的比較。（3）試驗——把試驗樣品暴露在試驗環(huán)境中，以確定這些條件對試驗樣品的影響。（4）恢復(fù)——在條件試驗之后，最后檢測之前，為使試驗樣品的性能穩(wěn)定所做的處理。（5）中間檢測——中間過程的參數(shù)測試。（6）重復(fù)（3）～（5）（7）最終檢測——試驗結(jié)束的參數(shù)測試電子類環(huán)境試驗總則二、環(huán)境試驗標準環(huán)境試驗的順序所謂試驗順序，是指對同一產(chǎn)品進行二種或二種以上的單因素人工模擬試驗時，應(yīng)先進行什么試驗，后進行什么試驗。試驗順序通常對試驗結(jié)果是有影響的，如果選擇不當會造成試驗結(jié)果不真實，甚至造成試驗中斷，所以必須合理的確定試驗順序。環(huán)境試驗的順序安排二、環(huán)境試驗標準GB對進行這些試驗的順序安排

GB2421的第七條規(guī)定了氣候試驗順序氣候試驗的順序主要適用于各類元件，為了在有要求時加以使用，一般認為低溫、高溫、低氣壓和交變濕熱試驗之間有一定的聯(lián)系，并稱之為氣候順序。

高溫；交變濕熱（上限溫度55℃的試驗Db的第1個循環(huán)）；低溫；低氣壓（有要求時）；交變濕熱（上限溫度55℃的試驗Db的其余循環(huán)）；這些試驗之間的時間間隔應(yīng)不大于3h，但交變濕熱試驗第一循環(huán)與低溫試驗之間的時間間隔除外，這一時間間隔包括恢復(fù)時間在內(nèi)應(yīng)不大于2h。測量通常只在氣候順序的開始和結(jié)束時進行，另有規(guī)定者除外。環(huán)境試驗的順序安排二、環(huán)境試驗標準GJB150.1的附錄A“環(huán)境試驗順序表”A組——地面設(shè)備（包括海軍海岸用設(shè)備）；

A1——一般基地（隱蔽的）全部地面設(shè)備，但不包括電子與通訊設(shè)備，或飛機和導(dǎo)彈的地面支援設(shè)備；

A2——一般基地（不隱蔽的）全部地面設(shè)備，但不包括電子與通訊設(shè)備，或飛機和導(dǎo)彈的地面支援設(shè)備；

A3——飛機和導(dǎo)彈的地面支援設(shè)備，包括飛機場室外設(shè)備，導(dǎo)彈發(fā)射架，維修用地面設(shè)備和檢查設(shè)備等，但不包括電子設(shè)備；

A4——全部類型的通訊和電子設(shè)備及有電路的設(shè)備（隱蔽的）；

A5——全部類型的通訊和電子設(shè)備及有電路的設(shè)備（不隱蔽的）；B組——空用設(shè)備（系指安裝在飛機和直升飛機上的設(shè)備及空中發(fā)射和地面發(fā)射導(dǎo)彈上的設(shè)備）C組——海用設(shè)備環(huán)境試驗的順序安排二、環(huán)境試驗標準GJB150.1的附錄A“環(huán)境試驗順序表”環(huán)境試驗的順序安排試驗方法A組A1A2A3A4A5低氣壓（高度）11133高溫22222低溫44311溫度沖擊5【1】5【1】5【1】5【1】5【1】溫度-高度太陽輻射3【1】3【1】4【1】4【1】4【1】淋雨8【1】8711【1】11濕熱9981212霉菌101091313鹽霧11【1】111014【1】14沙塵7【1】7117【1】7爆炸性大氣128【1】8【1】浸漬66666加速度振動1313141010噪聲沖擊12121399【1】有限用途試驗二、環(huán)境試驗標準試驗順序?qū)Ξa(chǎn)品的影響1.濕熱試驗后低溫試驗濕度試驗會讓產(chǎn)品的縫隙存有水，低溫結(jié)冰時會擴大縫隙。2.振動與濕度的關(guān)系振動導(dǎo)致兩種材料的結(jié)合縫隙擴大，濕熱試驗水汽更容易進入。3.濕熱試驗后溫度循環(huán)的影響濕熱后殘存的水汽在溫度循環(huán)加電工作時，容易形成電解，導(dǎo)致離子遷移。環(huán)境試驗順序的影響二、環(huán)境試驗標準環(huán)境試驗的階段應(yīng)力階段試驗?zāi)康脑囼炋攸c試驗要求研發(fā)鑒定發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，盡快改進產(chǎn)品高應(yīng)力、短時間無故障中試考察產(chǎn)品是否達到基本的可靠性水平中應(yīng)力、中時間無設(shè)計故障批量生產(chǎn)生產(chǎn)工藝條件的穩(wěn)定性低應(yīng)力、短時間不允許故障大量發(fā)生驗收試驗確定產(chǎn)品可靠性是否與設(shè)計一致，計算產(chǎn)品的MTBF是否滿足交收低應(yīng)力、長時間按制定的要求二、環(huán)境試驗標準環(huán)境試驗的階段內(nèi)容階段材料和內(nèi)容常用的環(huán)境條件開發(fā)階段元件、器件高溫、低溫集成電路高溫、靜電連接器高溫、低溫、溫度沖擊、濕熱PCB板濕熱、濕熱加電、氣體腐蝕生產(chǎn)階段焊接材料溫度沖擊、機械振動樹脂材料高溫、溫度沖擊器件、集成電路靜電防護成品階段環(huán)境適應(yīng)性高溫、低溫、溫度沖擊、濕熱老化高溫加電耐久性高溫+時間二、環(huán)境試驗標準例：1000uF/25V；105℃的電解電容器的比對試驗1.試驗條件：溫度：100℃；步進溫度：5℃；最高溫度：115℃；時間：每點溫度200小時；應(yīng)力：直流電壓18V；紋波電壓5V。2.測試要求：測試時間：200小時；測試內(nèi)容：容量、漏電流、損耗3.外觀檢查：密封性、外殼損傷、標記、漏液、外殼鼓起4.開封檢查：材料、膜厚、引線、工藝生產(chǎn)中常用的試驗二、環(huán)境試驗標準主要的環(huán)境試驗標準環(huán)境試驗總則和導(dǎo)則的意義試驗順序和試驗步驟對產(chǎn)品的影響環(huán)境試驗的階段應(yīng)力和常用的試驗本章小結(jié)三、環(huán)境應(yīng)力對產(chǎn)品的影響溫度應(yīng)力對產(chǎn)品的影響溫度應(yīng)力失效環(huán)境應(yīng)力條件敏感元件和材料分類(原因)失效模式老化抗拉強度老化絕緣強度老化溫度+時間塑料、樹脂化學(xué)變化熱分解溫度塑料、樹脂高溫氧化氧化層的結(jié)構(gòu)溫度連接點材料、連接器熱擴散引線斷裂溫度+時間異金屬連接部位擊穿內(nèi)在的短路，絕緣性差高溫（200~400℃）銀,金,銅,鐵,鎂,鎳,鉛,鈀,鉑,鉭,鈦,鎢,鋁半導(dǎo)體損壞熱點、參數(shù)漂移溫度、電壓、電子能非均質(zhì)材料電遷移引線斷開斷裂溫度+電流（密度為106A/cm2）例如：鎢,銅,鋁（特別是集成電路中的鋁引線）三、環(huán)境應(yīng)力對產(chǎn)品的影響溫度應(yīng)力對產(chǎn)品的影響溫度應(yīng)力失效環(huán)境應(yīng)力條件敏感元件和材料分類(原因)失效模式金屬遷移短路溫度+應(yīng)力+時間銀、鉍、鎘、鋁、鉛、錫、鋅金屬蔓延疲勞，損壞溫度+應(yīng)力+時間彈簧，結(jié)構(gòu)元件軟化、熔化汽化扭曲溫度金屬，塑料，熱保險絲金屬脆化損壞、斷裂低溫體心立方晶體（例如銅，鉬，鎢）和密排立方晶體（例如鋅，鈦，鎂）及其合金塑料脆化損壞、爆裂低溫+低濕度低彈性的非晶體（例如苯乙烯，丙烯酸甲酯）、密封圈焊劑流動噪聲，連接不實低溫特別是連接到印刷電路板上的元件（例如開關(guān)，連接器件）三、環(huán)境應(yīng)力對產(chǎn)品的影響高溫導(dǎo)致的橫向剪切力●原因：塑料和硅芯片的熱膨脹系數(shù)相差太大，約1個數(shù)量級。塑料：25ppm/℃（ppm=10-6），硅2.3ppm/℃

樹脂環(huán)氧大約為21～68ppm/℃；硅酮21～25ppm/℃。●條件：溫度變化環(huán)境，如：溫循、溫沖、焊接工藝的波峰焊、再流焊、氣流焊。例如：以芯片面積為5X5（mm2）為例，對角線長度最長，所受的應(yīng)力最大，中心到角的長為3.58mm，在-65℃~150℃的溫度循環(huán)中，塑料要移動19μm，而芯片的頂角只移動1.9μm。溫度應(yīng)力對產(chǎn)品的影響◆危害：這種應(yīng)力對芯片表面產(chǎn)生剪切力，造成對芯片表面粘附力弱的金屬化向芯片中心滑移，其結(jié)果是：1）金屬化鋁條滑移引起短路（上下層或相鄰的鋁條）或鋁條斷折開路2）在各角的鈍化層或多晶硅層甚至硅芯片或介質(zhì)破裂三、環(huán)境應(yīng)力對產(chǎn)品的影響低溫縱向壓力塑料填料石英砂顆粒對芯片表面的局部損傷●原因：塑料樹脂的固化溫度150℃，在0～70℃的正常工作情況下，塑料會對芯片有一個壓應(yīng)力，工作溫度越低壓應(yīng)力越大。在塑料封裝樹脂中一般都加入了石英填料，狀如金字形顆粒，其鋒利的角尖接觸到芯片表面，塑料的壓應(yīng)力傳遞到石英砂角尖壓在芯片上造成了芯片上的局部應(yīng)力損傷?！駰l件：石英填料顆粒直徑大于2μm，在低溫非工作條件下這種壓應(yīng)力更為顯著。●危害：

1）造成金屬化條局部破裂甚至開路或燒斷

2）刺破純化層或介質(zhì)造成層間金屬化短路

3）造成三極管參數(shù)變化溫度應(yīng)力對產(chǎn)品的影響三、環(huán)境應(yīng)力對產(chǎn)品的影響塑料封裝高溫離層（爆米花）現(xiàn)象

表面貼裝器件（SMD）在經(jīng)過再流焊后容易發(fā)生失效，失效現(xiàn)象常表現(xiàn)為開路、半開路或時好時壞，失效原因是封裝塑料發(fā)生熱開裂（這種裂縫發(fā)生在內(nèi)部，用顯微鏡進行外觀檢查時也不可能發(fā)現(xiàn)）。其失效機理是：因表貼器件芯片外面包封的塑料很薄、很少，外部的潮氣容易浸入內(nèi)部。表貼工藝（SMT）是將器件整體加熱而不是只對管腿加熱（例如：波峰焊、烙鐵焊），并且加熱時間長（一般215℃～240℃，時間1～2分鐘）。當封裝體內(nèi)有潮氣，表貼再流焊時，潮氣受熱膨脹（水分子體積可擴大40倍），造成封裝塑料開裂。開裂的發(fā)生與塑料體內(nèi)含濕量、芯片尺寸、塑料包封的厚度，管腳引線與塑料的粘合狀況以及再流焊時受到的溫度沖擊等因素有關(guān)。溫度應(yīng)力對產(chǎn)品的影響三、環(huán)境應(yīng)力對產(chǎn)品的影響高溫大電流造成的電遷移

互連引線中通過大電流密度時，靜電場力驅(qū)動電子由陰極向陽極運動。高速運動的電子與金屬原子發(fā)生沖量交換，原子受到強烈的電子沖擊力，這就是電遷移理論中的電子風力Fwd。實際上，金屬原子還受靜電場力Fei的作用，如圖1所示。當互連引線中的電流密度較高時，向陽極運動的大量電子碰撞原子，使得所產(chǎn)生的電子風力Fwd大于靜電場力Fei（圖1）。因此，金屬原子受到電子風力的驅(qū)動，產(chǎn)生了從陰極向陽極的受迫的定向擴散，即發(fā)生了金屬原子的電遷移（圖2）高溫對產(chǎn)品的影響陽極陰極電子流圖1電遷移作用力的示意圖FeiFwd圖2金屬原子電遷移示意圖三、環(huán)境應(yīng)力對產(chǎn)品的影響熱加速特性

電遷移產(chǎn)生的局部缺陷使得引線的導(dǎo)電面積減小，電流密度增加，形成電流聚集。電流聚集引起了焦耳熱效應(yīng)，使引線局部溫度升高，并產(chǎn)生溫度梯度。由于原子的擴散與溫度相關(guān)，因此，產(chǎn)生了熱應(yīng)力。熱應(yīng)力梯度與電遷移方向相同，加大電遷移驅(qū)動力，加速電遷移現(xiàn)象。高溫對產(chǎn)品的影響高溫大電流造成的電遷移三、環(huán)境應(yīng)力對產(chǎn)品的影響濕度對產(chǎn)品的影響濕度應(yīng)力失效所使用的環(huán)境條件敏感元件和材料一般分類媒介分類或原因失效模式水汽吸附吸收擴散膨脹絕緣性能變差潮解濕度使用低結(jié)晶度的極性樹脂（例如聚酰胺、聚乙烯醇、酚醛樹脂）封裝、覆蓋或者構(gòu)造元件水解化學(xué)變化溫度+濕度聚碳酸酯、聚酯、聚甲醛、對苯二甲酸丁二酯微細爆裂（細線爆裂，吸氣）濕氣滲透絕緣性能變差潮解濕度、溫濕度循環(huán)冷熱沖擊+濕度溫度循環(huán)+濕度用樹脂覆蓋或者封裝元件遷移離子遷移短路絕緣性能變差濕度+直流電場鉍、鎘、銅、鉛、錫、鋅、銀濕度+直流電場+鹵素離子當與鹵素共存時，發(fā)生遷移的金屬：金、銦、鈀、鉑三、環(huán)境應(yīng)力對產(chǎn)品的影響濕度對產(chǎn)品的影響濕度應(yīng)力失效所使用的環(huán)境條件敏感元件和材料一般分類媒介分類或原因失效模式腐蝕電池腐蝕顏色變化、阻抗增加、開路濕度+與外金屬接觸所形成的電勢連接0.2伏電勢的連接器或需更加仔細選擇電解腐蝕濕度+直流電場例如電阻、封裝集成電路的樹脂、PCB板裂隙腐蝕