可靠性环境试验.ppt

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1、可靠性环境试验环境应力与失效的关系温度应力对产品的影响湿度对产品的影响冷热温度冲击对产品的影响机械冲击和振动对产品的影响环境应力与失效的关系1温度应力对产品的影响当讨论产品寿命时,一般采用"θ℃规则"的表达方式。具体应用时可以表达为"10℃规则"等，当周围环境温度上升10℃时，产品寿命就会减少一半；当周围环境温度上升20℃时，产品寿命就会减少到四分之一。这种规则可以说明温度是如何影响产品寿命（失效）的。高温对产品的影响：老化、氧化、化学变化、热扩散、电迁移、金属迁移、熔化、汽化变型等低温对产品的影响：脆化、结冰、粘度增大和固化、机械强度的降低、物理性收缩等环境应力

2、与失效的关系2湿度对产品的影响高温高湿条件作用试验样品上，可以构成水气吸附、吸收和扩散等作用。许多材料在吸湿后膨胀、性能变坏、引起物质强度降低及其他主要机械性能的下降，吸附了水气的绝缘材料不但会引起电性能下降，在一定条件下还会引发各种不同的失效，是影响电子产品最主要的失效环境。湿度对产品的影响：腐蚀、离子迁移、扩散、水解、爆裂、霉菌、环境应力与失效的关系湿度引起塑封半导体器件腐蚀的失效：在硅片上集成有大量电子元件的集成电路芯片及其元件通过导线连接起来构成电路。由于铝和铝合金价格便宜，加工工艺简单，因此通常被使用为集成电路的金属线。从进行集成电路塑封工序开始，水气便

3、会通过环氧树脂渗入引起铝金属导线产生腐蚀进而产生开路现象，成为品质工程最为头痛的问题。人们虽然通过各种改善包括采用不同环氧树脂材料、改进塑封技术和提高非活性塑封膜为提高产品质量进行了各种努力，但是随着日新月异的半导体电子器件小型化发展，塑封铝金属导线腐蚀问题至今仍然是电子行业非常重要的技术课题。环境应力与失效的关系铝线中产生腐蚀过程：①水气渗透入塑封壳内→湿气渗透到树脂和导线间隙之中②水气渗透到晶片表面引起铝化学反应加速铝腐蚀的一些因素（铝金属导线腐蚀反应随着是否施加偏压而变化）①树脂材料与晶片框架接口之间连接不够好（由于各种材料之间存在膨胀率的差异）。②封装

4、时，封装材料掺有杂质或者杂质离子的污染（由于杂质离子的出现）。③非活性塑封膜中所使用的高浓度磷。④非活性塑封膜中存在的缺陷。环境应力与失效的关系3冷热温度冲击对产品的影响高温和低温的失效都会反映在冷热温度冲击试验中，冷热冲击试验只是加速了高温和低温失效的产生。下面归纳了实际生产或使用环境中存在的具有代表性的冷热温度冲击环境，这些冷热冲击环境常常是导致产品失效的主要原因。1．温度的极度升高导致焊锡回流现象出现；2．启动马达时周围器件的温度急速升高，关闭马达时周围器件会出现温度骤然下降；3．设备从温度较高的室内移到温度相对较低的室外，或者从温度相对较低的室外移到温

5、度较高的室内；4．设备可能在温度较低的环境中连接到电源上，导致设备内部产生陡峭的温度梯度。在温度较低的环境中切断电源可能会导致设备内部产生相反方向陡峭的温度梯度；5．设备可能会因为降雨而突然冷却；6．当航空器起飞或者降落时，航空器机载外部器材可能会出现温度的急剧变化。环境应力与失效的关系4机械冲击和振动对产品的影响机械冲击和振动主要是针对处于剧烈振动环境中的车用电子设备。可是最近由于一般电子设备也因为其便携化而变得易受振动，因此机械应力的应用范围也广泛了。机械应力所造成的失效主要是连接器、继电器等连接部件，当然对装配工艺不合理的设计也容易引起元器件的脱落和引线短裂

6、，对元器件内部工艺不良的产品会引起开路、短路、间歇连接。加速寿命实验加速寿命试验的目的半导体工艺技术的创新在近几年盲目的推进。此外，由于最近要求缩短产品开发时间作为产品开发产品可靠性处于相同的情况，必须在短时间内知道可靠性特征。基于这种情况下加速的寿命试验是通过最小样品尺寸和最短的测试时间来知道可靠性的方法。JIS标准定义“加速试验”是“为了缩短测试时间执行比标准条件更严酷的条件下进行的测试”。在严酷的条件下进行测试可用少点样品在短时间内预测市场失效率，因而减少要求的时间和费用证实可靠性。加速寿命实验4.3.2温度加速温度对半导体的寿命影响是很大的，因此使用温度加

7、速寿命的加速试验的最常见的方法。温度应力基于的反应是由空气统一，空气模型被广泛用于半导体产品寿命预测这种空气模型公式表示如下：：寿命Ea：活化能(eV)T：绝对温度(K)A：常量k：波尔兹曼系数上述公式显示半导体寿命取决于半导体受到的温度。加速的测试利用这一特性被称为温度加速测试不过例如一些因为热载体的影响导致的失效(高能源载体产生的电场捕捉的栅氧化膜的现象)可能有负面的活化能值。当加速这些类型的失效，作为温度测试增加试验效果是减少的。加速寿命实验4.3.3温湿度加速大规模集成电路在高温高湿环境为了解暴露在高温、高湿下进行测试半导体的寿命。高温高湿偏压测试，蒸汽

8、压力测试，