Puntos principales de la prueba de ciclos de temperatura

Puntos principales de la prueba de ciclos de temperatura

Los factores ambientales tienen un gran impacto en la fiabilidad de los productos, y la mayor parte de los fallos de los productos se deben a factores ambientales1 En casi 20 factores ambientales, la influencia de la temperatura representa alrededor del 40% de la proporción total de factores ambientales. Por lo tanto, es esencial seleccionar los parámetros adecuados en función de las características de la muestra y de la propia cámara de prueba, para que el efecto de la prueba de ciclo de temperatura pueda ser óptimo. En la actualidad, las normas de prueba de ciclo de temperatura son MIL-STD-883G 1010.8, JESD22-A104-B, etc., pero existen diferencias en los parámetros de cada norma, por lo que el análisis de los parámetros clave de la prueba de ciclo de temperatura y la selección de las normas adecuadas son de gran importancia para mejorar la fiabilidad de los productos electrónicos y controlar la calidad de los productos.

1.Norma de ensayo de ciclos de temperatura

La prueba de ciclo de temperatura consiste en colocar la muestra en la cámara de prueba con temperatura alterna, de modo que la muestra está bajo la acción de cambio constante de alta temperatura y baja temperatura, y los diferentes coeficientes de expansión térmica de diferentes materiales se utilizan para hacer que la muestra se deforme debido a la acción de la tensión térmica; En el proceso de estiramiento y extrusión continua, los lugares defectuosos se expanden continuamente con la carga del ciclo de temperatura bajo la acción de aumento de la tensión, y, finalmente, se convierten en fracaso. Por lo tanto, los defectos potenciales del producto pueden ser eficiente y suficientemente amplificada a través de la prueba de ciclo de temperatura para eliminar el producto que es propenso a un fallo prematuro, y la prueba se utiliza principalmente para las propiedades eléctricas y propiedades mecánicas de los componentes electrónicos.

En la actualidad, las normas más utilizadas en las pruebas de ciclos de temperatura son MIL-STD-883G 1010.8 y JESD22-A104-B.

MIL-STD-883G es la última versión de la norma militar estadounidense mIL-STD-883 desde su aparición en 1968 se ha desarrollado hasta la versión G de hoy, después de casi 20 veces de mejora, en un principio principalmente para equipos militares, su contenido implica pruebas de materiales de dispositivos microelectrónicos y control, control de inspección de diseño, inspección y control de procesos, detección, identificación y consistencia de la calidad y otros campos, la mejora de la fiabilidad de los dispositivos microelectrónicos tiene un papel importante, hoy en día, MIL-STD-883 se ha utilizado como modelo para muchas normas nacionales en las pruebas de dispositivos microelectrónicos de alta fiabilidad

JESD22 es la parte de prueba de estrés ambiental de la norma JEDEC, JEDEC es la norma del organismo líder de la industria microelectrónica, es una norma desarrollada para la industria microelectrónica mundial Desde este punto de vista, MIL STD-883 debe ser más estricta que JEDEC En el proceso de formulación de JEDEC siempre ha tomado el principio de equidad, eficiencia y economía, y se esfuerza por garantizar la interoperabilidad de los productos, acortar el tiempo de comercialización de los productos, y también reducir sus costes de desarrollo Sus funciones principales incluyen términos, definiciones, descripción y funcionamiento de las características del producto, embalaje, métodos de prueba, funciones de apoyo a la producción, calidad y fiabilidad del producto, etc.

2.Parámetros clave

Para los productos electrónicos, el impacto del estrés ambiental causado por los cambios periódicos de temperatura en la muestra variará según el efecto de la prueba, lo que dará lugar a grandes diferencias en las propiedades mecánicas de la muestra (como el coeficiente de expansión térmica, el coeficiente de conductividad térmica, el módulo de Young), etc.

En la prueba de ciclo de temperatura, los principales parámetros que afectan al efecto de la prueba son: el rango de cambio de temperatura, la tasa de temperatura de la cámara de prueba, el tiempo de exposición de la muestra de prueba a alta o baja temperatura, el tiempo de conversión y el número de ciclos de la prueba se dan en MIL-STD-883G 1010.8 y JESD22-A104-B, pero hay ciertas diferencias

(1) Rango de temperatura

El rango de temperatura se refiere a la diferencia entre la temperatura límite superior T y la temperatura límite inferior T En principio, cuanto mayor sea el valor, mejor, porque cuanto mayor sea la temperatura, mayor será la interacción de la tensión térmica y la fatiga térmica añadida a la muestra al mismo tiempo, y la eficiencia de sacrificio de fallo prematuro también es mayor, pero para algunos materiales, cuando la temperatura alcanza un cierto valor, puede inducir un mecanismo de fallo que generalmente no se ve en el proceso de diseño, y debido a los diferentes coeficientes de expansión térmica, cuando se prueba bajo diferentes condiciones de temperatura, es fácil hacer que el producto falle prematuramente.

Además, la prueba del proceso de calentamiento y enfriamiento es fácil de producir condensación o fenómeno de heladas en los componentes o equipos, lo que dará a la muestra un estrés adicional, por lo que la elección del rango de temperatura depende de la situación específica del producto, la temperatura de prueba no puede ser demasiado alta ni demasiado baja, no debe dañar el producto normal bajo la premisa de elegir el rango de temperatura máxima, por lo general entre un 55 ° C ~ +125 ° C.

Debido a los diferentes objetos de la aplicación original de la norma, el rango de temperatura no es el mismo MIL-STD-883G fue originalmente principalmente para equipos militares, por lo que las regulaciones de temperatura son más estrictas, y JESD22-A104-B es un productos electrónicos globales, en términos relativos, es más relajado que el MIL-STD-883G, MIL-STD-883G3 El rango de alta temperatura es casi el doble que el de JESD22-A104-B. En la selección de la temperatura, debe considerar el entorno operativo y el uso del sistema, MIL-STD883G 1010.8 en el uso de productos electrónicos civiles cuando la temperatura se establece en 55 ° C ~ +125 ° C. La elección de la temperatura tiene un impacto en el número de ciclos de la prueba y la elección del modelo.

(2) Tasa de cambio de temperatura

La tasa de calentamiento y la tasa de enfriamiento de la cámara de prueba están relacionados con el modo de enfriamiento en la caja, si el método de enfriamiento por circulación de aire se adopta directamente, entonces la tasa de calentamiento se limita a 5 ~ 10 ° C / min; Si se trata de nitrógeno líquido para el enfriamiento, el valor es de 25 ~ 40 ° C / min ciclo de temperatura doméstica.

La cámara de pruebas se divide generalmente en circulación de aire y refrigeración con nitrógeno líquido. Los diferentes métodos de enfriamiento de las cámaras de prueba hacen que las normas sean diferentes al especificar la tasa de cambio de temperatura.

En general, el aumento de la tasa de cambio de temperatura es propicio para la excitación de la exposición potencial de defectos, cuanto mayor sea la tasa de cambio de temperatura, más fuerte es la intensidad de la prueba, más fácil es para excitar el defecto de la muestra; Sin embargo, cuando la tasa de cambio de temperatura alcanza un cierto valor, la intensidad de la prueba de ciclo de temperatura básicamente alcanza un estado saturado, la muestra de prueba no es muy sensible al cambio de temperatura, y el cambio de temperatura de la muestra se retrasa significativamente detrás del cambio de temperatura de la cámara de prueba.

3.Conclusiones

Sobre la base del análisis anterior, puede verse que las razones de la diferencia en la formulación de los parámetros de la norma se manifiestan principalmente en los siguientes aspectos:

Los diferentes objetos aplicables de MIL-STD-883G se utilizaban originalmente sobre todo en equipos militares, y su rango de temperatura es más estricto, mientras que otra norma es para productos civiles, y la temperatura de prueba es relativamente débil.

Los diferentes métodos de refrigeración de la cámara de prueba conducen a diferentes tasas de cambio de temperatura, y el método de refrigeración por circulación de aire hace que la tasa de cambio de temperatura especificada sea significativamente más baja que otras.

Para los productos electrónicos, la prueba de ciclo de temperatura es una de las pruebas más eficaces, que no sólo puede detectar la fiabilidad de las propiedades eléctricas del producto, propiedades mecánicas, etc, sino también aplicar una cierta tensión a la muestra durante el proceso de prueba, de modo que los defectos potenciales en su interior se exponen más rápidamente. Cuando se realizan ensayos de ciclos de temperatura, deben seleccionarse las normas de ensayo adecuadas en función de la calidad y el volumen de las muestras de ensayo, el uso de las muestras, las condiciones de funcionamiento de la cámara de ensayo y otros factores, y los parámetros deben ajustarse sobre la base de las normas, a fin de aumentar adecuadamente la intensidad de la tensión y acortar el tiempo de ensayo, mejorando así la resistencia del ensayo y garantizando la alta calidad y fiabilidad del producto.