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a. 水气渗透入塑封壳内 湿气渗透到树脂和导线间隙之中 b. 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是随着是否施加偏压而变化): a. 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 ) b. 封装时,封装材料掺有杂质或者杂质离子的污染(杂质离子的出现) c. 非活性塑封膜中所使用的高浓度磷 d. 非活性塑封膜中存在的缺陷
模拟热带雨林的环境,确定产品和材料在温度变化时,产品表面产生凝露时的使用 和贮存的适应性。常用于寿命试验、评价试验和综合试验。
交变湿热的技术指标包括:温度、相对湿度、转换时间、交变次数。 注意:产品试验结束后,应对样品有1~2小时的恢复期。
二、环境试验内容
2.5 温度循环
温度循环作为自然环境的模拟,可以考核产品在不同环境条件下的适应能力, 常用于在开发阶段的型式试验、元器件的筛选试验。
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 。
三、环境应力与实效的关系
3.2 湿度对产品的影响
高温高湿条件作用试验样品上,可以构成水汽吸附、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的下降,在一定条件下还会引发各种不同 的失效,是影响电子产品的主要的失效环境。 湿度对产品的影响:腐蚀、离子迁移、扩散、水解、爆裂、霉菌等。
温湿度可靠性概论
Prepared by: Woo.Zheng Date: 2019-10-09
目录
1. 概述 2. 环境试验内容
2.1 高温试验 2.2 低温试验 2.3 恒温恒湿 2.4 交变湿热 2.5 温度循环 2.6 温度冲击 3. 环境应力与失效的关系 3.1 温度应力对产品的影响 3.2 湿度度助产品的影响 3.3 冷热温度对产品的影响 4. 延伸学习---可靠性试验分类及形式
温度循环的技术指标包括:高温温度、高温保持时间、温度下降速率、低温温度、 低温保持时间、温度上升速率、循环次数。
2.6 温度冲击
温度冲击试验的目的是为了在较短的时间内确认产品特性的变化,以及由于构成 元气件的异种材料热膨胀系数不同而造成故障问题。这些变化可以通过将原器件 迅速交替地暴露于高温和超低温的试验环境中观察到。
2.3 恒温恒湿试验
40%以上的产品失效是受到湿度的影响,因此湿度试验在环境试验中必不可少。 常用于寿命试验、评价试验和综合试验。同时在失效分析的验证上其重要作用。 恒温恒湿的技术指标包括:温度、相对湿度、试验时间。 注意:产品试验结束后,应对样品有1~2小时的恢复期。
2.4 交变湿热
举例: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。
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三、环境应力与实效的关系
(接上页) 从进行集成电路塑封工序开始,水气便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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ象,成为制程上最为棘手的问题。工程师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。 铝线中产生腐蚀过程:
冷热冲击试验不同于环境模拟试验,它是通过冷热温度冲击发现在常温状态在难以 发现的潜在故障问题。决定冷热温度冲击试验的主要因素有:试验温度范围、暴露 时间、循环次数、试验样品重量及热负荷等。
温度冲击设备有:两箱冲击、三箱冲击和液槽式冲击三种。
三、环境应力与实效的关系
3.1 温度应力对产品的影响
一、概述(一)
评价产品价值不应仅仅局限于对产品自身功能与性能进行评价。换句话说质量是产品 价值的基础,产品价值取决于其自身质量。产品投放到市场后发生质量问题时,性能 的损坏程度并不直接影响产品成本,对厂家来讲最大损失莫过于品牌信誉的损失。为 了避免这些损失,在产品投放市场之前,就必须要对产品作质量鉴定。环境试验不仅 能够通过模拟试验和产品寿命老化试验对产品进行质量鉴定,同时还是质量保证体系 中必不可少的先决条件。 (举例:环境试验始见于第二次世界大战,当时美军出现了诸如从美国运至东南亚 60%的机载电子设备到达目的地后不能正常使用,将近一半以上的备用电子储备在仓 库时就已经失效等问题引起美军的极大重视。经确认,大多数设备失效问题是起因于 亚洲亚热带多雨潮湿环境下湿热应力混合作用。)
2.2 低温试验
低温试验用于考核产品在低温环境条件贮存和使用的适应性。 常用于产品在开发阶段的型式试验、元器件的筛选试验。
低温试验的技术指标包括:温度、时间、下降速率 (斜率)。 注意:产品从低温箱取出时,由于温度的突变会产品冷凝水。(温度循环、温度冲 击、湿热试验均需注意此事项)
二、环境试验内容
一、概述(二)
环境 试验
二、环境试验内容
2.1 高温试验 恒温恒湿试验箱 产品寿命遵循“10℃规则”,因而高温试验作为最常用的使用,用于元器件和整机
的筛选、老化试验、寿命试验、加速寿命试验、评价试验、同时在失效分析的验证 中有着重要的作用。 高温试验的技术指标包括:温度、时间、上升速率 (斜率)。 注意:产品和元器件的最大耐受温度极限。
三、环境应力与实效的关系
3.3 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。如下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,这些冷热冲击试验环境通常是导致产品失效的主要原因:
当讨论产品寿命时,一般采用“0℃规则”的表达方式。具体应用时,可以表达为 “10℃规则”等,即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1/4。这种规则可以说明温度是如何影 响产品寿命的(导致失效) 。
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、 汽化变形等。