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Test di ciclicità della temperatura Punti principali

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Test di ciclicità della temperatura Punti principali

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I fattori ambientali hanno un grande impatto sull'affidabilità dei prodotti e la maggior parte dei guasti dei prodotti è causata da fattori ambientali1 In quasi 20 fattori ambientali, l'influenza della temperatura rappresenta circa il 40% della percentuale totale dei fattori ambientali. Pertanto, è essenziale selezionare i parametri appropriati in base alle caratteristiche del campione e della camera di prova stessa, in modo che l'effetto del test del ciclo di temperatura possa essere ottimale. Attualmente, gli standard del test dei cicli di temperatura sono MIL-STD-883G 1010.8, JESD22-A104-B e così via, ma i parametri di ogni standard sono diversi, per cui l'analisi dei parametri chiave del test dei cicli di temperatura e la selezione di standard appropriati sono di grande importanza per migliorare l'affidabilità dei prodotti elettronici e monitorare la qualità dei prodotti.

1.Standard del test dei cicli di temperatura

Il test dei cicli di temperatura consiste nel collocare il campione nella camera di prova a temperatura alternata, in modo che il campione sia sottoposto all'azione di un'alta e di una bassa temperatura che cambiano costantemente; i diversi coefficienti di espansione termica dei vari materiali vengono utilizzati per far deformare il campione a causa dell'azione dello stress termico; nel processo di allungamento ed estrusione continui, i punti difettosi vengono continuamente espansi con il carico del ciclo di temperatura sotto l'azione dell'aumento dello stress, e alla fine si sviluppano in un guasto. Pertanto, i potenziali difetti del prodotto possono essere amplificati in modo efficiente e sufficiente attraverso il test del ciclo di temperatura per eliminare il prodotto che è incline al fallimento precoce, e il test è utilizzato principalmente per le proprietà elettriche e meccaniche dei componenti elettronici.

Attualmente, gli standard più utilizzati nei test sui cicli di temperatura sono MIL-STD-883G 1010.8 e JESD22-A104-B.

MIL-STD-883G è l'ultima versione dello standard militare americano "Microelectronic Device Test Method Standard". mIL-STD-883 dal suo avvento nel 1968 si è sviluppato fino all'attuale versione G, dopo quasi 20 volte di miglioramenti, inizialmente principalmente per le apparecchiature militari, il suo contenuto coinvolge il test e il controllo dei materiali dei dispositivi microelettronici, il controllo di ispezione della progettazione, l'ispezione e il controllo del processo, lo screening, l'identificazione e la coerenza della qualità e altri campi, il miglioramento dell'affidabilità dei dispositivi microelettronici ha un ruolo importante, oggi, MIL-STD-883 è stato utilizzato come modello per molti standard nazionali nel test dei dispositivi microelettronici altamente affidabili

JESD22 è la parte di test di stress ambientale dello standard JEDEC, JEDEC è il principale organismo di standard per l'industria microelettronica, è uno standard sviluppato per l'industria microelettronica globale Da questo punto di vista, MIL STD-883 dovrebbe essere più severo di JEDEC Nel processo di formulazione di JEDEC ha sempre adottato il principio di equità, nel processo di formulazione, JEDEC ha sempre adottato il principio dell'equità, dell'efficienza e dell'economia e si sforza di garantire l'interoperabilità dei prodotti, di abbreviare i tempi di commercializzazione dei prodotti e di ridurre i costi di sviluppo Le sue funzioni principali comprendono termini, definizioni, descrizione e funzionamento delle caratteristiche del prodotto, imballaggio, metodi di prova, funzioni di supporto alla produzione, qualità e affidabilità del prodotto, ecc.

2.Parametri chiave

Per i prodotti elettronici, l'impatto delle sollecitazioni ambientali causate dai cambiamenti periodici di temperatura sul campione varia a seconda dell'effetto del test, che porterà a grandi differenze nelle proprietà meccaniche del campione (come il coefficiente di espansione termica, il coefficiente di conducibilità termica, il modulo di Young), ecc.

Nel test dei cicli di temperatura, i parametri principali che influenzano l'effetto del test sono: l'intervallo di variazione della temperatura, il tasso di temperatura della camera di prova, il tempo di esposizione del campione ad alta o bassa temperatura, il tempo di conversione e il numero di cicli del test sono indicati in MIL-STD-883G 1010.8 e JESD22-A104-B, ma vi sono alcune differenze

(1) Intervallo di temperatura

L'intervallo di temperatura si riferisce alla differenza tra la temperatura limite superiore T e la temperatura limite inferiore T. In linea di principio, più grande è il valore, meglio è, perché più alta è la temperatura, maggiore è l'interazione di stress termico e fatica termica aggiunta al provino allo stesso tempo, e l'efficienza di abbattere i cedimenti precoci è anche più alta, ma per alcuni materiali, quando la temperatura raggiunge un certo valore, può indurre un meccanismo di guasto che generalmente non viene visto nel processo di progettazione; inoltre, a causa dei diversi coefficienti di espansione termica, quando si eseguono prove in condizioni di temperatura diverse, è facile che il prodotto si guasti prematuramente.

Inoltre, il test del processo di riscaldamento e raffreddamento è facile che produca fenomeni di condensazione o di gelo nei componenti o nelle apparecchiature, con conseguenti sollecitazioni aggiuntive per il campione, per cui la scelta dell'intervallo di temperatura dipende dalla situazione specifica del prodotto; la temperatura di prova non può essere né troppo alta né troppo bassa, ma non deve danneggiare il prodotto normale, a condizione che si scelga l'intervallo di temperatura massimo, generalmente compreso tra 55 °C e +125 °C.

A causa dei diversi oggetti dell'applicazione originale dello standard, l'intervallo di temperatura non è lo stesso MIL-STD-883G è stato originariamente principalmente per le attrezzature militari, quindi le norme di temperatura sono più severe, e JESD22-A104-B è un prodotto elettronico globale, relativamente parlando, è più rilassato di MIL-STD-883G, MIL-STD-883G3 L'intervallo di temperatura elevata è quasi il doppio di quella di JESD22-A104-B. Nella scelta della temperatura, si deve considerare l'ambiente operativo e l'uso del sistema, MIL-STD883G 1010.8 nell'uso di prodotti elettronici civili quando la temperatura è impostata a 55 ° C ~ +125 ° C. La scelta della temperatura ha un impatto sul numero di cicli del test e la scelta del modello.

(2) Velocità di variazione della temperatura

La velocità di riscaldamento e la velocità di raffreddamento della camera di prova sono legate alla modalità di raffreddamento della scatola; se si adotta direttamente il metodo di raffreddamento a circolazione d'aria, la velocità di riscaldamento è limitata a 5 ~ 10 °C / min; se si utilizza l'azoto liquido per il raffreddamento, il valore è di 25 ~ 40 °C / min di ciclo di temperatura interna.

La camera di prova è generalmente suddivisa in circolazione d'aria e raffreddamento ad azoto liquido. I diversi metodi di raffreddamento delle camere di prova fanno sì che gli standard siano diversi quando si specifica il tasso di variazione della temperatura.

In generale, l'aumento del tasso di variazione della temperatura favorisce l'eccitazione dell'esposizione al potenziale difetto, più alto è il tasso di variazione della temperatura, più forte è l'intensità del test, più facile è eccitare il difetto del campione; tuttavia, quando il tasso di variazione della temperatura raggiunge un certo valore, l'intensità del test del ciclo di temperatura raggiunge fondamentalmente uno stato di saturazione, il campione di prova non è molto sensibile alla variazione di temperatura e la variazione di temperatura del campione è significativamente in ritardo rispetto alla variazione di temperatura della camera di prova.

3.Conclusioni

Sulla base dell'analisi precedente, si può notare che le ragioni della differenza nella formulazione dei parametri dello standard si manifestano principalmente nei seguenti aspetti:

I diversi oggetti applicabili di MIL-STD-883G sono stati originariamente utilizzati principalmente in apparecchiature militari e il loro intervallo di temperatura è più severo, mentre un altro standard è destinato a prodotti civili e la temperatura di prova è relativamente debole.

I diversi metodi di raffreddamento della camera di prova portano a diversi tassi di variazione della temperatura, e il metodo di raffreddamento a circolazione d'aria rende il tasso di variazione della temperatura specificato significativamente inferiore rispetto agli altri.

Per i prodotti elettronici, il test dei cicli di temperatura è uno dei test più efficaci, in grado non solo di rilevare l'affidabilità delle proprietà elettriche, meccaniche, ecc. del prodotto, ma anche di applicare un certo stress al campione durante il processo di prova, in modo da esporre più rapidamente i potenziali difetti al suo interno. Quando si effettuano i test sui cicli di temperatura, è necessario selezionare gli standard di prova appropriati in base alla qualità e al volume dei campioni di prova, all'uso dei campioni, alle condizioni operative della camera di prova e ad altri fattori, e regolare i parametri sulla base degli standard, in modo da aumentare in modo appropriato l'intensità della sollecitazione e ridurre il tempo di prova, migliorando così la resistenza del test e garantendo l'alta qualità e l'affidabilità del prodotto.