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Points principaux du test de cycle de température

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Points principaux du test de cycle de température

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Les facteurs environnementaux ont un grand impact sur la fiabilité des produits, et la plupart des défaillances des produits sont causées par des facteurs environnementaux1 Dans près de 20 facteurs environnementaux, l'influence de la température représente environ 40% de la proportion totale des facteurs environnementaux. Par conséquent, il est essentiel de sélectionner les paramètres appropriés en fonction des caractéristiques de l'échantillon et de la chambre d'essai elle-même, afin que l'effet du test de cycle de température puisse être optimal. Actuellement, les normes du test de cycle de température sont MIL-STD-883G 1010.8, JESD22-A104-B, etc., mais il y a des différences dans les paramètres de chaque norme, donc l'analyse des paramètres clés du test de cycle de température et la sélection des normes appropriées sont d'une grande importance pour améliorer la fiabilité des produits électroniques et surveiller la qualité des produits.

1.Norme relative au test de cycle de température

Le test de cycle de température consiste à placer l'échantillon dans la chambre d'essai avec une température alternée, de sorte que l'échantillon est sous l'action d'une température élevée et d'une température basse changeant constamment, et les différents coefficients de dilatation thermique des différents matériaux sont utilisés pour rendre l'échantillon déformé en raison de l'action de la contrainte thermique ; Dans le processus d'étirement et d'extrusion continus, les endroits défectueux sont continuellement étendus avec la charge du cycle de température sous l'action de l'augmentation de la contrainte, et finalement se développent en défaillance. Par conséquent, les défauts potentiels du produit peuvent être efficacement et suffisamment amplifiés par le test du cycle de température pour éliminer le produit qui est sujet à une défaillance précoce, et le test est principalement utilisé pour les propriétés électriques et les propriétés mécaniques des composants électroniques.

Actuellement, les normes les plus utilisées pour les tests de cycle de température sont MIL-STD-883G 1010.8 et JESD22-A104-B.

MIL-STD-883G est la dernière version de la norme militaire américaine "Microelectronic Device Test Method Standard". norme militaire "Microelectronic Device Test Method Standard", MIL-STD-883 depuis son avènement en 1968 s'est développé jusqu'à la version G d'aujourd'hui, après près de 20 fois d'amélioration, initialement principalement pour l'équipement militaire, son contenu implique le test et le contrôle des matériaux des dispositifs microélectroniques, le contrôle de l'inspection de la conception, l'inspection et le contrôle du processus, le dépistage, l'identification et la cohérence de la qualité et d'autres domaines, l'amélioration de la fiabilité des dispositifs microélectroniques a un rôle important, aujourd'hui, MIL-STD-883 a été utilisé comme un modèle pour de nombreuses normes nationales dans les tests de dispositifs microélectroniques hautement fiables

JESD22 est la partie du test de stress environnemental de la norme JEDEC, JEDEC est le principal organisme de normalisation pour l'industrie microélectronique, c'est une norme développée pour l'industrie microélectronique mondiale De ce point de vue, MIL STD-883 devrait être plus stricte que JEDEC Dans le processus de formulation, JEDEC a toujours pris le principe de l'équité, d'efficacité et d'économie, et s'efforce d'assurer l'interopérabilité des produits, de raccourcir le temps de mise sur le marché des produits, et également de réduire ses coûts de développement Ses principales fonctions comprennent les termes, les définitions, la description et le fonctionnement des caractéristiques des produits, le conditionnement, les méthodes d'essai, les fonctions de soutien à la production, la qualité et la fiabilité des produits, etc.

2.Paramètres clés

Pour les produits électroniques, l'impact du stress environnemental causé par les changements périodiques de température sur l'échantillon varie en fonction de l'effet du test, ce qui entraîne de grandes différences dans les propriétés mécaniques de l'échantillon (telles que le coefficient de dilatation thermique, le coefficient de conductivité thermique, le module de Young), etc.

Dans l'essai de cycle de température, les principaux paramètres affectant l'effet de l'essai sont : la plage de changement de température, le taux de température de la chambre d'essai, le temps d'exposition de l'échantillon à haute ou basse température, le temps de conversion, et le nombre de cycles de l'essai sont donnés dans MIL-STD-883G 1010.8 et JESD22-A104-B, mais il y a certaines différences

(1) Plage de température

La plage de température fait référence à la différence entre la température limite supérieure T et la température limite inférieure T. En principe, plus la valeur est grande, mieux c'est, car plus la température est élevée, plus l'interaction de la contrainte thermique et de la fatigue thermique ajoutée à l'échantillon en même temps est importante, et l'efficacité de l'élimination de la défaillance précoce est également plus élevée, mais pour certains matériaux, lorsque la température atteint une certaine valeur, elle peut induire un mécanisme de défaillance qui n'est généralement pas vu dans le processus de conception, et en raison des différents coefficients de dilatation thermique, lors des essais dans différentes conditions de température, il est facile de faire échouer le produit prématurément.

De plus, le test du processus de chauffage et de refroidissement est facile à produire un phénomène de condensation ou de gel dans les composants ou l'équipement, ce qui donnera à l'échantillon un stress supplémentaire, donc le choix de la gamme de température dépend de la situation spécifique du produit, la température de test ne peut pas être trop élevée ni trop basse, ne doit pas nuire au produit normal sous la prémisse de choisir la gamme de température maximale, généralement entre un 55 ° C ~ +125 ° C.

En raison des différents objets de l'application originale de la norme, la gamme de température n'est pas le même MIL-STD-883G a été à l'origine principalement pour les équipements militaires, de sorte que les règlements de température sont plus strictes, et JESD22-A104-B est un produit électronique mondial, relativement parlant, il est plus détendu que MIL-STD-883G, MIL-STD-883G3 La gamme de température élevée est presque deux fois celle de JESD22-A104-B. Dans la sélection de la température, devrait considérer l'environnement d'exploitation et l'utilisation du système, MIL-STD883G 1010.8 dans l'utilisation de produits électroniques civils lorsque la température est fixée à 55 ° C ~ +125 ° C. Le choix de la température a un impact sur le nombre de cycles de l'essai et le choix du modèle.

(2) Taux de changement de température

Le taux de chauffage et le taux de refroidissement de la chambre d'essai sont liés au mode de refroidissement dans la boîte, si la méthode de refroidissement par circulation d'air est directement adoptée, alors le taux de chauffage est limité à 5 ~ 10 °C / min ; Si c'est l'azote liquide pour le refroidissement, la valeur est de 25 ~ 40 °C / min cycle de température domestique.

La chambre d'essai est généralement divisée en deux catégories : circulation d'air et refroidissement à l'azote liquide. Les différentes méthodes de refroidissement des chambres d'essai font que les normes diffèrent lorsqu'il s'agit de spécifier le taux de changement de température.

En général, l'augmentation du taux de changement de température est propice à l'excitation de l'exposition aux défauts potentiels, plus le taux de changement de température est élevé, plus l'intensité du test est forte, plus il est facile d'exciter le défaut de l'échantillon ; Cependant, lorsque le taux de changement de température atteint une certaine valeur, l'intensité du test de cycle de température atteint fondamentalement un état de saturation, l'échantillon testé n'est pas très sensible au changement de température, et le changement de température de l'échantillon accuse un retard significatif par rapport au changement de température de la chambre de test.

3.Conclusions

Sur la base de l'analyse ci-dessus, on peut voir que les raisons de la différence dans la formulation des paramètres de la norme se manifestent principalement dans les aspects suivants :

Les différents objets applicables de la norme MIL-STD-883G étaient à l'origine principalement utilisés dans les équipements militaires, et leur plage de température est plus stricte, tandis qu'une autre norme est destinée aux produits civils, et la température de test est relativement faible.

Les différentes méthodes de refroidissement de la chambre d'essai entraînent des taux de changement de température différents, et la méthode de refroidissement par circulation d'air fait que le taux de changement de température spécifié est nettement inférieur aux autres.

Pour les produits électroniques, le test de cycle de température est l'un des tests les plus efficaces, qui permet non seulement de détecter la fiabilité des propriétés électriques, des propriétés mécaniques, etc. du produit, mais aussi d'appliquer une certaine contrainte à l'échantillon pendant le processus de test, de sorte que les défauts potentiels à l'intérieur sont exposés plus rapidement. Lors de la réalisation des tests de cycle de température, les normes de test appropriées doivent être sélectionnées en fonction de la qualité et du volume des échantillons de test, de l'utilisation des échantillons, des conditions de fonctionnement de la chambre de test et d'autres facteurs, et les paramètres doivent être ajustés sur la base des normes, afin d'augmenter de manière appropriée l'intensité de la contrainte et de raccourcir le temps de test, améliorant ainsi la résistance du test et garantissant la haute qualité et la fiabilité du produit.