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Essai de cyclage en température Points principaux

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Essai de cyclage en température Points principaux

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Les facteurs environnementaux ont un impact important sur la fiabilité des produits, et la plupart des défaillances des produits sont causées par des facteurs environnementaux1 Sur près de 20 facteurs environnementaux, l'influence de la température représente environ 40 % de la proportion totale des facteurs environnementaux. Il est donc 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 de l'essai du cycle de température soit optimal. Actuellement, les normes de test du cycle de température sont MIL-STD-883G 1010.8, JESD22-A104-B, etc., mais il existe des différences dans les paramètres de chaque norme, de sorte que l'analyse des paramètres clés du test du cycle de température et la sélection des normes appropriées sont d'une grande importance pour améliorer la fiabilité des produits électroniques et contrôler la qualité des produits.

1.Norme relative à l'essai de cyclage en température

L'essai de cycles de température consiste à placer l'échantillon dans la chambre d'essai à température alternée, de sorte que l'échantillon est soumis à l'action d'une température élevée et d'une température basse qui changent constamment, et les différents coefficients de dilatation thermique des différents matériaux sont utilisés pour déformer l'échantillon sous l'action de la contrainte thermique ; dans le processus d'étirement et d'extrusion continus, les endroits défectueux sont continuellement élargis avec la charge du cycle de température sous l'action de l'augmentation de la contrainte, et finissent par se transformer en défaillance. Par conséquent, les défauts potentiels du produit peuvent être efficacement et suffisamment amplifiés par le test du cycle de température afin d'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.

À l'heure actuelle, 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". la norme militaire MIL-STD-883 a évolué depuis sa création en 1968 jusqu'à la version G d'aujourd'hui, après avoir été améliorée près de 20 fois. À l'origine, elle était principalement destinée aux équipements militaires ; son contenu concerne les essais et le contrôle des matériaux des dispositifs microélectroniques, le contrôle de l'inspection de la conception, l'inspection et le contrôle des processus, le filtrage, l'identification et la cohérence de la qualité, ainsi que d'autres domaines ; l'amélioration de la fiabilité des dispositifs microélectroniques joue un rôle important ; aujourd'hui, la norme MIL-STD-883 a servi de modèle à de nombreuses normes nationales pour les essais de dispositifs microélectroniques hautement fiables

JESD22 est la partie de la norme JEDEC relative au test de stress environnemental, JEDEC est la principale norme de 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 adopté le principe de l'équité, de l'efficacité et de l'économie, et s'efforce d'améliorer la fiabilité des dispositifs microélectroniques, ses principales fonctions comprennent les termes, les définitions, la description et le fonctionnement des caractéristiques des produits, l'emballage, les méthodes d'essai, les fonctions d'aide 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 variera en fonction de l'effet du test, ce qui entraînera de grandes différences dans les propriétés mécaniques de l'échantillon (telles que le coefficient de dilatation thermique, le coefficient de conductivité thermique, le module d'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, la durée d'exposition de l'échantillon à haute ou basse température, le temps de conversion et le nombre de cycles de l'essai sont indiqués dans MIL-STD-883G 1010.8 et JESD22-A104-B, mais il existe certaines différences

(1) Plage de température

En principe, plus la valeur est élevée, 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 est importante, et plus l'efficacité de l'élimination des défaillances précoces est 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 provoquer une défaillance prématurée du produit.

En outre, le test du processus de chauffage et de refroidissement peut facilement produire un phénomène de condensation ou de gel dans les composants ou l'équipement, ce qui donnera à l'échantillon un stress supplémentaire, de sorte que le choix de la plage de température dépend de la situation spécifique du produit, la température d'essai ne peut pas être trop élevée ni trop basse, ne doit pas nuire au produit normal sous la prémisse du choix de la plage de température maximale, généralement entre a 55 ° C ~ +125 ° C.

MIL-STD-883G était à l'origine principalement destinée à l'équipement militaire, de sorte que les réglementations en matière de température sont plus strictes, et JESD22-A104-B est un produit électronique global, relativement parlant, il est plus souple que MIL-STD-883G, MIL-STD-883G3 La plage de température élevée est presque deux fois celle de JESD22-A104-B. Dans le choix de la température, il faut tenir compte de l'environnement opérationnel et de l'utilisation du système, MIL-STD883G 1010.8 dans l'utilisation des 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

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

L'enceinte d'essais est généralement divisée en deux catégories : circulation de l'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 potentielle aux défauts, 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 du cycle de température atteint fondamentalement un état saturé, l'échantillon n'est pas très sensible au changement de température, et le changement de température de l'échantillon accuse un retard important par rapport au changement de température de la chambre d'essai.

3.Conclusions

Sur la base de l'analyse ci-dessus, on peut constater 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 l'équipement militaire, et leur plage de température est plus stricte, tandis qu'une autre norme est destinée aux produits civils, et la température d'essai 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 du cycle de température est l'un des tests les plus efficaces. Il permet non seulement de détecter la fiabilité des propriétés électriques, mécaniques, etc. du produit, mais aussi d'appliquer une certaine contrainte au spécimen pendant le processus de test, de sorte que les défauts potentiels à l'intérieur sont exposés plus rapidement. Lors de la réalisation d'essais de cycles de température, les normes d'essai appropriées doivent être sélectionnées en fonction de la qualité et du volume des échantillons d'essai, de l'utilisation des échantillons, des conditions de fonctionnement de la chambre d'essai et d'autres facteurs, et les paramètres doivent être ajustés sur la base des normes, de manière à augmenter de manière appropriée l'intensité du stress et à raccourcir la durée de l'essai, améliorant ainsi la résistance de l'essai et garantissant la haute qualité et la fiabilité du produit.