缺陷与应力激发关系饼图

在假设一个特定的产品,其缺陷与应力激发关系可以通过饼图7.3表示。不同的产品会有些不同。为清晰描述,并没有包括所有的应力。图7.3所示的是通过应力将潜在的缺陷暴露出来【6】。如本假设的产品,有许多潜在的缺陷并不能够由单一的应力激发出来,比如说焊锡锡珠溅在线路上,并连在线路上,但是烤机和电压循环并不能够使其断落,但是振动就可能使其凋落,热冲击也有一些可能可以使焊锡松动下来。另外,为了能够发现这个缺陷,这个锡珠要能够看到或者是听到(比如小颗粒噪音检测器)或者是电路或是结构功能检测出某些变化。需要提醒的是一些缺陷只有在应力激发情况下可以观察到而在一般环境测试无法发现的。已经有许多案例中看到有些缺陷只有在特定的应力环境下比如低温、6轴向振动才会发现。另外一个例子是化学特性的潜在缺陷在高温下发生化学反应是缺陷才会显现出来,而通过振动、机械冲击或者是离心力等对发现这样一种缺陷完全没辙。所以必须选取应力来激发潜在缺陷成为可以在施加应力和撤去应力后还能够发现的故障。
 缺陷与应力激发关系饼图
请注意,这个饼图随着岁月变化而变化,在1981年画的图中,烤机是一个很大的圆,这是由于元件不如今天那么可靠。今天标准元件的故障率至少比1980年时候的元件低了四个数量级以上。烤机还是和以前一样有效,但是在电路板或高度集成的组装的所有缺陷中能够被烤机发现的就少了四个数量级别。今天还有一些产品由于误导和歪曲要加强烤机,而不是因为它发现的缺陷和所需成本可以接受。在电路板或高度集成的组装中,其它筛选方式比如全轴向振动和高速热冲击比烤机发现缺陷更有效率。因此,许多领先的公司都抛弃烤机方式而钟情更有效的筛选方式。一个人必须要不断问这么一个问题:“我应该如何激发缺陷,如何发现它们?”用了不对的应力不管测试多长的时间和多贵都会毫无结果。
在做了不下100个不同产品的HALT和HASS之后,作者发现,全轴振动可以发现比其它在单一应力上更多的缺陷。如果只可以使用一种应力,那么它是不二之选。但是需要说明的是没有一种应力可以称为最有效的。必须考虑到每种缺陷类型以及什么样的应力能够激发,什么样的应力组合和测试可以发现缺陷。通常需要同时使用几种应力以提高筛选的效率。不仅仅是因为组合应力比按顺序施加应力有效,同时组合应力运用现代最先进的设备可以大大降低成本。
同样注意到全轴振动和高速温变热冲击组合同时使用时能够激发和发现比它们单独使用更过缺陷。在疲劳累积损伤方面有一些例子显示单独使用某些应力会比组合应力的效果更好一些,特别时对一些SMT元件的焊点疲劳,在某种程度温度循环和振动单独使用时会更快一些,当然组合应力也可以到达这样目的,只是要还的时间相对要长。
7.3在虚线包含内但在实线外的面积表示的是只有组合应力才能发现。这个面积是相当大的,因为许多缺陷只有在组合应力的激发下才会显现出来(参考第三章关于组合激发的例子)。在19个不同的领域的33家公司的47个产品HALT的结果在参考文献【7】有所论述,不同应力发现缺陷的比例如表7.1所示,其中列举的顺序也是施加应力的顺序,这个顺序尤为重要。
7.1 每种应力发现缺陷的比率
应力
比率
低温
14
高温
17
快速温变循环
4
全轴振动
45
温度和振动组合
20
 
注意到尽管全轴振动在快速温变循环后面才做,但是它发现缺陷的比率比其还是要高。这个结果在一定程度上是每个应力发现缺陷的数量,而不管它是什么时候被激发出来的。如此说来,如果在完成了快速温变循环就结束HALT,那么只是找到了所有缺陷的35%而已。这就再次说明了应用应力组合的必要性,同时从广义角度来看快速温变循环并不是最有小的筛选方式。
在一家公司没有正式公开的论文中,大卫.杰德热哲斯基(Dave Jedrzejewski)和矩阵科技公司给出了应用在大型电路系统中的不同应力发现缺陷的比率。
 
7.2应力与缺陷的比率
应力
比率
快速温变冲击
12
极限高温
13
极限低温
29
快速温变循环温度和振动组合
46

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一个有趣现象是低温发现的问题要多过高温发现的问题,这在现今机械电子系统非常典型。同样如果没有温度和全轴向振动的组合,46%的故障将无法发现。

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可靠性动态

使用何种应力

2006-12-15 18:43:38

可靠性动态

物理失效模式结论

2006-12-15 18:46:27

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