电子设备热循环加速可靠性试验策划
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瑞凯仪器
来源：
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发布日期： 2021.07.14
加速可靠性试验是使用相同的损伤机理，比产品使用所需更短的时间去激发失效或累积损伤。加速方法主要包括增加寿命控制变量的量级和增加频次两类。
关键要理解加速试验和被加速的实际使用环境之间的关系，基于适合的损伤、失效机理和服务环境来选择试验类型和试验条件。
电子设备热循环有三种类型：
1）功能循环：模拟实际工作状态，包括元器件内部功耗，外部温度变化、热传导。
2）温度循环：环境温度交替变化，温变率应低于20℃/min，以避免热冲击，温度保持时间推荐大于15min。
3）热冲击循环：温变速率30℃/min以上，热冲击和温度循环失效模式不同，温度循环与热冲击循环的区别。
电子设备焊点疲劳失效检查一般有定期焊点裂纹的目视检查，定期破坏焊点来检查初始强度的降低情况，和监测一些初始电性能变化，如：电阻的增加。
考虑到失效检查的方便性和试验时间限制，推荐使用电性能监测的方法。试验过程中出现电连续性首次中断（电阻大于1000Ω），并且在其后续增加的10%循环内出现9次被确认的中断，即可确认为焊点疲劳失效。
试验方案策划要考虑电子设备的自变量参数，包括设计参数、工艺参数、产品参数、使用环境参数等，具体比如：温度波动、元器件尺寸、热膨胀系数、焊点高度、引线硬度、失效概率等。
评估自变量参数的水平和范围，在不改变失效机理的前提下，尽量提高变量参数范围，缩短加速试验时间。根据自变量参数选值，预估加速可靠性试验预期循环次数和试验时间，使试验经费控制在可接受范围之内。
关于试验样本数量，由于焊点蠕变疲劳失效是概率分布，为了便于统计出合理的测试结果，需要至少32个试验样本。
试验测试板的组装和加工应尽可能和实际产品相同。电子产品存储一年后焊点的焊料晶粒组织会明显粗糙化。试验测试板在加速试验前应该进行热老化和环境应力筛选，推荐在(100-125)℃下，热老化(100-300)h。热老化后的测试板在室温下存储一段时间，以便焊接结构稳固。
试验过程中每个热循环升降温速率不应超过20℃/min，有足够的温度保持时间，使焊点内应力松弛。
试验过程中需要对试验箱运行温度、试验基板不同部位和元器件进行温度测量。
对于试验过程中出现的失效，进行目视检查，必要时进行金相分析，评定失效模式。
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