环境试验

（环境试验的图片）
 

(环境测试的描述：)
为了测定、验证或提高产品可靠性而进行的试验称为可靠性试验，它是产品可靠性工作的一个重要环节。
通常，对产品进行可靠性试验的目的如下：
(1)在研制阶段使产品达到预定的可靠性指标。为了使产品能达到预定的可靠性指标，在研制阶段需要对样品进行可靠性试验，以便找出产品在原材料、结构、工艺、环境适应性等方面所存在的问题，而加以改进，经过反复试验与改进，就能不断地提高产品的各项可靠性指标，达到预定的要求。
(2)在产品研制定型时进行可靠性鉴定。新产品研制定型时，要根据产品标准（或产品技术条件）进行鉴定试验，以便全面考核产品是否达到规定的可靠性指标。
(3)在生产过程中控制产品的质量。为了稳定地生产产品，有时需要对每个产品都要按产品技术条件规定的项目进行可靠性试验。此外还需要逐批或按一定期限进行可靠性抽样试验。通过对产品的可靠性试验可以了解产品质量的稳定程度。若因原材料质量较差或工艺流程失控等原因造成产品质量下降，在产品的可靠性试验中就能反映出来，从而可及时采取纠正措施使产品质量恢复正常。
(4)对产品进行筛选以提高整批产品的可靠性水平。合理的筛选可以将各种原因（如原材料有缺陷、工艺措施不当、操作人员疏忽、生产设备发生故障和质量检验不严格等）造成的早期失效的产品剔除掉，从而提高整批产品的可靠性水平。
(5)研究产品的失效机理。通过产品的可靠性试验（包括模拟试验和现场使用试验）可以了解产品在不同环境及不同应力条件下的失效模式与失效规律。通过对失效产品所进行的分析可找出引起产品失效的内在原因（即失效机理）及产品的薄弱环节，从而可以采取相应的措施来提高产品的可靠性水平。
 
环境测试相关的测试项目：
 
1、预处理/潮湿敏感度
 
预处理测试-Pre-con
(1)试验目的：模拟产品在使用之前在一定湿度，温度条件下存储的耐久力，也就是产品从生产到使用之间存储的可靠性。
(2)试验流程：
Step 1:超声扫描
Step 2:高低温循环（可选）
Step 3:烘烤
Step 4:浸泡
Step 5:回流焊
Step 6:超声扫描
(3)失效机制: 封装破裂，分层
(4)参考标准：JESD22-A113、J-STD-020、JESD-47、AEC-Q100等
 
2、温度循环-TCT（偏重于package 的测试）
(1)试验目的：考核电子元器件在短期内反复承受温度变化的能力及不同结构材料之间的热匹配性能。温度循环试验是模拟温度交替变化环境对电子元器件的机械性能及电气性能影响的试验。评估IC产品中具有不同热膨胀系数的金属之间的界面的接触良率。
(2)试验原理：温度循环试验中电子元器件在短期内反复承受温度变化，其结果使电子元器件反复承受热胀冷缩变化，产生因为热胀冷缩而引起的交变应力，这个交变应力会造成材料开裂、接触不良、性能变化等有害影响。对于半导体器件，主要是检验不同结构材料之间的热匹配性能是否良好。它能有效地检验粘片、键合、内涂料和封装工艺等潜在的缺陷；它能加速硅片潜在裂纹的暴露。
(3)参考标准：MIT-STD-883、JESD22-B106、JESD-47、GB-T 2423、IEC 60068等
 
3、热冲击试验-TST（偏重于晶园的测试）
(1)试验目的：考核电子元器件在突然遭到温度剧烈变化时之抵抗能力及适应能力的试验。评估IC产品中具有不同热膨胀系数的金属之间的界面的接触良率。
(2)试验原理：温度的剧烈变化伴随着热量的剧烈变化，热量的剧烈变化引起热变形的剧烈变化，从而引起剧烈的应力变化。应力超过极限应力，便会出现裂纹，甚至断裂。热冲击之后能否正常工作便表明该电子元器件的抗热冲击能力。热冲击试验是温度剧烈变化环境下的试验。在低温地带间断工作的电子元器件会遇到突然遭到温度剧烈变化这种环境条件。伴随而产生的巨大应力可使引线断开、封装开裂等，从而电子元器件的机械性能或电性能发生变化。如：对半导体器件，热冲击可使其衬底开裂、引线封接断开和管帽产生裂纹，以及由于半导体绝缘体机械位移或硅气影响引起电特性的变化。所以必须对电子元器件做热冲击试验。
(3)参考标准：MIT-STD-883、JESD22-B106、JESD-47、GB-T 2423、IEC 60068、EIA-364、MIL-STD-202等
 
4、湿热试验-THB、H3TRB
(1)试验目的：确定电子元器件在高温、高湿度或伴有温度湿度变化条件下工作或储存的适应能力。评估IC产品在高温，高湿，偏压条件下对湿气的抵抗能力，加速其失效进程。
(2)作用机理：高温和高湿度的同时作用，会加速金属配件的腐蚀和绝缘材料的老化。对于半导体器件，如果水汽渗透进管芯，就会引起电参数的变化。例如，使晶体管的反向漏电流变大，电流放大系数不稳定，铝引线被腐蚀。尤其在两种不同金属的键合处或连接处，由于水汽渗入会产生电化学反应，从而使腐蚀速度大大加快。此外，在湿热环境中，管壳的电镀层可能会剥落，外引线可能生锈或锈断。因此，高温高湿度的环境条件是影响器件稳定性和可靠性的重要原因之一。水汽借助于温度以扩散、热运动、呼吸作用、毛细现象等被吸入器件内部。它有直接和间接吸入两种方式。直接吸人主要和温度、绝对湿度、时间有关。温度越高，水分子的  活动能越大，水分子越容易进入器件内部。绝对湿度越大，水分子含量就越多，水分子渗入器件内部的可能性也增大。间接吸人是通过温度的交替变化，使试验样品内的水汽收缩和膨胀，形成所谓“呼吸”而实现的。它主要依赖于温度变化率、温差、绝对湿度和时间。温差的大小决定了“呼吸”程度大小，温度变化率则决定了单位时间内“呼吸”的次数。
(3)参考标准：JESD22-A101、AEC-Q100、GB-T 2423、JESD-47等
 
5、恒定湿热试验-THT
(1)试验目的：为了确定电子元器件在高温、高湿度条件下工作或储存的适应能力。对于半导体器件而言，湿热试验的另一个目的是可以作为一项检漏试验去检查半导体器件的密封性。
(2)试验原理：器件处于恒定湿热条件下时，水汽借助于温度以扩散、热运动、呼吸作用、毛细现象等被吸入器件内部。吸人量主要和温度、绝对湿度、时间有关：温度越高，水分子的活动能越大，水分子越容易进入器件内部；绝对湿度越大，水分子含量就越多，水分子渗入器件内部的可能性也增大。高温和高湿度的同时作用，会加速金属配件的腐蚀和绝缘材料的老化。对于半导体器件，如果水汽渗透进管芯，就会引起电参数的变化。恒定高温高湿度的环境条件会影响器件稳定性和可靠性是本试验的基本原理。   
(3)参考标准：JESD22-A101、AEC-Q100、GB-T 2423、JESD-47、IEC 60068、MIL-STD-202等
 
6、高加速应力试验-UHAST、BHAST
(1)试验目的：评估IC产品在偏压下高温，高湿，高气压条件下对湿度的抵抗能力，加速其失效过程
(2)试验原理：通过施加远超过产品设计规范规定的各种应力,快速地将产品内部的薄弱环节和缺陷激发出来,为改进设计和剔除早期故障提供信息。高加速应力试验的优点是可以得到高可靠的产品,且大大缩短产品研制进度和降低成本。
(3)参考标准：JESD22-A110、AEC-Q100、JESD22-A118、JESD-47等
 
7、功率和温度循环试验-PTC
(1)试验目的：为了确定一个组件能够通过指定的压力测试，预计将在应用质量/可靠性的水平，关注器件内部各种不同介质组件之间结合面在反复加载、卸载偏压条件下所承受的应力和温度影响。
(2)试验原理：反复加载偏压和改变温度，可作为间歇运行寿命的替代测试项目。
(3)参考标准：MIT-STD-750、AEC-Q100、AEC-Q101等
 
8、高压蒸煮试验-PCT
(1)试验目的：用来评价非气密封装器件在水汽凝结或饱和水汽环境下抵御水汽的完整性。评估IC产品在高温，高湿，高气压条件下对湿度的抵抗能力，加速其失效过程。
(2)试验原理：样品在高温、高压、高湿度环境中，以使水汽进入封装体内，暴露出封装中的弱点，如分层和金属化层的腐蚀。该试验用来评价新的封装结构或封装体中材料、设计的更新。
(3)参考标准：JESD22-A102、AEC-Q100、JESD-47等
 
9、低温存储试验（LTST)
 
(1)试验目的：考核低温对电子元器件的影响，确定电子元器件在低温条件下工作和储存的适应性。例如，半导体器件在低温条件下能否正常工作，在低温作用后是否有机械损伤和电参数变化的情况，以及在低温储存的条件下，保持性能的能力等。
(2)试验原理：低温下会使电子元器件的电参数发生变化、材料变脆及零件材料冷缩产生颠力等。使电子元器件处于低温环境下一定时问，考核电子元器件的电参数是否发生变化、材料是否变脆、零件材料冷缩产生应力有多大等，从而确定电子元器件的抗低温能力。
(3)参考标准：MIT-STD-883、JESD22-A108、JESD-47、GB-T 2423、GB-T 2424、IEC 60068、EIA 364等
 
10、高温存储试验（HTST)
 
(1)试验目的：考核高温对电子元器件的影响，确定电子元器件在高温条件下工作和储存的适应性。评估IC产品在实际使用之前在高温条件下保持几年不工作条件下的生命时间。
(2)试验原理：有严重缺陷的电子元器件处于非平衡态，这是一种不稳定态，由非平衡态向平衡态的过渡过程既是诱发有严重缺陷产品失效的过程，也是促使产品从非稳定态向稳定态的过渡过程。这种过渡一般情况下是物理变化，其速率遵循阿伦尼乌斯公式，随温度成指数增加。高温应力的目的是为了缩短这种变化的时间。所以该实验又可以视为一项稳定产品性能的工艺。电子元器件在高温环境中，其冷却条件恶化，散热因难，将使器件的电参数发生明显变化或绝缘性能下降。如：在高温条件下，存在于半导体器件芯片表面及管壳内的杂质加速反应，促使沾污严重的产品加速退化。此外，高温条件对芯片的体内缺陷、硅氧化层和铝膜中的缺陷，以及不良的装片、键合工艺等也有一定的检验效果。
(3)参考标准：MIT-STD-883、JESD22-A103、JESD-47、GB-T 2423、IEC 60068、EIA-364、GJB-150、MIL-STD-202等