现代电子装联质量管理第6章 现代电子装联的可靠性.ppt

　　　　　　可靠性是衡量产品质量的一个重要指标，从其问题的提出到目前得到广泛应用，已有60多年的历史。一个好的产品不仅要具备所需要的性能，而且还要能长期保持其性能，在使用中无故障、少故障，出现故障易修理，功能恢复迅速，使用安全，易于保障。只有那些可靠性好的产品，才能在长期使用中发挥好的使用性能，从而赢得用户。 　　本章首先对可靠性的基本概念及主要数量特征进行介绍，并讨论可靠性设计的主要内容，重点讨论在电子装联中焊点的可靠性试验方法，最后对电子装联可靠性管理进行简要讨论。 　　6.2.1 可靠性的有关概念　　可靠性的有关概念包括：　　(1) 可靠性：指产品在给定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。它是相对于一定载荷条件(Loading Conditions)的概率，所以可靠性一定是指在某种载荷条件下的可靠性。 　　不同的电子产品其载荷条件会有所不同，比如汽车电子系统，它受到的是一种环境冷热周期性的载荷和震动载荷。热循环试验就通过模仿这种热机械载荷，来分析焊点的失效原因。　　载荷条件是指任何加在系统上的、使系统的性能恶化或影响可靠性的条件。载荷是一个广义的概念，包括热冲击、热循环、温度、湿度、电压、电流、机械振动等。 　　(2) 失效：丧失功能或降低到不能满足规定要求的现象。　　(3) 失效模式：失效现象的表现形式，与产生的原因无关，如开路、短路、参数漂移、不稳定等。　　(4) 失效机理：失效模式的物理、化学变化过程，并对导致失效的物理、化学变化提供了解释，如蠕变—应力释放断裂、拉伸断裂、裂纹扩展断裂、电迁移短路，工程上有时也会把原因说成是失效机理。 　　(5) 加速试验：是一种快速试验方法。它是通过采用比设备(这里指焊点)在正常使用中所经受的环境更为严酷的试验环境来实现这一点的。由于使用了更高的应力，在进行加速试验时必须注意不能引入在正常使用中不会发生的失效模式。 　　加速试验主要分为两类，每一类都有明确的目的：　　① 加速寿命试验——估计寿命；　　② 加速应力试验——确定(或证实)和纠正薄弱环节。　　常用的加速试验有：　　① 周期固定的周期性应力试验(如热循环试验、热冲击试验)。　　② 步进应力谱试验。　　③ 渐进应力谱试验。　　④ 高加速寿命试验(Highly Accelerated Life Testing，HALT)(设备级)。 　　⑤ 高加速应力筛选(Highly Accelerated Stress Screen，HASS)(设备级)。　　⑥ 高加速温度和湿度应力试验(Highly Accelerated Stress Tester，HAST)(零件级)。　　注意，在高可靠电子产品生产中用到的环境应力筛选(Environment Stress Screen，ESS)试验，不是加速试验，它是一种消除缺陷焊点的筛选方法。 6.2.2 可靠性衡量指标　　1．可靠度与不可靠度　　可靠度(reliability)是产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率。一般将可靠度记为R，它是时间t的函数，故也记为R(t)，R(t)称为可靠度函数。就概率分布而言，它又叫可靠度分布函数，且是累积分布函数。它表示在规定的使用条件下和规定的时间内，无故障地发挥规定功能而工作的产品占全部工作产品(累积起来)的百分率。因此可靠度R或R(t)的取值范围为　　 0≤R(t)≤1 (6-1) 　　若“产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能”的这一事件(E)的概率以P(E)表示，则可靠度作为描述产品正常工作时间(寿命)这一随机变量(T)的概率分布可写成：　R(t)?=?P(E)?=?P(T≥t) 0≤t≤? 　 (6-2)　　对于不可修复的产品，可靠度的观测值是指直到规定的时间，能完成规定功能的产品数与在该区间开始时刻投入工作的产品数之比，即 　　 (6-3) 　式中：N——开始投入工作产品数； ——到t时刻完成规定功能产品数，即残存数； ——到t时刻未完成规定功能产品数，即失效数。 　　 　　与可靠度相对应的有不可靠度，表示产品在规定的条件下和规定的时间内不能完成规定功能的概率，因此又称为累积失效概率，记为F。累积失效概率F也是时间t的函数，故又称为累积失效概率函数或不可靠度函数，记为F(t)。　　 因为完成规定功能与未完成规定功能是对立事件，按概率互补定理可得：　　 R(t)?+?F(t)?=?1 (6-4)　　 F(t)=1-R(t)?=?P(T?＜t) (6-5) 　　 对于不可修复产品，累积失效概率F(