某電路（lù）板加速可靠性試驗案例
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發布（bù）日期（qī）： 2021.07.15
01某電路板參數和使用條件
某電路板安裝8個無引線片式電容（róng），設計壽命10年，每天通斷電一次（N=3650循環）。使用溫度日循環，平均日循環溫（wēn）度ΔT=40℃。10年後可接受的累積失效率（lǜ）x=0.5%。通過試（shì）驗驗證其（qí）10年（nián）後失效率（lǜ）能否滿足要求。
片式電容物理（lǐ）參數為（wéi）：αC=6.8ppm/℃，h=0.127mm，LD=2.032mm。
電路板基板為低CTE多層板，αS=10.5ppm/℃。
02試驗電路板（bǎn）參數和試驗（yàn）條件
電路板基板的也熱膨脹係數較低，為了加速焊點的疲勞（láo）失效，更換熱（rè）膨脹係數較大（dà）的FR-4多層板，αS=16ppm/℃。每試驗電路板安裝8個片式電容，其工藝與實際（jì）產品相同，共32個試驗電路板參與加速試驗。
試驗條件（jiàn）選定為(0-100)℃的（de）溫度循環，TD=15min，ΔTe=100℃，TSJ=50℃，每天24個試驗循環。
03試驗數據
試驗共進行6400循環，出現（xiàn）17個失效，失效數超過試驗件數量一半，試驗結束。
表1 熱循環試驗失效數據
04數據分析（xī）計算
根據試驗數據表1，計算失效率，可以得到失效率與壽命的關係曲線。
將式（2）轉化為失效率和壽命的關係如下：
式（7）為典型的失效率與壽命的威布爾分布關係式。
通過試驗數據進行（háng）失效率和壽命的威布（bù）爾分布關係曲線擬合，計算（suàn）得到式（7）中β=4，N(50%)=6233，擬合相關係數R2=0.9987，擬合曲線與試驗數據見圖4。
圖4 失效率與循環數N試驗數據與擬合曲線
可以看出試驗數據符合β=4的威布爾分布，平均壽命N(50%)=6233。
試驗為8個器件一組進行，根據（jù）樣本（běn）分組修正公式：
式（shì）中：
β—威布爾分布形狀參（cān）數；
m—一組器件的數量。
根據式(8)，可以計算出試驗條件下（xià）單個CC1820器件的（de）平均壽（shòu）命：N(50%,test)=10483。
根據式(5)，可以計算出疲（pí）勞（láo）延展係數（shù）：ΔT=40℃，c(use)=-0.4739；ΔT=100℃，c(test)=-0.41599。
根（gēn）據式(1)可以計算得到加速試驗下單個（gè）器（qì）件一個循環損傷：ΔD(test)=0.01593。
根據式(3)計算得到經驗係數F=0.7035。
將經驗係數F帶入式(3)，可以計算（suàn）得到使用環（huán）境下：ΔD(use)=0.002563。
根據式(6)可以得到加速試（shì）驗加速係數：=14.01。
根據式(1)，計算得到使用環境下單個器件平均壽命N(50%,use)=146833。
根據（jù）式(8)，計算得到電路板8個一組器件平均壽命N(50%,use)=87308。
根據式(2)，可以計算使（shǐ）用環境下，電路板失效率x=0.5%時，電路板的壽命為N（0.5%,use）=25460。
根據式(2)，同樣可以計算工作環境下使用10年時，電路板失效率x=2.117E-6。
可知電路板工作（zuò）10年時，失效率<0.5%，滿足使用要求。
