專利名稱：智能電表液晶器件可靠性關(guān)鍵故障特征的測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能電表技術(shù)，特別是一種智能電表液晶器件的關(guān)鍵故障特征的測定方法。
背景技術(shù)：
常規(guī)意義的產(chǎn)品可靠性強(qiáng)化測試采用強(qiáng)化環(huán)境應(yīng)力，快速激發(fā)產(chǎn)品潛在缺陷使其以故障形式表現(xiàn)出來，通過故障原因分析、失效模式分析和改進(jìn)措施來消除缺陷，提高產(chǎn)品可靠性，并大幅度地提高試驗(yàn)效果。其主要應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，快速暴露裝備設(shè)計(jì)缺陷以便及時(shí)實(shí)施改進(jìn)，使產(chǎn)品可靠性得到提高、降低成本。根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，液晶是智能電表的可靠性薄弱環(huán)節(jié)，是智能電表中最容易發(fā)生故障的環(huán)節(jié)；因此，對液晶器件可靠性的深入了解對于提高智能電表整體的可靠性具有 重要意義。本專利以液晶器件為研究對象，首先隨機(jī)抽樣液晶器件樣本，通過對液晶器件進(jìn)行強(qiáng)化試驗(yàn)，確定液晶器件的主要故障模式和可靠性試驗(yàn)監(jiān)測信號，通過主元素分析法獲得液晶器件可靠性關(guān)鍵故障特征。智能電表液晶器件的可靠性強(qiáng)化測試技術(shù)把故障或失效當(dāng)作研究的主要對象，通過系統(tǒng)地施加逐漸增大的環(huán)境應(yīng)力，在較短時(shí)間內(nèi)快速激發(fā)故障，確定液晶器件的故障模式、故障特征和故障發(fā)生部位，建立液晶器件的故障模式、故障特征與施加應(yīng)力之間的關(guān)系，同時(shí)確定液晶器件的環(huán)境應(yīng)力極限，為液晶器件的選用、可靠性測試應(yīng)力水平設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)?，F(xiàn)階段對智能電表液晶器件采用的主要方法是常規(guī)可靠性(環(huán)境)測試典型工作應(yīng)力條件下的測試，用以驗(yàn)證產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)能否實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能。該方法對智能電表液晶器件采用的測試基本以驗(yàn)證、篩選為目的，應(yīng)力水平較低，持續(xù)時(shí)間較短，一般情況僅有通過與不通過兩種結(jié)果，不能為發(fā)現(xiàn)故障原因，并建立液晶器件的故障模式、故障特征與施加應(yīng)力之間的關(guān)系提高技術(shù)支持。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種智能電表液晶器件的關(guān)鍵故障特征的測定方法，用于在較短時(shí)間內(nèi)快速激發(fā)故障，確定液晶器件的故障模式、故障特征和故障發(fā)生部位，建立液晶器件的故障模式、故障特征與施加應(yīng)力之間的關(guān)系，同時(shí)確定液晶器件的環(huán)境應(yīng)力極限，為液晶器件的選用、可靠性測試應(yīng)力水平設(shè)計(jì)提供依據(jù)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種智能電表液晶器件的測試方法，包括對智能電表樣品進(jìn)行隨機(jī)抽樣，確定智能電表液晶器件可靠性的測試項(xiàng)目，確定測試剖面以及失效判據(jù)，并確定測試參數(shù)及測試方法后對所述智能電表液晶器件進(jìn)行測試，對測試結(jié)果進(jìn)行處理，記錄液晶器件的故障模式頻數(shù)比，進(jìn)行可靠性試驗(yàn)，確定故障特征量。本發(fā)明提供了一種液晶器件的抽樣、試驗(yàn)和測試數(shù)據(jù)處理方法，該方法能在較短的時(shí)間內(nèi)快速激發(fā)液晶故障，以確定液晶器件的故障模式；并通過對所測信號的處理得到液晶器件的關(guān)鍵故障特征。該方法作為一種新型的測試技術(shù)，效率高、成本低、可以從根本上提高產(chǎn)品固有可靠性，快速獲得產(chǎn)品早期高可靠性，從而大大縮短產(chǎn)品研制時(shí)間，加快新廣品投放市場，提聞市場占有率。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例提供的智能電表液晶器件的關(guān)鍵故障特征的測定方法流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例中步進(jìn)應(yīng)力測試剖面的示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中步進(jìn)溫度測試剖面的示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例中步進(jìn)濕度測試剖面的示意圖； 圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的對測試結(jié)果進(jìn)行處理的方法流程圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的確定故障特征量的方法流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。可靠性強(qiáng)化測試作為一種新型的測試技術(shù)，效率高、成本低、可以從根本上提高產(chǎn)品固有可靠性，快速獲得產(chǎn)品早期高可靠性，從而大大縮短產(chǎn)品研制時(shí)間，加快新產(chǎn)品投放市場，提聞市場占有率。智能電表工作過程中，液晶器件經(jīng)受的工作環(huán)境主應(yīng)力主要包括溫度、濕度和電應(yīng)力三類。其中，溫度和濕度會影響液晶顯示器的ITO電極，電應(yīng)力會對液晶電源板儲能電容造成影響。圖I為本實(shí)施例提供的智能電表液晶器件的關(guān)鍵故障特征的測定方法流程圖，具體包括以下步驟步驟100、對智能電表樣品進(jìn)行隨機(jī)抽樣。從總體N個(gè)單位中任意抽取η個(gè)單位作為樣本，使每個(gè)可能的樣本被抽中的概率相等的一種抽樣方式。步驟101、確定智能電表液晶器件可靠性的測試項(xiàng)目。針對每個(gè)主應(yīng)力類型均應(yīng)進(jìn)行一組強(qiáng)化測試，確定該類應(yīng)力下的工作極限。初步確定進(jìn)行高溫步進(jìn)應(yīng)力測試、濕度步進(jìn)應(yīng)力測試，其中每項(xiàng)測試中均有離線和在線環(huán)節(jié)，故無需單獨(dú)考慮電應(yīng)力測試。具體測試樣本數(shù)量，可根據(jù)實(shí)際情況選擇，在本實(shí)施例中如果所有測試參數(shù)均可采取非破壞性測試，則每組強(qiáng)化測試均安排10個(gè)同批次液晶器件試樣進(jìn)行測試；如果部分測試參數(shù)須采取破壞性測試，則每組強(qiáng)化測試每個(gè)應(yīng)力臺階下的非破壞測試全部完成后,每個(gè)破壞性測試項(xiàng)均隨機(jī)取3個(gè)試樣進(jìn)行測試，并保證有效試樣數(shù)不低于2個(gè)，那么每組強(qiáng)化測試需要準(zhǔn)備的試樣數(shù)為(3Χ破壞性測試項(xiàng)數(shù)X設(shè)計(jì)應(yīng)力臺階數(shù)十5)，其中追加的5個(gè)試樣為有效試樣數(shù)不足2個(gè)時(shí)的備用試樣。步驟102、確定測試剖面。各項(xiàng)測試均采用步進(jìn)應(yīng)力剖面，剖面示意圖見圖2。各項(xiàng)測試的起始應(yīng)力水平、應(yīng)力步長、應(yīng)力保持時(shí)間以及測試參數(shù)內(nèi)容還需根據(jù)液晶應(yīng)力設(shè)計(jì)值、測試能力等商討確定。考慮到參數(shù)的測試手段以及溫度、濕度、電壓/電流等應(yīng)力可能導(dǎo)致的測試參數(shù)漂移，部分測試項(xiàng)目須同時(shí)進(jìn)行在線測試和離線測試(恢復(fù)到正常工作狀態(tài))。預(yù)計(jì)各項(xiàng)測試的測試時(shí)間約為100小時(shí)。步驟103、確定失效判據(jù)。根據(jù)智能電表設(shè)計(jì)要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等，確定智能電表液晶器件的失效判據(jù)。失效模式主要有ITO電極腐蝕、偏光片失效、盒密封性失效等。ITO電極腐蝕大都是在存儲條件或外加電場促進(jìn)的條件下以電化學(xué)反應(yīng)的方式產(chǎn)生的，周期有的只有數(shù)小時(shí)，有的可達(dá)數(shù)月之久，主要取決于腐蝕產(chǎn)生的條件的強(qiáng)弱。偏光片失效表現(xiàn)為偏光片變色，邊緣發(fā)白且超過密封圈進(jìn)入視閾內(nèi)，出現(xiàn)氣泡、分層、翹起等。盒密封性失效表現(xiàn)形式為邊框封口膠漏液。封框膠是一種很粘稠的膠水，而且存在許多添加物。添加添加物這是為了實(shí)現(xiàn)在后續(xù)的紫外硬化以及熱硬化時(shí)，速度比較快比較完全。進(jìn)行封框膠涂布的目的之一就是防止液晶從液晶盒中泄露出來。其失效原因，即生產(chǎn)中的密封缺陷或使用中溫濕度環(huán)境造成的框膠老化，致使框膠內(nèi)液晶材料外漏。步驟104、確定測試參數(shù)及測試方法。液晶器件的關(guān)鍵性能參數(shù)見表1，考慮到后期的失效分析，應(yīng)保證可測參數(shù)均全部進(jìn)行測試。表權(quán)利要求
1.一種智能電表液晶器件的測試方法，其特征在于，包括 對智能電表樣品進(jìn)行隨機(jī)抽樣，確定智能電表液晶器件可靠性的測試項(xiàng)目，確定測試剖面以及失效判據(jù)，并確定測試參數(shù)及測試方法后對所述智能電表液晶器件進(jìn)行測試，對測試結(jié)果進(jìn)行處理，記錄液晶器件的故障模式頻數(shù)比，進(jìn)行可靠性試驗(yàn)，確定故障特征量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能電表液晶器件的測試方法，其特征在于，所述確定智能電表液晶器件可靠性的測試項(xiàng)目的步驟具體包括 針對每個(gè)主應(yīng)力類型均應(yīng)進(jìn)行一組強(qiáng)化測試，確定該類主應(yīng)力下的工作極限；初步確定進(jìn)行高溫步進(jìn)應(yīng)力測試、濕度步進(jìn)應(yīng)力測試，其中每項(xiàng)測試中均有離線和在線環(huán)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能電表液晶器件的測試方法，其特征在于，所述確定測試剖面的步驟具體包括 各項(xiàng)測試均采用步進(jìn)應(yīng)力剖面，各項(xiàng)測試的起始應(yīng)力水平、應(yīng)力步長、應(yīng)力保持時(shí)間以及測試參數(shù)內(nèi)容根據(jù)液晶應(yīng)力設(shè)計(jì)值和測試能力確定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能電表液晶器件的測試方法，其特征在于，當(dāng)所述測試為步進(jìn)溫度測試時(shí)，測試方法包括 進(jìn)行步進(jìn)溫度應(yīng)力測試前，進(jìn)行離線測試并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，其中破壞性測試項(xiàng)目在非破壞性測試項(xiàng)目全部完成后隨機(jī)抽取3個(gè)樣件進(jìn)行； 剩余所有樣件放入溫濕測試箱，設(shè)置測試剖面，開始進(jìn)行測試，并記錄測試過程和測試結(jié)果；各個(gè)溫度臺階所有測試項(xiàng)目完成后，根據(jù)離線測試結(jié)果判斷樣件是否失效；對于破壞性失效的樣件撤出測試，轉(zhuǎn)入失效分析；否則繼續(xù)進(jìn)行下一溫度臺階的測試； 當(dāng)所有樣件全部失效或完成溫度臺階120°C的測試時(shí)，步進(jìn)溫度應(yīng)力測試停止。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能電表液晶器件的測試方法，其特征在于，當(dāng)所述測試為步進(jìn)濕度測試時(shí)，測試方法包括 進(jìn)行步進(jìn)濕度應(yīng)力測試前，進(jìn)行離線測試并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，其中破壞性測試項(xiàng)目在非破壞性測試項(xiàng)目全部完成后隨機(jī)抽取3個(gè)樣件進(jìn)行； 剩余所有樣件放入溫濕測試箱，設(shè)置測試剖面，開始進(jìn)行測試，并記錄測試過程和測試結(jié)果；各個(gè)濕度臺階所有測試項(xiàng)目完成后，根據(jù)離線測試結(jié)果判斷樣件是否失效；對于破壞性失效的樣件撤出測試，轉(zhuǎn)入失效分析；否則繼續(xù)進(jìn)行下一濕度臺階的測試； 當(dāng)所有樣件全部失效或完成濕度臺階95%RH的測試時(shí)，濕度步進(jìn)應(yīng)力測試停止。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的智能電表液晶器件的測試方法，其特征在于，所述對測試結(jié)果進(jìn)行處理的步驟具體包括 分析液晶器件性能隨溫度的變化規(guī)律，根據(jù)液晶器件性能在每個(gè)溫度臺階的離線測試結(jié)果，對性能隨溫度的變化規(guī)律進(jìn)行定性/定量分析，確定溫度應(yīng)力下液晶器件的主要故障模式及影響可靠性的關(guān)鍵性能參數(shù)； 分析液晶器件性能隨濕度的變化規(guī)律，根據(jù)液晶器件性能在每個(gè)濕度臺階的離線測試結(jié)果，對性能隨濕度的變化規(guī)律進(jìn)行定性/定量分析，確定濕度應(yīng)力下液晶器件的主要故障模式及影響可靠性的關(guān)鍵性能參數(shù)； 確定工作極限應(yīng)力。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能電表液晶器件的測試方法，其特征在于，所述確定工作極限應(yīng)力的步驟具體包括根據(jù)液晶器件離線測試結(jié)果和失效判據(jù)，確定溫度和濕度工作極限將最先判定失效的溫度或濕度臺階的上一個(gè)臺階的溫度或濕度確定為液晶器件的工作極限值，因高溫或高濕以外因素造成的失效不計(jì)入內(nèi)；如果測試截止且并無失效發(fā)生，則將測試截止溫度或濕度確定為液晶器件的工作極限值； 確定所有樣件的工作極限，將其中的最小值確定為液晶器件的工作極限。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的智能電表液晶器件的測試方法，其特征在于，所述記錄液晶器件的故障模式頻數(shù)比的步驟具體包括 假設(shè)樣本量為N，在強(qiáng)化試驗(yàn)中有m種故障模式，每種故障模式下發(fā)生的次數(shù)單位為臺/次，假定為η” n2，. . . nm，計(jì)算每種故障模式的頻數(shù)比
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的智能電表液晶器件的測試方法，其特征在于，所述進(jìn)行可靠性試驗(yàn)的步驟具體包括 按照所述主要故障F1, F2,. . . Fk作為液晶器件可靠性試驗(yàn)的測試項(xiàng)目，對所述主要故障模式的指標(biāo)進(jìn)行測試。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的智能電表液晶器件的測試方法，其特征在于，所述確定故障特征量的步驟具體包括 假設(shè)液晶器件可靠性試驗(yàn)的應(yīng)力水平為S1, S2,. . . Sp每個(gè)應(yīng)力水平下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)包括每種故障模式下的測試指標(biāo)采樣值，通過主成分分析法得到液晶器件每種主要故障模式下的特征量 去數(shù)據(jù)均值；假設(shè)每個(gè)應(yīng)力數(shù)據(jù)中共有i類測試信號，每類測試信號有m個(gè)測試指標(biāo)，每個(gè)測試指標(biāo)有η個(gè)采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)，定義為{Dmn} i，去均值后的結(jié)果為；
全文摘要
本發(fā)明公開了一種智能電表液晶器件的測試方法，屬于智能電表技術(shù)，該方法包括對智能電表樣品進(jìn)行隨機(jī)抽樣，確定智能電表液晶器件可靠性的測試項(xiàng)目，確定測試剖面以及失效判據(jù)，并確定測試參數(shù)及測試方法后對所述智能電表液晶器件進(jìn)行測試，對測試結(jié)果進(jìn)行處理，記錄液晶器件的故障模式頻數(shù)比，進(jìn)行可靠性試驗(yàn)，確定故障特征量。該方法作為一種新型的測試技術(shù)，效率高、成本低、可以從根本上提高產(chǎn)品固有可靠性，快速獲得產(chǎn)品早期高可靠性，從而大大縮短產(chǎn)品研制時(shí)間，加快新產(chǎn)品投放市場，提高市場占有率。
文檔編號G01M11/00GK102661848SQ20121016505
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者劉影, 周麗霞, 周暉, 宋偉, 巨漢基, 康銳, 易忠林, 朱曉蕾, 楊舟, 王思彤, 甘霖, 陳云霞 申請人:北京航空航天大學(xué), 華北電網(wǎng)有限公司計(jì)量中心