一種以步進應(yīng)力對電子設(shè)備實施環(huán)境應(yīng)力篩選的方法
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種以步進應(yīng)力對電子設(shè)備實施環(huán)境應(yīng)力篩選的方法，篩選系統(tǒng)包括溫度箱、振動臺和測試設(shè)備。該方法采用了步進應(yīng)力開展電子設(shè)備早期失效的剔除工作，改變了以往的篩選方法中只施加恒定溫度循環(huán)或恒定振動應(yīng)力的方法；同時采取了綜合應(yīng)力的篩選方法，這在以往的篩選方法中是沒有的。通過對電子設(shè)備施加步進應(yīng)力及綜合應(yīng)力的環(huán)境篩選應(yīng)力，有效的提高了環(huán)境應(yīng)力篩選的有效性和篩選效果。該環(huán)境應(yīng)力篩選方法已經(jīng)順利在某型號產(chǎn)品中實施，交付的電子設(shè)備經(jīng)過了實際應(yīng)用考核，證明了該控制方法的有效性和適用性，在電子設(shè)備的生產(chǎn)過程中具有較強的推廣性。
【專利說明】一種以步進應(yīng)力對電子設(shè)備實施環(huán)境應(yīng)力篩選的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電子設(shè)備環(huán)境應(yīng)力篩選方法，特別是一種以步進應(yīng)力對電子設(shè)備實施環(huán)境應(yīng)力篩選的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電子設(shè)備從產(chǎn)品線上下來以后直至交付用戶之前，需要實施環(huán)境應(yīng)力篩選進行早期失效的剔除。這些早期失效大部分是在電子元器件自身缺陷以及生產(chǎn)裝配工藝過程中引入到產(chǎn)品中的缺陷。從保證產(chǎn)品使用過程的可靠性出發(fā)，必須有一種能夠剔除這些缺陷的方法，其中比較現(xiàn)實可行的方法就是采用環(huán)境應(yīng)力篩選技術(shù)，通過模擬或加大產(chǎn)品使用過程中的環(huán)境應(yīng)力從而激發(fā)產(chǎn)品早期失效，并將此過程作為一道工序引入到產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中。
[0003]以往的環(huán)境應(yīng)力篩選方法即采用固定的溫度循環(huán)應(yīng)力和振動應(yīng)力的方法進行早期失效的剔除。隨電子業(yè)的不斷發(fā)展，電子硬件工業(yè)的控制已有實質(zhì)上的改進，工藝上的易變化性得到了控制；同時隨微電子失效物理的研究的深化，電子器件的設(shè)計更為“健壯”，生產(chǎn)和裝配工藝更為穩(wěn)定，導致了以往的環(huán)境應(yīng)力篩選技術(shù)出現(xiàn)了效率下降，且部分早期失效不能暴露的問題。因此，必須改進環(huán)境應(yīng)力篩選的方法以提高篩選的效率和篩選的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種以步進應(yīng)力對電子設(shè)備實施環(huán)境應(yīng)力篩選的方法，改善以往的環(huán)境應(yīng)力篩選方法的篩選效率低和篩選效果不夠好的問題。具體方法如下:
[0005]一種以步進應(yīng)力對電子設(shè)備實施環(huán)境應(yīng)力篩選的方法，其步驟包括:
[0006]第一步搭建環(huán)境應(yīng)力篩選系統(tǒng)
[0007]環(huán)境應(yīng)力篩選系統(tǒng)，包括溫度箱、振動臺、篩選對象的測試設(shè)備，篩選對象和測試設(shè)備之間在測試時通過測試電纜或溫度箱上的通道聯(lián)接。溫度箱的功能為:對篩選對象施加溫度應(yīng)力。振動臺的功能為:對篩選對象施加振動應(yīng)力。測試設(shè)備在篩選過程中對篩選對象進行性能測試或監(jiān)測。
[0008]其中，所述的溫度箱能夠提供10°C或15°C /min的變溫速率、其溫度變化范圍達到-40°C?100°C，以及供測試設(shè)備進行產(chǎn)品測試的通道；所述的振動臺能夠提供頻率范圍5?2000Hz、隨機振動量級2?IOGrms的推力；溫度箱和振動臺能夠同時工作。
[0009]第二步利用測試設(shè)備對篩選對象進行常態(tài)測試
[0010]將篩選對象接在測試設(shè)備上。常態(tài)測試采用電壓拉偏的方法，即在測試過程中測試設(shè)備逐步對篩選對象施加電應(yīng)力，直致其額定工作電壓U± 15%，電壓施加的順序為U、
0.95U、1.05U、0.9U、1.1U、0.85U、1.15U，每個電應(yīng)力的停留時間以進行一次篩選對象的完整測試為準。若第二步中篩選對象測試正常，進行第三步的試驗。
[0011 ] 第三步利用溫度箱對篩選對象施加步進溫循應(yīng)力
[0012]將篩選對象放在溫度箱中，同時篩選對象通過溫度箱通道與測試設(shè)備聯(lián)接。利用溫度箱對篩選對象施加步進溫循應(yīng)力，流程如下:從室溫開始，以變溫率10°c /min或15°C /min，并以10°C步長降溫至產(chǎn)品篩選低溫限Tmin，再以10°C?15°C /min步長升溫至產(chǎn)品篩選高溫限Tmax，在每個步長的溫度上停留10-20min，完成一個溫循。循環(huán)次數(shù)18-20次。Tfflin和Tmax小于例試條件相應(yīng)高低溫限5°C。步進溫循中篩選對象通電工作，通過測試設(shè)備實時監(jiān)測。第三步中篩選對象測試正常，進行第四步的試驗。
[0013]第四步對篩選對象施加綜合應(yīng)力
[0014]將篩選對象放在溫度箱中，將溫度箱放在振動臺上，溫度箱與振動臺聯(lián)接，并且測試設(shè)備與篩選對象通過溫度箱上通道聯(lián)接。綜合應(yīng)力即非步進溫循、步進隨機振動、電應(yīng)力同時施加。加載過程如下所述。對篩選對象施加非步進溫循，溫度循環(huán)范圍Tmin?Tmax，非步進溫循從室溫開始，以變溫率10°c或15°C /min下降到Tmin，保溫0.5h，再以10°C或15°C /min上升到Tmax，保溫0.5h，完成一個溫循；循環(huán)次數(shù)8?10次。同時對篩選對象施加步進隨機振動:從2Grms開始每個步長2Grms直到IOGrms,每個步長量級上持續(xù)5min,隨機振動時間均勻分布在一個溫度循環(huán)中。隨機振動的譜形為:在20Hz?150Hz范圍內(nèi)，傳遞函數(shù)不平坦允差+3dB/oct;在150Hz?600Hz，功率譜密度保持在F，F(xiàn)視隨機振動總均方根值確定；600Hz?2000Hz，傳遞函數(shù)不平坦允差為_6dB/oct。測試設(shè)備對篩選對象施加額定負載并進行持續(xù)測試，同時在此過程中執(zhí)行電源通斷電激勵。電源通、斷激勵的方法如下:在綜合應(yīng)力的高溫Tmax、低溫Tmin保持段，各進行3?5次的電源通、斷激勵。
[0015]第四步中篩選對象測試正常，進行第五步的試驗。
[0016]第五步對篩選對象進行常態(tài)測試
[0017]將篩選對象接在測試設(shè)備上。常態(tài)測試采用額定電壓，利用測試設(shè)備對篩選對象執(zhí)行一次完整的測試。
[0018]第六步數(shù)據(jù)分析及異常情況處理
[0019]在上述第二步至第五步中，若篩選對象暴露出的早期故障，必須進行故障分析，找出故障原因。若故障為隨機故障則對篩選對象進行修理并繼續(xù)進行試驗。若為系統(tǒng)性失效，則應(yīng)改進工藝或設(shè)計，并經(jīng)驗證改進措施有效。
[0020]至此，完成以步進應(yīng)力對電子設(shè)備實施環(huán)境應(yīng)力篩選。
[0021]本發(fā)明的環(huán)境應(yīng)力篩選方法采用了步進應(yīng)力開展電子設(shè)備早期失效的剔除工作，改變了以往的篩選方法中只施加恒定溫度循環(huán)或恒定振動應(yīng)力的方法；同時采取了綜合應(yīng)力的篩選方法，這在以往的篩選方法中是沒有的。通過對電子設(shè)備施加步進應(yīng)力及綜合應(yīng)力的環(huán)境篩選應(yīng)力，有效的提高了環(huán)境應(yīng)力篩選的有效性和篩選效果。該環(huán)境應(yīng)力篩選方法已經(jīng)順利在某型號產(chǎn)品中實施，交付的彈上電子設(shè)備經(jīng)過了實際應(yīng)用考核，證明了該控制方法的有效性和適用性，在電子設(shè)備的生產(chǎn)過程中具有較強的推廣性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]附圖1為具體實施例中常態(tài)測試電壓拉偏的施加示意圖；
[0023]附圖2為具體實施例中施加步進溫循應(yīng)力示意圖；
[0024]附圖3為具體實施例中隨機振動譜形圖；
[0025]附圖4為具體實施例中電源通、斷電激勵示意圖；【具體實施方式】
[0026]下面通過實例對本發(fā)明做進一步的說明，但是需要注意的是，公布實例的目的在于幫助進一步理解本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明及所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換和修改都是可能的。因此，本發(fā)明不應(yīng)局限于實例所公開的內(nèi)容，本發(fā)明要求保護的范圍以權(quán)利要求書界定的范圍為準。
[0027]具體環(huán)境應(yīng)力篩選方法如下:
[0028]第一步搭建環(huán)境應(yīng)力篩選系統(tǒng)
[0029]環(huán)境應(yīng)力篩選系統(tǒng)，包括溫度箱、振動臺、篩選對象的測試設(shè)備，篩選對象和測試設(shè)備之間在測試時通過測試電纜或溫度箱上的通道聯(lián)接。溫度箱的功能為:對篩選對象施加溫度應(yīng)力。振動臺的功能為:對篩選對象施加振動應(yīng)力。測試設(shè)備在篩選過程中對篩選對象進行性能測試或監(jiān)測。
[0030]其中，所述的溫度箱能夠提供10°C或15°C /min的變溫速率、其溫度變化范圍達到-40°C?100°C，以及供測試設(shè)備進行產(chǎn)品測試的通道；所述的振動臺能夠提供頻率范圍5?2000Hz、隨機振動量級2?IOGrms的推力；溫度箱和振動臺能夠同時工作。
[0031]第二步利用測試設(shè)備對篩選對象進行常態(tài)測試
[0032]將篩選對象接在測試設(shè)備上。常態(tài)測試采用電壓拉偏的方法，即在測試過程中測試設(shè)備需要對篩選對象施加其額定工作電壓U± 15%的電應(yīng)力，電壓施加的順序為U、
0.95U、1.05U、0.9U、1.1U、0.85U、1.15U，示意圖見圖1，每個電應(yīng)力的停留時間以進行一次篩選對象的完整測試為準。若第二步中篩選對象測試正常，進行第三步的試驗。
[0033]第三步利用溫度箱對篩選對象施加步進溫循應(yīng)力
[0034]將篩選對象放在溫度箱中，同時篩選對象與測試設(shè)備連接。利用溫度箱對篩選對象施加步進溫循應(yīng)力流程如下:從室溫開始，以變溫率10°c /min或15°C /min,并以10°C步長降溫至產(chǎn)品篩選低溫限Tmin，再以10°C /min步長升溫至產(chǎn)品篩選高溫限Tmax，在每個步長的溫度上停留lOmin，完成一個溫循。循環(huán)次數(shù)20次。Tmin和Tmax小于例試條件相應(yīng)高低限5°C。該施加過程見示意圖2。步進溫循中篩選對象通電工作，實時監(jiān)測。第三步中篩選對象3測試正常，進行第四步的試驗。
[0035]第四步對篩選對象3施加綜合應(yīng)力
[0036]將篩選對象放在振動臺上，同時溫度箱與振動臺連接，此時篩選對象也應(yīng)在溫度箱中，并連接測試設(shè)備與篩選對象。綜合應(yīng)力即非步進溫循、步進隨機振動、電應(yīng)力同時施力口。加載過程如下所述。由溫度箱2對篩選對象3施加非步進溫循，溫度循環(huán)范圍為Tmin?Tmax,非步進溫循從室溫開始，以變溫率10°C或15°C /min下降到Tmin，保溫0.5h，再以10°C或15°C /min上升到Tmax,保溫0.5h，完成一個溫循；循環(huán)次數(shù)10次。由振動臺對篩選對象3施加步進隨機振動:2Grms (2Grms) IOGrms,每個步長量級上持續(xù)5min,時間為均勻分布在一個溫度循環(huán)中。隨機振動的譜形為:在20Hz?150Hz范圍內(nèi)，傳遞函數(shù)不平坦允差+3dB/oct;在150Hz?600Hz，功率譜密度保持在F，F(xiàn)視隨機振動總均方根值確定；600Hz?2000Hz，傳遞函數(shù)不平坦允差為-6dB/oct，隨機譜型示意圖見圖3。由測試設(shè)備對篩選對象施加額定負載并進行持續(xù)測試，同時在此過程中執(zhí)行電源通斷電激勵。電源通、斷激勵的方法如下:在綜合應(yīng)力的高、低溫保持段，各進行3?5次的電源通、斷激勵。電源通、斷電激勵示意圖見圖4。[0037]第四步中篩選對象測試正常，進行第五步的試驗。
[0038]第五步對篩選對象3進行常態(tài)測試
[0039]將篩選對象接在測試設(shè)備上。常態(tài)測試采用額定電壓，利用測試設(shè)備對篩選對象執(zhí)行一次完整的測試。
[0040]第六步數(shù)據(jù)分析及異常情況處理
[0041]在上述第二步至第五步中，若篩選對象暴露出的早期故障，必須進行故障分析，找出故障原因。若故障為隨機故障則對篩選對象進行修理并繼續(xù)進行試驗。若為系統(tǒng)性失效，則應(yīng)改進工藝或設(shè)計，并經(jīng)驗證改進措施有效。
【權(quán)利要求】
1.一種步進應(yīng)力對電子設(shè)備實施環(huán)境應(yīng)力篩選的方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一步搭建環(huán)境應(yīng)力篩選系統(tǒng)； 環(huán)境應(yīng)力篩選系統(tǒng)，包括溫度箱、振動臺、篩選對象的測試設(shè)備，篩選對象和測試設(shè)備之間在測試時通過測試電纜或溫度箱上的通道聯(lián)接；溫度箱的功能為對篩選對象施加溫度應(yīng)力，振動臺的功能為對篩選對象施加振動應(yīng)力，測試設(shè)備在篩選過程中對篩選對象進行性能測試或監(jiān)測； 第二步利用測試設(shè)備對篩選對象進行常態(tài)測試； 將篩選對象接在測試設(shè)備上，采用電壓拉偏的方法施加電應(yīng)力，直致其額定工作電壓的U±15%，電壓施加的順序為U,0.95U、1.05U、0.9U、1.1U、0.85U、1.15U，每個電應(yīng)力的停留時間相等等于進行一次篩選對象的完整測試時間； 第三步利用溫度箱對篩選對象施加步進溫循應(yīng)力； 將篩選對象放在溫度箱中，同時篩選對象通過溫度箱通道與測試設(shè)備聯(lián)接，利用溫度箱對篩選對象施加步進溫循應(yīng)力，流程如下:從室溫開始，以變溫率10°C /min或15°C /min，并以10°C步長降溫至產(chǎn)品篩選低溫限Tmin，再以10°C~15°C /min步長升溫至產(chǎn)品篩選高溫限Tmax，在每個步長的溫度上停留10-20min，完成一個溫循，循環(huán)次數(shù)18-20次，步進溫循中篩選對象通電工作，通過測試設(shè)備實時監(jiān)測； 第四步對篩選對象施加綜合應(yīng)力； 將篩選對象放在溫度箱中，將溫度箱放在振動臺上，溫度箱與振動臺聯(lián)接，并且測試設(shè)備與篩選對象通過溫度箱上通道聯(lián)接；對篩選對象同時施加非步進溫循、步進隨機振動、電應(yīng)力；加載過程如下:對篩選對象施加非步進溫循，溫度循環(huán)范圍Tmin~Tmax,非步進溫循從室溫開始，以變 溫率10°C或15°C /min下降到Tmin，保溫0.5h，再以10°C或15°C /min上升到Tfflax,保溫0.5h，完成一個溫循，循環(huán)次數(shù)8~10次；同時對篩選對象施加步進隨機振動:從2Grms開始每個步長2Grms直到IOGrms,每個步長量級上持續(xù)5min,隨機振動時間均勻分布在一個溫度循環(huán)中；隨機振動的譜形為:在20Hz~150Hz范圍內(nèi)，傳遞函數(shù)不平坦允差+3dB/oct;在150Hz~600Hz，功率譜密度保持在F，F(xiàn)視隨機振動總均方根值確定；600Hz~2000Hz，傳遞函數(shù)不平坦允差為-6dB/oct ;測試設(shè)備對篩選對象施加額定負載并進行持續(xù)測試，同時在此過程中執(zhí)行電源通斷電激勵，電源通、斷激勵的方法如下:在綜合應(yīng)力的高溫Tmax、低溫Tmin保持段，各進行3~5次的電源通、斷激勵； 第五步對篩選對象進行常態(tài)測試； 將篩選對象接在測試設(shè)備上，采用額定電壓，利用測試設(shè)備對篩選對象執(zhí)行一次完整的測試； 第六步數(shù)據(jù)分析及異常情況處理； 在上述第二步至第五步中，若篩選對象暴露出的早期故障，進行故障分析，找出故障原因。
2.如權(quán)利要求1所述的一種步進應(yīng)力對電子設(shè)備實施環(huán)境應(yīng)力篩選的方法，其特征在于，第一步，所述的溫度箱能夠提供10°C或15°C /min的變溫速率、其溫度變化范圍達到-40°C~100°C，以及供測試設(shè)備進行產(chǎn)品測試的通道；所述的振動臺能夠提供頻率范圍5~2000Hz、隨機振動量級2~IOGrms的推力；溫度箱和振動臺能夠同時工作。
3.如權(quán)利要求2所述的一種步進應(yīng)力對電子設(shè)備實施環(huán)境應(yīng)力篩選的方法，其特征在于，第三步中，產(chǎn)品篩選低溫限Tmin和產(chǎn)品篩選高溫限Tmax小于例試條件相應(yīng)高低溫限5°C。`
【文檔編號】G01R31/00GK103852672SQ201410126198
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】張瑛, 呂冰, 楊峰, 王瑞 申請人:中國航天科工運載技術(shù)研究院北京分院