淺析電子裝備動態溫度重要性

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摘要：闡述了電子裝備溫度應力篩選試驗所暴露出來的各種故障以及偶發故障,需要通過完備的事先設計好的實時監測方法及手段才能快速定位,找出解決溫度循環應力篩選過程中偶發故障問題的思路，將溫度應力篩選效能發揮到最大，提升客戶滿意度。

關鍵詞：溫度應力篩選；偶發故障；實時監測

環境應力篩選(ESS)技術,在軌道交通行業生產過程中得到了廣泛深入的應用,這對剔除產品早期故障起到了良好的作用。在實際應用過程中大家都偏重設計溫度剖面，施加最佳應力以激發失效，而往往忽視了過程中的監測方案。通過實踐發現,環境應力篩選篩選建立一套完善的監測方法是非常必要、重要的。

1溫度應力篩選的目的

溫度應力篩選是ESS的一種，即采用溫度應力進行可靠性篩選。而功能動態ESS是其中的一種，指產品在應力環境下加電且執行產品功能/性能監測的ESS。是對單板級、各分系統及以上各層次產品施加合理溫度應力和電應力,將它們內部的潛在缺陷加速變成故障,并加以發現和排除的過程,達到剔除產品早期故障的目的。使其在出廠時便進入隨機失效階段，以固有的可靠性水平交付用戶使用。在動態ESS過程中多為偶發故障，通常在特定條件下以一定概率出現,但此特定條件與復現概率很難確定，需要長時間的試驗與結合軟硬件原理推算得出，如果有一套健全的監測手段很可能大大提提升其推演的效率。

2溫度應力篩選現狀

目前環境試驗的國內標準主要有GJB1032《電子產品環境應力篩選方法》、GJB/Z34《電子產品定量環境應力篩選指南》，國外標準主要有MIL-HDBK-344A《電子設備的環境應力篩選試驗》、MIL-HDBK-2164A《電子設備的環境應力篩選試驗工藝》等等，都提供了非常詳細的如何確定試驗剖面的方法與指南，但對于過程檢測往往只一筆帶過，甚至未提及。

3動態實時監測實際應用案例

軌道交通產品某裝置動態環境應力篩選試驗方案，前期投入大量時間確定試驗溫度剖面以及電應力水平。其過程監測僅做到用PC機監測通信的生命狀態，通過一段時間篩選發現，客戶現場的早期失效仍然居高不下，廠內故障也無法快速定位故障，導致在初期分析偶發性故障如同盲人摸象般，浪費大量人力物力，急需重新就過程監測制定詳細方案。通過前期在廠內外收集到的相關數據，針對收集到的數據分類匯總，確定需要監測的項點，并最終確定其監測方案。3.1硬件建構：3.2各監測項的實現：3.2.1溫度的監測：以便統計分析發生故障點與溫度相關性。老化箱通過以太網線將實時狀態、程序設計溫度、實際監測溫度送往上位機。3.2.2供電電源監測：以便上位機與被試樣品進行同步。供電電源采用安捷倫可編程電源，可通過GPIB、以太網、串口方式將供電電源狀態發送給上位機。3.2.3受試樣品的電源系統的實時監測：以便統計分析發生故障點與受試樣品的供電電源的相關性。受試系統中有兩個系統單元自帶電壓監測單元，由下位機記錄到產品端系統日志中。其他部件功耗小以及對電源性能要求不高，故不對其他系統進行外加電源監測模塊。3.2.4各輸入輸出信號的實時監測：本系統是采用自環回測試，由產品端下位機控制收發，并將收發過程記錄下來同時將最終結果發往上位機。3.2.5老化試驗數據實時記錄：上位機主要負責各下位機發送過來的數據的收集與診斷、匯總，最終通過一定判斷邏輯輸出日志文件與試驗報告文件。3.3監測文件的應用。3.3.1故障分析在此受試樣品試驗過程中暴露出產品故障模式中有83%偶發故障，通過對監測日志的分析，很快定位故障規律。通過上下位機系統日志對比，能很快定位故障原因，大大提升了偶發故障的分析效率。3.3.2設計優化本篩選試驗暴露的16類故障中有4類屬于設計缺陷，9類屬于物料問題，2類工藝問題。另發現3類隱患問題，需要采取糾正設計措施才能消除這類故障模式以及隱患。由此可見，環境應力篩選不僅可以暴露物料和工藝的缺陷，提出早期失效，還可以暴露設計缺陷，經過監測數據分析采取有效閉環糾正，還可以使產品實現可靠性增長。

4動態溫度循環應力篩選中動態監測益處

通過某裝置前期失敗經驗，可以說若做動態溫度循環應力篩選不做動態實時監測，等于浪費資源。環境應力篩選進行動態監測獲得的故障信息是寶貴的資源，綜合應用故障信息可以獲得良好的效益以及重要性。其作用如下：a)用于直接排除產品的缺陷，這是環境應力篩選的首要目標；b)用于檢查和排除同型號同批次尚未進行環境應力篩選產品的缺陷，有可能實現簡化篩選，從而節省資源和時間。c)用于修改設計，有可能到達可靠性增長的效果。d)用于為以后產品的性能設計、工藝設計、可靠性設計積累經驗，提供依據，提高整體水平。

5結束語

環境應力篩選方案設計是一項綜合工作，要掌握產品的設計、工藝、元器件的歷史和現況信息，收集必要的數據；選取有效的試驗剖面；選取何種篩選裝配等級；都需要承擔一定風險。因此，必須應用系統工程方法，圍繞產品可靠性要求進行綜合權衡，選擇良好的監測手段，很好的運用監測數據，建立健全一套動態環境應力篩選方法是必不可少的前提，才能充分應用環境應力篩選效能。

參考文獻：

[1]常規試驗設備溫度循環應力篩選技術改進TN06[A]西南技術工程研究所2014年

[2]集成電路高溫動態老化測試系統的設計TN47[A]陜西昌嶺電子科技有限責任公司2010年

作者:易秀 單位:株洲中車時代電氣股份有限公司