高加速环境应力筛选方法

 

 造成电子产品故障的因素包括温度、盐雾、潮湿、振动、冲击等，但盐雾、霉菌、潮湿等应力导致的故障不是以早期故障的形式表现出来，而是随着时间的推移呈上升趋势，因此不宜作为环境应力筛选的加速应力。而温度应力和振动应力是导致电子产品出现早期故障主要因素，因此高加速环境应力筛选采用温度和振动应力的综合，同时施加电子产品规定的电应力。

 

 1.高低温保持温度

 

 高低温保持温度通常是指试验箱内的空气温度，一般情况下高低温保持温度选择电子设备的极限工作温度。在高加速应力筛选中为了缩短温度保持时间，将筛选的温度上下限值在电子产品工作极限温度基础上分别扩展5℃～10℃。但扩展后的高温保持温度应不高于电子产品的所有器件高温工作极值中的最低值，扩展后的低温保持温度应不低于所有器件低温工作极值中的最高值。

 

 2.升降温速率

 

在进行温度筛选试验时，试验箱风速一般设定为2m/s~4m/s。大量试验数据表明，在风速为2.5m/s时筛选效果最佳，因此筛选试验通常将风速设定为2.5m/s。

 

在试验箱风速设定为2.5m/s、最大温变率设定为10℃/min~20℃/min时，筛选效果随着温变率的升高而更显著。在试验箱风速不变，温变率超过20℃/min以后，电子设备自身的温度变化与试验箱设定的温度运行曲线相比有明显的滞后，筛选效果不理想。综合筛选效果，高加速应力筛选一般设定风速为2.5m/s，温变速率不低于10℃/min但不高于20℃/min。

 

 3.高低温保持时间

 

 鉴于受结构、尺寸、重量、材料、功率等因素的影响，各个电子设备的热惯性具有一定的差异。因此，不同电子设备的温度保持时间不同，温度稳定时间一般根据温度调查结果来确定。

 

保持时间的确定还要考虑完成功能测试所需的时间，因此，在高加速应力筛选中高低温保持时间以60min～120min为宜。

 

 4.温度循环周期

鉴于筛选的目的是剔除早期故障。因此，在确定温度循环周期数时需要考虑两方面的因素：一是温度循环周期的设定数不能太少，否则不能将早期缺陷尽可能的剔除出来，；二是温度循环周期的设定数也不应太多，周期数太多不仅延长筛选周期，同时可能会对电子设备造成疲劳累积效应。此外，在进行温度循环周期设定时，还要综合考虑电子设备的复杂程度、技术成熟度、设计水平、工艺可靠性等多种因素。具体可根据电子设备的实际情况进行动态调整。例如，对于成熟度较高的电子设备可设定为3个周期，对于新研设备可设定为5个周期或更长。

 

 5.振动应力

 

 高加速应力筛选中施加的振动应力为随机振动，主要参数为加速度功率谱密度、频率范围、振动轴向、振动时间等。

 

1）随机振动筛选应采用图1所示的振动频谱，频率范围为20 ~80HZ~350Hz~ 2000Hz。

 

2）常规筛选的功率谱密度为0.04g2/Hz，对应的加速度为6.06g。高加速应力筛选的功率谱密度可根据电子设备具体情况选择0.04g2/Hz或0.05 g2/Hz。

 

3）随机振动对电子设备会造成疲劳累积，尤其电子设备去除减震器后承受的疲劳强度远远大于实际使用环境，如再随意增加振动时间可能会对电子设备造成过应力损伤。因此，在功率谱密度为0.04g2/Hz的条件下，振动时间应不超过20min。当按此谱形用较低或较高量值进行振动，可按公式(1)计算出等效的振动时间，以保证电子设备不因过应力造成损伤。

 

6.电应力

高加速环境应力筛选与常规筛选施加的电应力略有不同，高加速环境应力筛选中施加的电应力是在低温升温至高温保持过程中满负载通电工作，降温及低温保持过程中不通电。