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【漲知識】電子產(chǎn)品出廠前老化條件怎么確定?
作者:武曄卿  來源:航科電子可靠性  閱讀:5305次 更新時間:2020-12-23

       一千個人有一千個哈姆雷特,十個人有十個老化方法,不過互相誰也說服不了誰,甚至也沒人能說服的了自己。我們就從原理上細(xì)細(xì)剖析下老化方法的確定方法。

       首先出廠前高溫老化的目的是什么?眾所周知,電子器件的失效率特性曲線是浴盆曲線(圖1),這個規(guī)律的出處就不必深究了(想追究的另議,)總之是有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)支撐的。老化的目的就是將產(chǎn)品的早期失效期在工廠里通過加速老化的方式熬過去。這就是老化的終極目的。

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這里面有幾個問題:

 

第一,老化溫度T怎么選?

既然是加速老化,自然就是希望節(jié)省時間快,常規(guī)條件自然快不起來,因此T>Tamax(設(shè)備最高工作環(huán)境溫度),注意這里的環(huán)境是小環(huán)境,不是大環(huán)境,比如設(shè)備環(huán)境溫度上限50,但設(shè)備中的板卡的內(nèi)部環(huán)境極可能會比50℃要高。要以老化對象的小環(huán)境溫度為Tamax為準(zhǔn)。T ≤ Tamax都不算是老化,充其量叫高溫運(yùn)行試驗。

但是比Tamax高多少呢?推薦兩種辦法:

將板卡上所有器件的Tmax都列出來,然后找出最小的那個,即(Tmax)min值,相當(dāng)于是國家男籃中最矮的那個找出來。然后在【Tamax,(Tmax)min】之間找一個數(shù)值。

還有一種方法是T=Tamax+(15-25℃),而且T <(Tmax)min。

以上兩種方法里選出的老化溫度T,推薦優(yōu)選30、40、55、70、85、100、125、155、175、200℃,《GB2423.2電工電子產(chǎn)品墓本環(huán)境試驗規(guī)程 試驗B:高溫試驗方法》上建議的。

但為什么這里不做老化溫度的硬性規(guī)定呢?因為溫度和老化時間聯(lián)合作用的,溫度高了,老化時間可以短點兒,反正最后滿足早期失效期被熬過去了就算ok。

 

不過有種特殊情況,萬一有個別器件,比如化學(xué)傳感器,電解電容等,剛剛好器件的Tmax=Tamax(最高環(huán)境溫度),這時候,老化T怎么選都不可能高于Tamax,高了器件會壞,怎么辦?這時候可以把該器件拆下來只對其它器件做老化,萬一拆不下來怎么辦?我也沒辦法,涼拌。就高溫運(yùn)行運(yùn)行算了唄。

 

第二,老化時間怎么選?

一般規(guī)律性的選取是24h、36h、48h72h、96h,軍品里168h、200h的我也見過,但貌似他們這么干的人也沒講出個為什么這么干的道道兒來。建議推薦隨便選一個適合企業(yè)實際的時間先,比如24h。沒別的理由,僅僅是因為具備可操作性,場地、設(shè)備、成本、工期能滿足條件而已。不過事情當(dāng)然沒這么簡單,溫度和時間到底合適不合適,要看下一步的判據(jù)才是決定性的。

 

第三,老化條件是否符合要求的判定方法?

初步的老化條件確定后,就先干起來,然后通過追蹤報修數(shù)據(jù),通過反饋機(jī)制確定老化條件是否合適。做統(tǒng)計分布圖,統(tǒng)計圖的橫軸為天數(shù)(裝機(jī)調(diào)試成功為第0天,故障發(fā)生的時間距離第0天的時間間隔天數(shù),或者以week為單位會更好)。

統(tǒng)計出來的結(jié)果可能會是兩種,圖2和圖3。

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2中,T0階段其實跟產(chǎn)品自身沒什么關(guān)系,主要是用戶習(xí)慣的影響,畢竟不是每個用戶都跟新冠病毒疫情中的醫(yī)院一樣,呼吸機(jī)一到立刻就會滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)用上,大多會有一個逐漸使用,逐漸加大運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷的過程,所以其故障的激發(fā)也會有一個循序漸進(jìn)的過程,這一段不必太在意,但隨后的一段時間后,如果形成了先上升再下降最后趨于平坦的規(guī)律,則說明老化條件不夠,出廠的產(chǎn)品還處于早期失效期就出廠了,需要提高老化溫度或延長老化時間,繼續(xù)觀察這個數(shù)據(jù),最終達(dá)到圖3的統(tǒng)計規(guī)律,這個老化條件就算ok了。

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不過注意一種情況,如果第一次統(tǒng)計時就出現(xiàn)了圖3的分布規(guī)律,那有可能那有可能老化過度了,還需要注意降低老化條件,指導(dǎo)在圖2T0時刻的尖峰處于有又近乎于無的狀態(tài)為最佳。不過這種情況不必過于糾結(jié),就算過度老化了,也不過是消耗一點生命而已,產(chǎn)品更新?lián)Q代很快的行業(yè)不必多慮,但是對長期壽命要求高的行業(yè)就得多注意了。

 

第四,機(jī)械和軟件部分要不要一起老化?

不需要。

因為機(jī)械的失效率曲線是對勾曲線,老化過程會有損傷且累積性效應(yīng),老化的每一步都是在消耗機(jī)械結(jié)構(gòu)的生命,這是不允許的。

軟件根本就沒有生命力周期的問題,全球變暖也沒見老子的《道德經(jīng)》思想變質(zhì)阿。所以軟件不必老化。

但是,畢竟老化是模擬硬件的實際運(yùn)行狀態(tài),如果沒有了機(jī)械和軟件的配合,他就是一個行尸走肉般的東西,不是真正的早期失效期的實際運(yùn)行工況狀態(tài),電子部分老化的又不充分,因此,機(jī)械和軟件還是要參與老化的,只不過,機(jī)械的最好用專門的老化工裝結(jié)構(gòu),只做老化不對外銷售。軟件沒有壽命問題,就無所謂了。

 

補(bǔ)充問題:

浴盆曲線的主要針對對象是電子器件,但現(xiàn)如今的器件廠家,為了保證質(zhì)量,出廠前都做過了老化篩選,也就是說早期失效期的問題在器件身上已經(jīng)不突出了,這也是為什么現(xiàn)如今很多整機(jī)廠老化半天不怎么出問題的原因。那是不是就可以省掉老化環(huán)節(jié)呢?

器件是可能沒問題了,注意只是可能哈,到底是不是所有的器件廠家都做過出廠前的老化篩選我也不打包票??珊附雍脱b配工藝難道沒有隱患嗎?虛焊就是典型的一種。因此,在一些特殊行業(yè)里,不做針對器件的高溫老化了,但加強(qiáng)了針對電子工藝的老化篩選,典型的惡應(yīng)力是“隨機(jī)掃頻振動 + 溫度沖擊循環(huán)”,專門針對焊接工藝的,至于它的機(jī)理,不屬于高溫老化的內(nèi)容,暫不展開了。想解決這個問題,可參考GJB /Z 1032

 

以上就是高溫老化的原理性方法,這是最符合嚴(yán)謹(jǐn)理論的方法了,但操作起來怎么做,大家各自想轍去吧。


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