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快速溫變試驗箱環(huán)境應(yīng)力篩選應(yīng)力確定方法手冊

發(fā)布時間: 2019-10-22  點擊次數(shù): 1744次

快速溫變濕熱試驗箱  技術(shù)規(guī)格:

型 號

SES-225

SES-408

SES-800

SES-1000

SES-1500

內(nèi)箱尺寸

(W x D x H cm)

50×60×75

60×80×85

80×100×100

100×100×100

100×100×150

外箱尺寸

( W x D x H cm)

115×125×160

125×145×170

145×195×185

155×225×195

250×125×190

承載重量

20kg

30kg

30kg

50kg

75KG

溫度速率

等均溫/平均溫5℃/min、10℃/min、15℃/min、20℃/min。

溫度范圍

-70℃~﹢180℃

溫度均勻度

≤2℃

溫度波動度

±0.5℃

溫度偏差

±2℃

溫變范圍

-40℃/-55℃~+125℃(高溫至少+85℃以上)

濕度范圍

20%~98%

濕度偏差

±3%(>75%RH), ±5%(≤75%RH)

腳輪

4個(外形尺寸不含腳輪)腳輪增高50~120mm

觀察窗

450×450mm帶加熱裝置防止冷凝和結(jié)霜

測試孔

φ100mm位于箱體右側(cè)(人面朝大門)

照明燈

35W/12V

節(jié)能調(diào)節(jié)方式

冷端PID調(diào)節(jié)方式(即加熱不制冷,制冷不加熱),比平衡調(diào)溫方式節(jié)能40%

加熱方式

鎳鉻合金電熱絲(3重超溫保護)

制冷機

德國*品牌壓縮機

制冷劑

環(huán)保制冷劑R404a / R23(臭氧耗損指數(shù)均為0)

冷卻方式

水冷(水溫7℃~28℃,水壓0.1~0.3Mpa),以便確保降溫性能

控制器

7寸彩色觸摸屏控制器

運行方式

程式運行+定值運行

傳感器

PT100

通訊功能

RS485 標(biāo)配USB

曲線記錄功能

觸摸屏自動記錄

電源

380V±10%/50HZ,三相四線+地線(3P+N+G)

環(huán)境應(yīng)力篩選( environmental stress screening(ESS))為發(fā)現(xiàn)和排除產(chǎn)品中不良零件、元器件、工藝缺陷和防止出現(xiàn)早期失效,在環(huán)境應(yīng)力下所做的一系列試驗。它是可靠性試驗中的一種類型,也是產(chǎn)品制造過程中的一道工序。產(chǎn)品的組裝等級可分為設(shè)備級、組件級和元器件級,ESS可以在產(chǎn)品不同的組裝等級上實施。應(yīng)對三個組裝等級的產(chǎn)品100%實施ESS。

應(yīng)根據(jù)對產(chǎn)品篩選的效果選擇相應(yīng)的環(huán)境應(yīng)力。對電子產(chǎn)品,ESS的應(yīng)力主要選擇溫度(高、低溫)循環(huán)和振動試驗,這兩種應(yīng)力的組合篩選效果較好,能暴露產(chǎn)品各組裝等級大部分故障。

研究表明,高低溫循環(huán)的篩選效果取決于四個方面:高、低溫的設(shè)定值,高、低溫保持的時間,溫度變化速率和循環(huán)的次數(shù)。增大溫度變化速率,效果較好。設(shè)備中元器件數(shù)量多,則循環(huán)次數(shù)應(yīng)增加。隨機振動篩選效果好于掃頻正弦振動,在不造成對產(chǎn)品損壞的情況下,振動應(yīng)力強一些,則效果好。

元器件的ESS是元器件篩選的主要組成部分,對不同類別元器件的篩選要求和方法,我國有相應(yīng)的軍用標(biāo)準(zhǔn)予以規(guī)定。 設(shè)備級或組件級的ESS的實施要求和過程,ESS過程包括缺陷剔除試驗和*試驗兩個組成部分。
 
環(huán)境應(yīng)力的確定方法
環(huán)境應(yīng)力篩選所用的應(yīng)力值的確定是以經(jīng)濟、有效地發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品早期故障為目的的,它無需模擬產(chǎn)品真實的環(huán)境應(yīng)力。環(huán)境應(yīng)力篩選應(yīng)力值一般是比產(chǎn)品實際使用中的環(huán)境應(yīng)力高,但不能超出設(shè)計的極限應(yīng)力,不能使設(shè)備性能下降或壽命降低。

溫度循環(huán)特性及其應(yīng)力的確定
1、溫度循環(huán)特性
溫度循環(huán)(沖擊)是廣泛應(yīng)用的熱篩選環(huán)境,溫度循環(huán)篩選方案可用以下參數(shù)/因素表征:
• 循環(huán)特征:包括低溫(極值)、高溫(極值)、溫度變化速率、在溫度極值上的停留時間。• 循環(huán)次數(shù)• 設(shè)備狀態(tài)• 通電或不通電
• (檢)測性能或不監(jiān)(檢)測性能等。
    2、溫度上、下限極值選定準(zhǔn)則
溫度循環(huán)中的溫度極值決定了篩選強度。選擇溫度極值的關(guān)鍵是給硬件施加適當(dāng)應(yīng)力以析出故障而又不損壞好的產(chǎn)品。應(yīng)考慮產(chǎn)品貯存溫度(高和低)極值(如在印制電路組件中器材的貯存溫度極值)和電子元器件的
Highest工作溫度。確定其溫度上、下限極值的準(zhǔn)則有:
      • 如果產(chǎn)品進行通電篩選,在其上、下限溫度要工作并檢測性能,則應(yīng)力篩選上限溫度不應(yīng)高于產(chǎn)品的設(shè)計
Highest工作溫度,其下限溫度不應(yīng)低于產(chǎn)品的設(shè)計低工作溫度,如圖1所示。

     • 如果產(chǎn)品不進行通電篩選和在其上、下限溫度進行性能檢測,則應(yīng)力篩選的上限溫度不應(yīng)高于產(chǎn)品的貯存高溫,其下限溫度不應(yīng)低于產(chǎn)品的貯存低溫,如圖2所示。
      • 如果產(chǎn)品僅在上(或下)限溫度通電并檢測性能,則其上限溫度不應(yīng)高于產(chǎn)品設(shè)計
Highest溫度,下限溫度不應(yīng)低于產(chǎn)品貯存低溫,或其上限溫度不應(yīng)高于產(chǎn)品的貯存高溫,下限溫度不應(yīng)低于產(chǎn)品的設(shè)計低工作溫度,如圖3所示

 • 在上述各條選用范圍內(nèi),篩選溫度變化幅度應(yīng)盡可能大,以提高篩選效率。
      • 如僅對產(chǎn)品的某一組件進行篩選,在確定篩選的上下限溫度時,要對組件中的各部件和元器件的
Highest設(shè)計工作溫度和低設(shè)計工作溫度及貯存高溫和貯存低溫進行分析對比,分別找出此組件的各部件和元器件的Highest設(shè)計工作溫度和貯存高溫中的低值,得到一個設(shè)計Highest溫度和一個貯存高溫,再分別找出此組件的各部件和元器件中低設(shè)計工作溫度和貯存低溫中的Highest值,得到一個設(shè)計低工作溫度和一個貯存低溫。這4個溫度值中,兩個工作溫度組成一組設(shè)計Highest、低工作溫度,兩個貯存溫度構(gòu)成一組貯存高、低溫。把這兩組溫度作為確定該組件篩選上、下限溫度的依據(jù)。

3、溫度變化速率確定準(zhǔn)則
溫度變化速率的物理效應(yīng)十分復(fù)雜。由于受篩產(chǎn)品表面不均勻的熱傳遞,受篩產(chǎn)品表面與內(nèi)部之間的熱滯后以及受篩產(chǎn)品各部分的熱慣性不同,受篩產(chǎn)品中就可能存在瞬時溫度梯度。這種溫度梯度及其引起的熱應(yīng)力/應(yīng)變隨著溫度變化速率的增加而增加。溫度的變化速率的增加能使篩選強度增加。但溫度變化速率太高,有可能損壞受篩產(chǎn)品,且篩選效果不會隨著溫度變化速率的增加而無限增加。
試驗箱內(nèi)空氣溫度變化速率不應(yīng)小于5℃/min,否則,會降低篩選效果。由于受篩產(chǎn)品本身的熱慣性,其實際溫度變化速率遠低于5℃/min,具體取決于受篩產(chǎn)品本身的熱慣性、產(chǎn)品在箱內(nèi)的安裝、風(fēng)速和試驗箱的能力等。此外,溫度循環(huán)下限溫度高于0℃的篩選效果不大。
當(dāng)沒有可達到5℃/min變化速度的溫度試驗箱時,可采用溫度沖擊篩選(包括兩箱法)。溫度沖擊篩選對于組件級十分有效,但也可能會給產(chǎn)品引入本來不會出現(xiàn)的故障。
4、上、下限溫度的持續(xù)時間(溫度極值下的停留時間)確定準(zhǔn)則
(1)受篩產(chǎn)品在溫度箱空氣溫度中停留的時間
該時間包括元器件(零部件)溫度達到穩(wěn)定所需要時間和在溫度極值下浸泡所需要的時間。
溫度達到穩(wěn)定的時間的確定準(zhǔn)則是:當(dāng)受篩產(chǎn)品中響應(yīng)慢的部分的溫度與終溫度之差在規(guī)定值之內(nèi)時,就認為實現(xiàn)了穩(wěn)定。這一準(zhǔn)則的核心是使元器件(零部件)溫度達到某一規(guī)定值。在不通電篩選的情況下,此終溫度是溫度箱空氣極值溫度;在通電篩選情況下,終溫度取決于設(shè)備的種類和環(huán)境應(yīng)力篩選裝置。要足夠小,以使所有元器件(零部件)均受到適當(dāng)?shù)膽?yīng)力。GJB 1032中規(guī)定為10分鐘。。
不推薦把受篩產(chǎn)品中具有
Highest熱慣性(慢熱響應(yīng)或大熱滯后)的元部(器)件作為確定溫度穩(wěn)定的部位,因為這樣會要求用過多的時間來使那些不重要的大質(zhì)量元部(器)件作為確定溫度穩(wěn)定的部位,而使一些重要的元部(器)件經(jīng)受不到適當(dāng)?shù)臒釕?yīng)力來析出其內(nèi)部缺陷。
(2)浸泡時間
浸泡的目的,一是保證釬料發(fā)生蠕變,二是完成功能測試,找出一般環(huán)境溫度下不會顯示出的故障。釬料松弛所需時間一般為5分鐘,功能測試的時間取決測試的參數(shù)量,因此浸泡時間不能小于5分鐘,如要進行功能測試,浸泡時間可延長至測試完成。具體時間可通過溫度測定方法確定。
5、溫度循環(huán)次數(shù)(或篩選時間)選擇準(zhǔn)則
電子產(chǎn)品使用經(jīng)驗表明,早期故障一般在生產(chǎn)后工作到50~100小時期間出現(xiàn)。這個時間可作為確定篩選溫度循環(huán)次數(shù)的參考根據(jù)。
GJB 1032規(guī)定,不管篩選產(chǎn)品的復(fù)雜程度和施加應(yīng)力的大小,任何產(chǎn)品都用同一個篩選時間,總時間為80~120小時。這一時間能基本保證所有組裝級產(chǎn)品篩選后能夠消除其早期故障。對于單元和系統(tǒng)來說,這一時間相當(dāng)于20~30個循環(huán),但對于組件來說,由于溫度穩(wěn)定所需時間短,這一時間相當(dāng)于20~40個循環(huán)。
6、設(shè)備狀態(tài)(通斷電和性能檢測)確定準(zhǔn)則
篩選中是否通電和進行性能檢測一般考慮以下因素:
(1) 從提高篩選效果考慮,篩選過程中應(yīng)盡量通電并進行性能檢測。通電篩選在析出缺陷方面要比不通電篩選更有效,通電會在產(chǎn)品中產(chǎn)生溫度梯度,可以析出那些不通電篩選時會漏過的缺陷。在篩選出的故障中,有50%左右的故障是在環(huán)境應(yīng)力下才能發(fā)現(xiàn)的間歇故障,必須在篩選環(huán)境應(yīng)力作用下通過通電檢測才能找出來。
(2)從可能性和經(jīng)濟性考慮,一般在高組裝級(單元或系統(tǒng)級)進行通電和檢測,低組裝級(印刷電路組件)不進行通電和檢測,這是因為低組裝級往往不具備檢測性能的條件,專門設(shè)計和制造一個檢測系統(tǒng)費用太大。
(3)在溫度循環(huán)中,降溫階段不應(yīng)通電,因為通電使產(chǎn)品發(fā)熱,會影響產(chǎn)品溫度變化速率,在溫度循環(huán)篩選中,應(yīng)盡量增加性能檢測次數(shù),以便及時發(fā)現(xiàn)故障和進行修復(fù),節(jié)省篩選時間。
(4)通電振動篩選合適的組裝等級是單元(黑盒子)級。
(5)通電、監(jiān)測的篩選比不通電篩選所需的費用高。
7、*循環(huán)次數(shù)確定準(zhǔn)則
*循環(huán)應(yīng)作為通電溫度循環(huán)篩選的一個組成部分,若在規(guī)定的*時間或循環(huán)次數(shù)內(nèi)產(chǎn)品沒有出現(xiàn)故障,表明產(chǎn)品達到了預(yù)期的篩選要求。GJB 1032規(guī)定至少10個循環(huán)(約40小時)不出故障,才認為產(chǎn)品通過篩選。當(dāng)產(chǎn)品復(fù)雜程度較低、經(jīng)費或進度有限制時,可適當(dāng)減少*循環(huán)次數(shù),但不得少于3個循環(huán)。
隨機振動篩選特性及其應(yīng)力確定
1、隨機振動篩選特性
振動篩選的有效性是由受篩產(chǎn)品對振動的響應(yīng)決定的,而不是由振動輸入決定。同一振動輸入,不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品中產(chǎn)生的響應(yīng)是不同的。受篩產(chǎn)品對振動的響應(yīng)量值不能超過產(chǎn)品振動設(shè)計極限,不能顯著影響產(chǎn)品的使用壽命,篩選期間允許產(chǎn)品的功能退化,但不能出現(xiàn)性能中斷,且停振后性能應(yīng)滿足要求。
2、振動譜和量值
GJB 1032和GJB/Z 34中,建議以圖4所示的振動譜作為篩選振動的輸入,同時推薦單軸振動10分鐘,多軸振動每軸5分鐘。實踐證明,將這些條件作用于黑盒子這一組裝等級的電子產(chǎn)品一般都能獲得滿意的結(jié)果,可作為這類產(chǎn)品的基線振動方案,但圖4的譜對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品,特別是包含有光電和某些機電裝置的產(chǎn)品不一定合適,應(yīng)當(dāng)設(shè)法根據(jù)產(chǎn)品特性確定振動應(yīng)力條件。

3、振動軸向
隨機振動篩選一般應(yīng)在三個軸向上施加,但如果能夠充分證明產(chǎn)品的早期故障僅對某一軸向或某兩個軸向的振動敏感,則可選該振動軸向進行單軸向篩選或兩個軸向依次篩選,以減少篩選工作量和安裝時間。
4、振動持續(xù)時間
振動篩選持續(xù)時間主要是靠工程經(jīng)驗確定的,典型的振動篩選時間是10分鐘,尋找缺陷至少需要5分鐘,就足以析出大多數(shù)缺陷。
5、通、斷電和性能檢測
振動過程中應(yīng)通電并進行性能檢測。

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