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嘉峪檢測網(wǎng) 2020-11-14 13:13
在當今競爭激烈的市場環(huán)境和全球化的背景下,產(chǎn)品要迅速并成功地占領國內外市場,就必須提高產(chǎn)品的可靠性。而環(huán)境試驗是用于考核產(chǎn)品的環(huán)境適應性以及考核產(chǎn)品的設計水平、制造過程中的生產(chǎn)工藝水平是否滿足設計或規(guī)范要求的重要手段之一。通過環(huán)境試驗,可以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在結構設計、電路設計、元器件選型等方面的缺陷,通過對產(chǎn)品試驗過程中暴露缺陷的改進,可以使產(chǎn)品的可靠性得到進一步提高,從而使產(chǎn)品能夠更加符合客戶的預期,迅速牢牢地占領市場。
01、環(huán)境試驗項目概述
目前,企業(yè)進行的環(huán)境試驗項目主要包括高溫、低溫、濕熱、低氣壓、振動、沖擊、溫度循環(huán)、鹽霧等,企業(yè)會根據(jù)產(chǎn)品的預期的使用環(huán)境,選擇適合的試驗項目進行環(huán)境試驗。一般而言,軍用產(chǎn)品將按照《GJB 4239-2001裝備環(huán)境工程通用要求》的相關規(guī)定,采用相關的標準(如GJB 150A、GJB 367A、GJB 1621.7A、GJB 899A等)進行環(huán)境與可靠性試驗,以考核產(chǎn)品的環(huán)境適應性和可靠性。民營企業(yè)則參照各自行業(yè)標準(如GB/T 2423、GB/T 4798、EN 300019、IEC 60068等),并對標準進行適當?shù)牟眉艋蜓a充后,進行環(huán)境適應性試驗。大型的民營企業(yè)會根據(jù)歷史數(shù)據(jù)(主要為產(chǎn)品故障數(shù)據(jù))和經(jīng)驗,選擇簡單的試驗剖面和試驗方案對產(chǎn)品進行可靠性試驗。一些中小民營企業(yè),因為時間和費用的因素,一般不會進行可靠性試驗,只通過環(huán)境適應性試驗的數(shù)據(jù)來評估產(chǎn)品的可靠性,從而造成產(chǎn)品在使用過程中故障率和返修率快速升高,從而給企業(yè)造成沉重的負擔。
02、環(huán)境試驗對產(chǎn)品缺陷的篩選
在產(chǎn)品的設計和制造過程中,引入的缺陷主要為:設計缺陷、工藝缺陷和元器件缺陷。因此,如果我們能在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中,通過環(huán)境與可靠性試驗,將引入的缺陷篩選到低于一定的量級后,則產(chǎn)品的可靠性將大大的得到提升。
據(jù)資料顯示(如圖1),在環(huán)境試驗項目中,溫度循環(huán)可篩選出75%~85%的缺陷,隨機振動應力可篩出15%~25%的缺陷,而如果兩者結合的話篩選率可達90%。因此,在經(jīng)費和時間周期有限的情況下,要提高產(chǎn)品的可靠性,應首先選擇進行溫度循環(huán)試驗,其次是振動試驗。尤其是溫度循環(huán)試驗,具有極高的性價比。

圖1 環(huán)境試驗篩選效果
傳統(tǒng)的環(huán)境應力篩選試驗依據(jù)的標準為《GJB 1030-1990電子產(chǎn)品環(huán)境應力篩選方法》,如圖2所示。實踐證明,通過進行10~20個循環(huán),就能夠將產(chǎn)品絕大部分缺陷篩選出來。

圖2 溫度循環(huán)試驗
影響溫度循環(huán)的故障篩選率的因素主要有:高低溫極值范圍、駐留時間、溫變率、循環(huán)數(shù)。一般而言,高低溫極值范圍越大,溫變率越高、循環(huán)數(shù)越多,篩選的效果就越好。
a) 高低溫極值范圍一般不小于88℃。波音、通用電氣采用的溫度范圍為:-53℃~55℃,摩托羅拉采用的溫度范圍為: -53℃~71℃,德州儀器采用的溫度范圍為:-55℃~55℃。
b) 溫變率: 5℃/min~20℃/min。一般,組件級15℃/min,系統(tǒng)級5℃/min;
c) 循環(huán)數(shù): 組件級20個~40個,系統(tǒng)級10個~20個。
d) 駐留時間:使試驗樣品產(chǎn)生熱漲冷縮的應力變化即可,一般為試驗時,樣品的溫度達到穩(wěn)定。若駐留時間太短,樣品無法達到穩(wěn)定溫度,影響篩選效果;若駐留時間太長,對篩選效果影響不大,但是浪費時間,費效比不高。
03、MORLAB新溫度循環(huán)試驗方案
傳統(tǒng)的環(huán)境應力篩選試驗,因在試驗低溫保持階段結束后至高溫保持階段結束前,需要對產(chǎn)品進行通電工作,因此,溫度范圍不能超過產(chǎn)品的高、低溫工作極限溫度,否則產(chǎn)品會因過應力而導致?lián)p壞。為此,摩爾實驗室提出了一種新的溫度循環(huán)試驗方案,如圖3所示。

圖3 新溫度循環(huán)試驗
相比傳統(tǒng)的環(huán)境應力篩選試驗,在一個完整的循環(huán)中,在進行完高、低溫工作極限的子循環(huán)后,增加了高溫極限和低溫極限的子循環(huán),由此構成了一個完成的新的溫度循環(huán),擴大了環(huán)境應力篩選溫度的范圍,這樣能夠使篩選效率更高,具有更高的費效比。同時,高溫極限和低溫極限也對應著產(chǎn)品在存儲狀態(tài)下的極限溫度,因此,在該溫度循環(huán)試驗中,進一步考核了產(chǎn)品高、低溫存儲環(huán)境的適應性。

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