电子产品综合应力强化试验方法

摘要

本发明涉及一种电子产品综合应力强化试验方法，属于电子产品试验技术领域。本发明1)明确提出了装甲车辆电子产品基于综合应力的强化试验剖面：由温循、振动、电应力组成综合应力；2)明确给定了综合应力强化试验剖面中温度应力的施加方案：采用快速温循试验方案；3)明确给定了综合应力强化试验剖面中振动应力的施加方案：采用随机振动试验方案。本发明在激发产品可靠性薄弱点上，除外场跑车验证方法之外，提供了一种台架验证的试验方案，降低了对整车的依赖；前移了产品风险点控制，降低了研制周期；能够更精准、高效的进行可靠性薄弱点定位与整改。

说明书

技术领域

本发明涉及电子产品试验技术领域，具体涉及一种电子产品综合应力强化试验方法。

背景技术

随着车辆的智能化、全电化发展的强劲趋势，车载电子部件的数量增长迅猛，部件内部芯片数量、集成难度也呈现出指数曲线上升趋势，加之复杂电路组合后存在特殊、临界条件下的跳变、漂移、失效等不可预测现象，若不进行专项可靠性设计和试验验证，集成度越高的电子产品其可靠性水平在理论上将越低。

综合应力强化试验属于提升产品可靠性设计、可靠性分析的研究性试验。通过提高产品试验的环境应力(高温、低温、冲击、振动、湿热)及电应力，达到在短时间内暴露产品功能及性能薄弱点的目的，进而制定技术改进措施，以提高产品可靠性，对产品的可靠性增长具有重要的意义。

当前类似试验存在如下问题：

1)研究领域尚未形成通行的综合应力强化试验的台架试验方案，缺乏可具体执行的试验方法及依据；

2)五项试验(高温、低温、冲击、振动、湿热)都是异步、短时的性能验证试验，不足以全面考核产品的可靠性；

3)装甲产品的特殊性，该领域电子产品强化试验的各参数强化指标无法参照航空、航天、船舶等军工领域。过高的强化指标将直接导致产品不可逆损坏；过低的强化指标达不到强化、加速的目的，强化因子界定困难，缺乏工程经验。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何设计一种电子产品综合应力强化试验方法，以降低对整车的依赖；前移产品风险点控制，降低研制周期，更精准、高效的进行可靠性薄弱点定位与整改。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电子产品综合应力强化试验方法，包括以下步骤：

a.将被试品刚性连接到三综合试验箱内的振动台面上，并确保被试品周围气流能够自由流动；

b.将温度传感器布置在被试品内部的关注点上，将控制用振动传感器可靠地粘贴在选择的控制点上，在振动响应测量中确定的关注点处布置监测用振动传感器；

c.按测试要求连接好测试设备，并对被试品进行试验前常温通电测试，确定被试品功能和性能正常；

d.对被试品施加温度变化应力，对被试品施加振动步进应力，并同步施加电应力；

e.在快速温度变化应力及振动应力施加的过程中注意电应力的变化；

f.当被试品出现性能超差或功能丧失时，停止振动，并暂停试验；若是由于振动引起的被试品出现性能超差或功能丧失时，则执行g-l，否则执行g’～j’；

g.将振动应力降低至初始振动量级；

h.确认被试品的功能、性能是否能恢复，并进行故障分析，定位与修复故障，如不能修复则进行更换；

i.修复或更换后，在振动台面的修复点或更换后与修复点对应的点上加装监测用振动传感器；

j.直接对被试品施加性能超差或功能丧失时的振动量级，验证修复的有效性；

k.如果故障点是由于应力集中所致或为共振点，此时将该故障点从被试品中移出，以避免振动激励再次造成该点损坏；

l.返回步骤f，直至找到了预设个数的故障点，或施加的应力已足够大，则结束试验；

g’.将温度应力恢复到常温，温度稳定后观察被试品工作能否恢复正常；

h’.若被试品无法恢复相应的功能和性能，说明被试品已损坏，进行故障定位和修复，再次投入试验前，对修复的故障点进行防快速温度变化的保护，如果无法修复也无法进行保护则进行更换；若被试品功能和性能恢复正常，说明温度变化应力对被试品未造成不可逆转的损坏，对可能的故障点进行分析和定位，若能够定位，则对故障点进行防快速温度变化的保护，再次投入试验；若不能依靠分析进行定位，则直接投入试验，认为找到了薄弱点，并将该薄弱点激励成故障点；

j’.返回步骤f，直至找到了预设个数的薄弱点，则结束试验。

优选地，步骤a中，将被试品通过试验夹具刚性连接到三综合试验箱内的振动台面上。

优选地，步骤e中，所述电应力的变化包括电流、电压和功率的变化。

优选地，步骤h’中，防快速温度变化的保护方法为：涂敷阻热材料。

优选地，所述电子产品为装甲车辆电子产品。

(三)有益效果

本发明在激发产品可靠性薄弱点上，除外场跑车验证方法之外，提供了一种台架验证的试验方案，降低了对整车的依赖；前移了产品风险点控制，降低了研制周期；能够更精准、高效的进行可靠性薄弱点定位与整改。

附图说明

图1为快速温度循环试验剖面；

图2为GJB150.16A中履带车典型谱型(随机振动)；

图3为综合应力强化试验循环剖面。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明实施例提供了一种装甲车辆电子产品综合应力强化试验方法，包括以下步骤：

a.将被试品通过试验夹具刚性连接到三综合试验箱内的振动台面上，并确保被试品周围气流能够自由流动；

b.将温度传感器布置在被试品内部的关注点上(尽量多点，以确定被试品的温度稳定状态)，将控制用振动传感器可靠地粘贴在选择的控制点上，在振动响应测量中确定的关注点处布置监测用振动传感器；

c.按测试要求连接好测试设备，并对被试品进行试验前常温通电测试，确定被试品功能和性能正常；

d.按图1对被试品施加温度变化应力，按图2、表1条件对被试品施加振动步进应力，并按图3同步施加电应力；

表1履带车固紧货物的窄带随机振动程序数据

图1说明：如果装甲车辆电子产品的低温工作极限为-55℃；高温工作极限为85℃。考虑产品的温度循环过程的余量，一般低温工作极限设为-50℃，高温工作极限设为80℃。按照快速温度循环应力试验的常用方法，循环路径为“低温——高温——低温……”的循环试验，其温变率一般不小于15℃/min(越快温度循环应力诱发越强)，为满足试验效果的要求，需要进行11次温度循环试验；电应力的标称值为28V，上限值为33V，下限值为20V，通电的顺序应按照“上限值——标称值——下限值——标称值——上限值……”。考虑产品试验的时间、效率和费用。该产品综合应力强化试验中的温度循环试验设计如下：低温温度：-50℃；高温温度：80℃；温度变化速率：15℃/min；每个温度稳定停留时间：60min；产品检测时间：10min(产品需开关5次)。

图2、表1说明：经过论证及试验摸索，装甲车辆电子产品步进振动谱型适合参照GJB150.16A中图C.4中5-500Hz履带车典型随机谱型，振动数据选择表D.1履带车固紧货物的窄带随机振动数据，以表中的数据位初始数据，逐步增加量值。每次增10％到150％后每次增5％，直到产品故障或到原有量值的170％。振动步长：初始量值的10％，增加到150％后步长采用5％；每个振动稳定驻留时间：10min；产品检测时间：10min(产品需开关5次)；试验持续到被试品的振动故障或试验量值到原来的170％，则停止试验。

图3说明：按照综合应力强化试验的常用方法，一般是在基于温度循环、振动步进、电应力循环施加的综合剖面下进行试验。温度循环按照图1快速温度循环应力施加，振动步进应力按照图2和表1的型谱和数据进行施加，电应力应按照“上限值——标称值——下限值——标称值——上限值……”进行施加。同时考虑低温时产品不上电，高温时保持产品上电的上电时机。

e.在快速温度变化应力及振动应力施加的过程中注意电应力的变化，包括电流、电压和功率的变化；

f.当被试品出现性能超差或功能丧失时，停止振动，并暂停试验(在不影响安全的情况下尽量让被试品不断电)；若是由于振动引起的被试品出现性能超差或功能丧失时，则执行g-l，否则执行g’～j’；

g.将振动应力降低至初始振动量级；

h.确认被试品的功能、性能是否能恢复，并进行故障分析，定位与修复故障，如不能修复则进行更换；

i.修复或更换后，在振动台面的修复点或更换后与修复点对应的点上(或附近)加装监测用振动传感器，以了解被试品上故障点处的振动响应情况；

j.直接对被试品施加性能超差或功能丧失时的振动量级，验证修复的有效性；

k.如果故障点是由于应力集中所致或为共振点，此时将该故障点从被试品中移出，以避免振动激励再次造成该点损坏；

l.返回步骤f，直至找到了预设个数的故障点(薄弱环节)，或施加的应力已足够大，则结束试验；

g’.将温度应力恢复到常温，温度稳定后观察被试品工作能否恢复正常(可对被试品进行重启观察)；

h’.若被试品无法恢复相应的功能和性能，说明被试品已损坏，进行故障定位和修复，再次投入试验前，对修复的故障点进行涂敷阻热材料的防快速温度变化的保护，如果无法修复也无法进行保护则进行更换；若被试品功能和性能恢复正常，说明温度变化应力对被试品未造成不可逆转的损坏，对可能的故障点进行分析和定位，若能够定位，则对故障点进行涂敷阻热材料的防快速温度变化的保护，再次投入试验；若不能依靠分析进行定位，则直接投入试验，认为找到了薄弱点，并将该薄弱点激励成故障点；

j’.返回步骤f，直至找到了预设个数的薄弱点(环节)，则结束试验。

该方法基于电子产品的可靠性试验理论，按照产品设计要求，以及使用环境特点，结合长期工程摸索经验，归纳提出一种综合应力强化试验的工程应用方法。

本发明是基于装甲车辆电子产品的使用环境、电气特性、相关国军标等依据，参考航空、航天、船舶等领域的行业试验方案，充分考虑装甲车辆电子产品严酷的温度、振动、电应力等独有特点，经过大量的摸索试验以及型号项目的试验验证之后，归纳提出了一种适合于装甲车辆电子产品的基于快速温循、随机振动和电应力的综合应力强化试验方案及试验方法，并明确给定各试验步骤及关键参数数值，具有较强的工程可操作性。该试验方案的试验剖面既尽量贴合实车使用环境，又加入了适当的综合应力强化因子，达到了通过台架试验，利用尽可能少的试验时间，花费尽可能少的试验费用，加速暴露模拟产品在实车使用环境中可能存在的可靠性薄弱点，缩短查找设计不足/隐患的时间，提升项目开发效率。

本发明实施例1)明确提出了装甲车辆电子产品基于综合应力的强化试验剖面：由温循、振动、电应力组成综合应力；2)明确给定了综合应力强化试验剖面中温度应力的施加方案：采用快速温循试验方案；3)明确给定了综合应力强化试验剖面中振动应力的施加方案：采用随机振动试验方案；4)明确给定了综合应力强化试验剖面中电应力的施加方案：综合国军标、实车工况及强化考核等多种因素，归纳提出专用电应力试验方案；5)明确给定了经过充分工程验证的综合应力强化试验剖面下各关键参数数值：快速温循的升温速率、高温截止点、低温截止点；随机振动的阶跃步幅、截止点；电应力的上限值、下限值等。

本发明能够产生如下有益效果：

1、在激发产品可靠性薄弱点上，除外场跑车验证方法之外，提供了一种台架验证的试验方案，降低了对整车的依赖。

2、前移产品风险点控制，降低研制周期。

综合应力强化试验是在研制阶段开展，采取“样机完成——强化试验——暴露/定位可靠性薄弱点——改进设计/工艺——回归验证——新产品改进——产品出厂交付”的试验流程，改变原“产品出厂交付——整车总装——跑车故障——现场排障/返厂维修——复装跑车验证”的流程，把产品的风险点控制前移，显著降低产品研制周期。

3、更精准、高效的可靠性薄弱点定位与整改。

综合应力强化试验是通过专用检测工装、三综合试验台等设备进行综合应力的全面注入、工作状态的全面监控来实施的。环境应力和电应力的注入是从正常应力逐步阶跃式进行施加的，阶跃步幅和时间可根据故障定位的需要进行灵活调整，到达精准确定引起故障时的环境应力或电应力条件。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。