摘要：闡述了電子裝備溫度應力篩選試驗所暴露出來的各種故障以及偶發(fā)故障,需要通過完備的事先設計好的實時監(jiān)測方法及手段才能快速定位,找出解決溫度循環(huán)應力篩選過程中偶發(fā)故障問題的思路，將溫度應力篩選效能發(fā)揮到最大，提升客戶滿意度。

關鍵詞：溫度應力篩選;偶發(fā)故障;實時監(jiān)測

環(huán)境應力篩選(ESS)技術,在軌道交通行業(yè)生產(chǎn)過程中得到了廣泛深入的應用,這對剔除產(chǎn)品早期故障起到了良好的作用。在實際應用過程中大家都偏重設計溫度剖面，施加最佳應力以激發(fā)失效，而往往忽視了過程中的監(jiān)測方案。通過實踐發(fā)現(xiàn),環(huán)境應力篩選篩選建立一套完善的監(jiān)測方法是非常必要、重要的。

1溫度應力篩選的目的

溫度應力篩選是ESS的一種，即采用溫度應力進行可靠性篩選。而功能動態(tài)ESS是其中的一種，指產(chǎn)品在應力環(huán)境下加電且執(zhí)行產(chǎn)品功能/性能監(jiān)測的ESS。是對單板級、各分系統(tǒng)及以上各層次產(chǎn)品施加合理溫度應力和電應力,將它們內(nèi)部的潛在缺陷加速變成故障,并加以發(fā)現(xiàn)和排除的過程,達到剔除產(chǎn)品早期故障的目的。使其在出廠時便進入隨機失效階段，以固有的可靠性水平交付用戶使用。在動態(tài)ESS過程中多為偶發(fā)故障，通常在特定條件下以一定概率出現(xiàn),但此特定條件與復現(xiàn)概率很難確定，需要長時間的試驗與結(jié)合軟硬件原理推算得出，如果有一套健全的監(jiān)測手段很可能大大提提升其推演的效率。

2溫度應力篩選現(xiàn)狀

目前環(huán)境試驗的國內(nèi)標準主要有GJB1032《電子產(chǎn)品環(huán)境應力篩選方法》、GJB/Z34《電子產(chǎn)品定量環(huán)境應力篩選指南》，國外標準主要有MIL-HDBK-344A《電子設備的環(huán)境應力篩選試驗》、MIL-HDBK-2164A《電子設備的環(huán)境應力篩選試驗工藝》等等，都提供了非常詳細的如何確定試驗剖面的方法與指南，但對于過程檢測往往只一筆帶過，甚至未提及。

3動態(tài)實時監(jiān)測實際應用案例

軌道交通產(chǎn)品某裝置動態(tài)環(huán)境應力篩選試驗方案，前期投入大量時間確定試驗溫度剖面以及電應力水平。其過程監(jiān)測僅做到用PC機監(jiān)測通信的生命狀態(tài)，通過一段時間篩選發(fā)現(xiàn)，客戶現(xiàn)場的早期失效仍然居高不下，廠內(nèi)故障也無法快速定位故障，導致在初期分析偶發(fā)性故障如同盲人摸象般，浪費大量人力物力，急需重新就過程監(jiān)測制定詳細方案。通過前期在廠內(nèi)外收集到的相關數(shù)據(jù)，針對收集到的數(shù)據(jù)分類匯總，確定需要監(jiān)測的項點，并最終確定其監(jiān)測方案。

3.1硬件建構(gòu)：

3.2各監(jiān)測項的實現(xiàn)：

3.2.1溫度的監(jiān)測：以便統(tǒng)計分析發(fā)生故障點與溫度相關性。老化箱通過以太網(wǎng)線將實時狀態(tài)、程序設計溫度、實際監(jiān)測溫度送往上位機。

3.2.2供電電源監(jiān)測：以便上位機與被試樣品進行同步。供電電源采用安捷倫可編程電源，可通過GPIB、以太網(wǎng)、串口方式將供電電源狀態(tài)發(fā)送給上位機。

3.2.3受試樣品的電源系統(tǒng)的實時監(jiān)測：以便統(tǒng)計分析發(fā)生故障點與受試樣品的供電電源的相關性。受試系統(tǒng)中有兩個系統(tǒng)單元自帶電壓監(jiān)測單元，由下位機記錄到產(chǎn)品端系統(tǒng)日志中。其他部件功耗小以及對電源性能要求不高，故不對其他系統(tǒng)進行外加電源監(jiān)測模塊。

3.2.4各輸入輸出信號的實時監(jiān)測：本系統(tǒng)是采用自環(huán)回測試，由產(chǎn)品端下位機控制收發(fā)，并將收發(fā)過程記錄下來同時將最終結(jié)果發(fā)往上位機。

3.2.5老化試驗數(shù)據(jù)實時記錄：上位機主要負責各下位機發(fā)送過來的數(shù)據(jù)的收集與診斷、匯總，最終通過一定判斷邏輯輸出日志文件與試驗報告文件。

3.3監(jiān)測文件的應用。

3.3.1故障分析在此受試樣品試驗過程中暴露出產(chǎn)品故障模式中有83%偶發(fā)故障，通過對監(jiān)測日志的分析，很快定位故障規(guī)律。通過上下位機系統(tǒng)日志對比，能很快定位故障原因，大大提升了偶發(fā)故障的分析效率。

3.3.2設計優(yōu)化本篩選試驗暴露的16類故障中有4類屬于設計缺陷，9類屬于物料問題，2類工藝問題。另發(fā)現(xiàn)3類隱患問題，需要采取糾正設計措施才能消除這類故障模式以及隱患。由此可見，環(huán)境應力篩選不僅可以暴露物料和工藝的缺陷，提出早期失效，還可以暴露設計缺陷，經(jīng)過監(jiān)測數(shù)據(jù)分析采取有效閉環(huán)糾正，還可以使產(chǎn)品實現(xiàn)可靠性增長。

4動態(tài)溫度循環(huán)應力篩選中動態(tài)監(jiān)測益處

通過某裝置前期失敗經(jīng)驗，可以說若做動態(tài)溫度循環(huán)應力篩選不做動態(tài)實時監(jiān)測，等于浪費資源。環(huán)境應力篩選進行動態(tài)監(jiān)測獲得的故障信息是寶貴的資源，綜合應用故障信息可以獲得良好的效益以及重要性。其作用如下：a)用于直接排除產(chǎn)品的缺陷，這是環(huán)境應力篩選的首要目標;b)用于檢查和排除同型號同批次尚未進行環(huán)境應力篩選產(chǎn)品的缺陷，有可能實現(xiàn)簡化篩選，從而節(jié)省資源和時間。c)用于修改設計，有可能到達可靠性增長的效果。d)用于為以后產(chǎn)品的性能設計、工藝設計、可靠性設計積累經(jīng)驗，提供依據(jù)，提高整體水平。

5結(jié)束語

環(huán)境應力篩選方案設計是一項綜合工作，要掌握產(chǎn)品的設計、工藝、元器件的歷史和現(xiàn)況信息，收集必要的數(shù)據(jù);選取有效的試驗剖面;選取何種篩選裝配等級;都需要承擔一定風險。因此，必須應用系統(tǒng)工程方法，圍繞產(chǎn)品可靠性要求進行綜合權(quán)衡，選擇良好的監(jiān)測手段，很好的運用監(jiān)測數(shù)據(jù)，建立健全一套動態(tài)環(huán)境應力篩選方法是必不可少的前提，才能充分應用環(huán)境應力篩選效能。

參考文獻：

[1]常規(guī)試驗設備溫度循環(huán)應力篩選技術改進TN06[A]西南技術工程研究所2014年

[2]集成電路高溫動態(tài)老化測試系統(tǒng)的設計TN47[A]陜西昌嶺電子科技有限責任公司2010年

作者:易秀          單位:株洲中車時代電氣股份有限公司