专利名称：一种确定高加速应力筛选试验条件的方法
技术领域：
本发明涉及硬件电路板的测试方法，具体涉及一种确定高加速应力筛选试验条件的方法。
背景技术：
随着电子产品的广泛应用，人们对电子产品的品质要求也日益提高，电子产品的寿命已经成为产品质量优劣的一个重要标准。然而，产品在制造过程中，由于材料的缺陷、 工艺的失控、设备的不稳定等相关客观因素制约，不可避免的导致了部分电子产品出厂时就存在着潜在的非设计性缺陷，而产品出厂后潜在的缺陷会逐步暴露并导致产品快速失效，产品寿命极大缩短。产品到市场后出现的故障分布可用工业生产中常用的“浴盆曲线”表示。处于“浴盆曲线”前端的是“早夭失效期”，在这个阶段的初期产品失效率较高，并随着时间的增加产品失效率逐渐下降。当一个属于“早夭失效期”的部件产品组装在复杂的系统中时，将导致系统的早期失效率急剧增加，因此在系统组装之前，就必须设法将处于“早夭失效期”的电子部件或模块尽可能的剔除，保证产品的使用寿命。可靠性应力筛选试验就是在这样的背景下产生，顾名思义，可靠性应力筛选试验就是人为对产品施加外来环境工作应力，使处于“早夭失效期”的产品尽可能早的暴露出来，然后利用相关检验或测试方法，将这些有瑕疵的产品予以剔除，提高交货产品的可靠性。可靠性应力筛选试验的方法一般包括以下步骤首先，在产品的工作极限范围内，进行 5°C /min的温变循环试验，并在高低温各保持一段时间，一次循环的时间为3-4个小时，试验的总时间40小时；然后，再进行随机振动筛选试验，功率谱密度设定为0. 04g2/Hz，试验时间为5min，如军标GJB 1032-1990所述；最后，根据得到的结果判断产品的好坏。但这种方法存在着以下缺点第一，产品筛选试验所需的周期长，一般需要2-3天的时间；第二，工作效率低，极大的制约了制造厂家的产能；第三，占用大量设备，人力费用高，造成过高的生产成本，降低产品竞争力。随着社会对电子产品需求的急剧膨胀，电子公司产能也日益扩张，环境筛选试验周期长、效率低、费用高等缺点严重延滞电子产品的推向市场的时间，制约了电子制造业公司发展。
发明内容
针对上述可靠性应力筛选试验存在的技术问题，本发明提供了一种利用温度及振动综合应力可靠性试验，准确得到硬件电路板高加速应力筛选试验条件的方法。利用本发明得到的试验条件，可以快捷、高效、低成本的实现硬件电路板的高加速应力筛选试验，将有潜在缺陷的不良品提前筛选出来。一种确定高加速应力筛选试验条件的方法，通过高加速寿命试验的方法得到产品的温度及振动综合应力的操作极限和破坏极限、快速温变传导操作极限，包括以下步骤参考温度及振动综合应力的操作极限和破坏极限、快速温变传导操作极限，设置起始试验条件进行快速温变循环的温度及振动综合应力测试；在温度及振动稳定阶段进行至少一次功能测试，判断被测产品是否有故障，当有故障出现时，执行下一个步骤；分析判断故障出现的原因，当因被测产品自身的质量引起时，则表示目前试验条件有效；准备至少三个试验样品，在每个样品上制作一些非标准工艺制造的典型缺陷，以上一个步骤得到的有效试验条件进行温度及振动综合应力测试各个试验样品；在温度及振动稳定阶段进行至少一次功能测试，并观察样品上的人造缺陷是否能被检测出来，当能检测到缺陷时，则说明目前试验条件有效；用至少三个全新产品作样品，以上一个步骤得到的有效试验条件进行至少三次重复测试，在温度及振动稳定阶段进行至少一次功能测试并观察全新样品是否有故障出现， 当未发生因应力不当而引起故障时，则确定当前条件为高加速应力筛选的试验条件。本发明中，所述判断被测产品是否有故障步骤还包括，当无故障出现时，则以当前试验条件为测试起始应力，增加温度及振动应力，重新执行本步骤。所述分析判断故障的原因步骤中还包括，当因环境应力过大造成时，则减小温度及振动应力的改变量，以出现故障之前的应力为测试起始应力，并返回所述判断被测产品是否有故障步骤。所述全新产品样品测试步骤中，当不能检测到缺陷时，则增加温度及振动应力返回重新执行本步骤。所述设置起始条件试验步骤中，温度及振动综合应力中温度的高低温应力的可操作极限缩小 30 %以内，振动破坏极限缩小50%以内，以快速温度传导操作极限的不高于80%为温变速度值，作为试验的起始试验条件。所述判断被测产品是否有故障步骤中，当无故障出现时， 则增加温度及振动应力的15%以内，返回执行本步骤。所述分析判断故障的原因步骤中， 当因环境应力过大造成时，则减小温度及振动应力的改变量为3 %以内，返回执行本步骤。 所述观察样品中的人造缺陷步骤中，当不能检测到缺陷时，则增加温度及振动应力的3 %以内，返回执行本步骤。所述观察样品中的人造缺陷步骤中，所执行的检测试验次数进行到检测出相应缺陷为止。所述全新产品测试步骤中，当有故障出现时，则返回所述分析判断故障的原因步骤。所述全新产品样品测试步骤中，用50个全新产品作样品，以所述观察样品中的人造缺陷步骤得到的有效试验条件进行50次重复测试。本发明是建立在高加速寿命试验基础上，在已知产品的温度及振动综合应力的操作极限和破坏极限的前提下，通过对产品的温度和振动综合应力进行不断的科学调整，反复进行可靠性试验测试，根据多次试验结果可以准确的得到产品的高加速应力筛选的试验条件。试验考虑了产品在综合环境下的典型缺陷为主。采用本发明得到的试验条件进行高加速应力筛选试验，可以将筛选时间缩短为1-2个小时，从而减小产品生产周期、提高试验效率、降低试验成本。
图1确定高加速应力筛选试验条件过程流的程图
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。实施例一确定硬件电路板高加速应力筛选试验条件的方法首先，根据硬件电路板的高加速寿命试验，确定硬件电路板的温度及振动综合应力的温度操作极限、振动破坏极限及快速温变传导操作极限。将温度及振动综合应力的温度操作极限缩小30%、振动破坏应力缩小50%、以快速温度传导操作极限的80%为温变速度值，高低温各保持10分钟，作为起始测试条件进行6次快速温变循环的温度及振动综合应力试验。在此起始测试条件的基础上逐步增加起始应力的15%，并在温度及振动稳定阶段进行一次以上的功能测试，判断被测产品是否有故障出现，功能测试包括但不限于以下内容硬件电路板的短路、断路、功耗、输出参数的漂移误差、系统的稳定性、电气性能、I/O 接口逻辑功能以及相关的机械外观等内容。如果有故障出现，判断故障是由产品自身质量问题引起还是应力过大引起。属于前者表示目前的试验条件有效，试验应力可以准确筛选出有质量问题的产品；属于后者，则以出现故障前的应力为起始测试条件，以起始测试条件应力的3%为增量，继续增加试验应力直至找出由产品自身质量问题引起故障为止。然后，准备三个全新的硬件电路板，分别有意植入FPGA引脚虚焊、IC引线划伤、IC Bonding压力不够等缺陷，以可以筛选出有质量问题产品的应力作为起始测试条件，在温度及振动都稳定阶段对硬件电路板进行功能测试。根据测试结果判断产品是否有相应故障出现，如无故障出现则以起始测试条件应力的3%为增量，逐步增加试验应力直至出现相应故障为止；如有相应故障出现表示目前试验条件有效。最后，用50个全新产品作样品，以有效的试验条件进行50次重复测试，在温度及振动稳定阶段进行一次以上功能测试并观察全新样品是否有故障出现，如都未发生因应力不当而引起故障，即可确定当前条件即为高加速应力筛选条件。在上述的实施例中，作为较优的实施项，所述确定硬件电路板的温度及振动综合应力的温度操作极限、振动破坏极限及快速温变传导操作极限中，将温度及振动综合应力中温度的高低温应力的可操作极限缩小20%，振动破坏极限缩小40%，快速温度传导操作极限的60%为温变速度值，作为试验的起始试验条件。在判断硬件电路板是否有故障中， 如无故障出现，则相应增加所述温度及振动应力的10%。在分析判断故障出现的原因步骤中，如因环境应力过大造成，则减小所述温度及振动应力的改变量为2%。实施例二 确定LCD模组产品高加速应力筛选试验条件的方法首先，根据LCD模组的高加速寿命试验，确定LCD模组的温度及振动综合应力的温度操作极限、振动破坏极限及快速温变传导操作极限。将将温度及振动综合应力的温度操作极限缩小30%、振动破坏应力缩小50%、以快速温度传导操作极限的80%为温变速度值，高低温各保持15分钟，作为起始测试条件进行6次快速温变循环的温度及振动综合应力试验。在此起始测试条件的基础上逐步增加起始应力的10%，并在温度及振动稳定阶段进行一次以上的功能测试，判断被测LCD模组是否有故障出现，功能测试包括但不限于以下内容LCD的缺线、画面显示异常、漏光、色淡、亮点、功耗、色度、亮度、饱和度等内容。如果有故障出现，判断故障是由产品自身质量问题引起还是应力过大引起。属于前者表示目前的试验条件有效，试验应力可以准确筛选出有质量问题的产品；属于后者，则以出现故障前的应力为起始测试条件，以起始测试条件应力的3%为增量，继续增加试验应力直至找出由产品自身质量问题引起故障为止。然后，准备三个全新的LCD模组，分别有意植入LCD内部异物，增光片贴附漏边、 IC偏位等缺陷，以可以筛选出有质量问题产品的应力作为起始测试条件，在温度及振动都稳定阶段对硬件电路板进行功能测试。根据测试结果判断产品是否有相应故障出现，如无故障出现则以起始测试条件应力的3%为增量，逐步增加试验应力直至出现相应故障为止； 如有相应故障出现表示目前试验条件有效。最后，用50个全新产品作样品，以有效的试验条件进行50次重复测试，在温度及振动稳定阶段进行一次以上功能测试并观察全新样品是否有故障出现，如都未发生因应力不当而引起故障，即可确定当前条件即为高加速应力筛选条件。在上述的实施例中，作为较优的实施项，所述确定LCD模组产品的温度及振动综合应力的温度操作极限、振动破坏极限及快速温变传导操作极限中，将温度及振动综合应力中温度的高低温应力的可操作极限缩小20%，振动破坏极限缩小40%，快速温度传导操作极限的60%为温变速度值，作为试验的起始试验条件。在判断LCD模组产品是否有故障中，如无故障出现，则相应增加所述温度及振动应力的10%。在分析判断故障出现的原因步骤中，如因环境应力过大造成，则减小所述温度及振动应力的改变量为2%。实施例三确定半导体集成电路芯片IC产品高加速应力筛选试验条件的方法首先，根据半导体集成电路芯片IC的高加速寿命试验，确定半导体集成电路芯片 IC的温度及振动综合应力的温度操作极限、振动破坏极限及快速温变传导操作极限。将将温度及振动综合应力的温度操作极限缩小30%、振动破坏应力缩小50%、以快速温度传导操作极限的80%为温变速度值，高低温各保持15分钟，作为起始测试条件进行6次快速温变循环的温度及振动综合应力试验。在此起始测试条件的基础上逐步增加起始应力的 10%，并在温度及振动稳定阶段进行一次以上的功能测试，判断被测LCD模组是否有故障出现，功能测试包括但不限于以下内容IC的输出波形、功耗、断路、压焊点脱落、漏电、短路、等内容。如果有故障出现，判断故障是由产品自身质量问题引起还是应力过大引起。属于前者表示目前的试验条件有效，试验应力可以准确筛选出有质量问题的产品；属于后者， 则以出现故障前的应力为起始测试条件，以起始测试条件应力的3%为增量，继续增加试验应力直至找出由产品自身质量问题引起故障为止。然后，准备三个全新的半导体集成电路芯片IC，分别有意植入IC封装气泡、内部异物、压焊点虚汗等缺陷，以可以筛选出有质量问题产品的应力作为起始测试条件，在温度及振动都稳定阶段对硬件电路板进行功能测试。根据测试结果判断产品是否有相应故障出现，如无故障出现则以起始测试条件应力的3%为增量，逐步增加试验应力直至出现相应故障为止；如有相应故障出现表示目前试验条件有效。最后，用50个全新产品作样品，以有效的试验条件进行50次重复测试，在温度及振动稳定阶段进行一次以上功能测试并观察全新样品是否有故障出现，如都未发生因应力不当而引起故障，即可确定当前条件即为高加速应力筛选条件。在上述的实施例中，作为较优的实施项，所述确定半导体集成电路芯片IC的温度及振动综合应力的温度操作极限、振动破坏极限及快速温变传导操作极限中，将温度及振动综合应力中温度的高低温应力的可操作极限缩小20%，振动破坏极限缩小40%，快速温度传导操作极限的60%为温变速度值，作为试验的起始试验条件。在判断半导体集成电路芯片IC是否有故障中，如无故障出现，则相应增加所述温度及振动应力的10%。在分析判断故障出现的原因步骤中，如因环境应力过大造成，则减小所述温度及振动应力的改变量为2%。 在不偏离本发明的精神和范围的情况下还可以构成许多有很大差别的实施例。应当理解，除了如所附的权利要求所限定的，本发明不限于在说明书中所述的具体实施例。
权利要求
1.一种确定高加速应力筛选试验条件的方法，通过高加速寿命试验的方法得到产品的温度及振动综合应力的操作极限和破坏极限、快速温变传导操作极限，其特征在于，包括以下步骤参考温度及振动综合应力的操作极限和破坏极限、快速温变传导操作极限，设置起始试验条件进行快速温变循环的温度及振动综合应力测试；在温度及振动稳定阶段进行至少一次功能测试，判断被测产品是否有故障，当有故障出现时，执行下一个步骤；分析判断故障出现的原因，当因被测产品自身的质量引起时，则表示目前试验条件有效；准备至少三个试验样品，在每个样品上制作一些非标准工艺制造的典型缺陷，以上一个步骤得到的有效试验条件进行温度及振动综合应力测试各个试验样品；在温度及振动稳定阶段进行至少一次功能测试，并观察样品上的人造缺陷是否能被检测出来，当能检测到缺陷时，则说明目前试验条件有效；用至少三个全新产品作样品，以上一个步骤得到的有效试验条件进行至少三次重复测试，在温度及振动稳定阶段进行至少一次功能测试并观察全新样品是否有故障出现，当未发生因应力不当而引起故障时，则确定当前条件为高加速应力筛选的试验条件。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断被测产品是否有故障步骤还包括，当无故障出现时，则以当前试验条件为测试起始应力，增加温度及振动应力，重新执行本步骤。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分析判断故障的原因步骤中还包括， 当因环境应力过大造成时，则减小温度及振动应力的改变量，以出现故障之前的应力为测试起始应力，并返回所述判断被测产品是否有故障步骤。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述全新产品样品测试步骤中，当不能检测到缺陷时，则增加温度及振动应力返回重新执行本步骤。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设置起始条件试验步骤中，温度及振动综合应力中温度的高低温应力的可操作极限缩小30%以内，振动破坏极限缩小50%以内，以快速温度传导操作极限的不高于80%为温变速度值，作为试验的起始试验条件。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述判断被测产品是否有故障步骤中，当无故障出现时，则增加温度及振动应力的15%以内，返回执行本步骤。
7.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述分析判断故障的原因步骤中，当因环境应力过大造成时，则减小温度及振动应力的改变量为3%以内，返回执行本步骤。
8.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述观察样品中的人造缺陷步骤中， 当不能检测到缺陷时，则增加温度及振动应力的3%以内，返回执行本步骤。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述观察样品中的人造缺陷步骤中，所执行的检测试验次数进行到检测出相应缺陷为止。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述全新产品测试步骤中，当有故障出现时，则返回所述分析判断故障的原因步骤。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述全新产品样品测试步骤中，用50个全新产品作样品，以所述观察样品中的人造缺陷步骤得到的有效试验条件进行50次重复测试。
全文摘要
本发明提供了一种确定高加速应力筛选试验条件的方法。该方法首先根据产品的温度及振动综合应力操作和破坏极限设定初始测试条件进行温度及振动综合应力试验，采用逐步逼近法准确的得到高加速应力筛选试验条件，然后再用产品的典型缺陷去验证得到筛选试验条件的有效性，反复试验、科学调整，最终得到有效的温度及振动综合应力高加速筛选试验条件。利用本发明得到的试验条件进行高加速应力筛选试验，能大幅度缩短筛选试验的时间、提高试验效率、节省试验成本。
文档编号G02F1/13GK102193054SQ20101011677
公开日2011年9月21日 申请日期2010年3月3日 优先权日2010年3月3日
发明者朱辉, 李平, 池峰 申请人:上海微电子装备有限公司