电源的环境应力筛选.doc

电源的环境应力筛选 派辛哉惫鲭 E产品可靠性与环境试验 L}o, 1999年蝴年第5期1 电源的环境应力筛选 Ess0faP0wersypp -r1I1 旦里摘译(航天自动控制研究所北京1oo~) 1概述 有大量的数据清楚表明,使电子硬件经 受热循环和随机振动是消除制造工艺和元件 失效,提供最终用户非常可靠的设备的很有 效的方法,这一过程被定义为环境应力筛 选.本文主要介绍(美国)海军电源的环境 应力筛选,包括低压电源(电压小于3o0v) 和高压电源(电压大约300V). 2建议采用的环境应力筛选 (ESS)过程 对电源进行环境应力筛选的最低要求是 按下列顺序完成: ? 参数测试; ? 随机振动,并进行连续监测; ? 热循环,并进行连续监测; ? 根据用户的验收测试过程,进行 100%的参散测试; 上述ESS过程适用于所有低压和高压电 源.高压电源还应承受后续章节中提出的其 它详细的环境应力筛选. 3低压电源的环境应力筛选 3.1随机振动 筛选过程中有两种一般类型的随机振 动,即纯随机振动和伪随机或准随机振动,任 一 种类型都是可接受的.随机振动先于热循 环进行,电源应处于工作状态,满载(阻性), 并被连续监测.随机振动的分布和级别大约 是6grin(NAVblATP一9492中提供r详细的数 据以及功率谱密度与频率的关系).应至少 在两个轴上施加振动,每个轴振动10分钟, 至少有一个轴应垂直于电源中任一印制线路 板(PWS)/多层互连板(Mm)的板面. 3.2热循环 与图l的分布相一致,共需进行l2次 热循环.最后两次热循环应没有失效.温度 限制是: ? 高温 室内的环境条件应满足如下要求:在完 全工作(通电)条件下,在电源的元件表面 所测得的平均温度最大不能超过55qc. ? 低温 室内的环境条件应满足如下要求:在断 电条件下,在电源的元件表面所测得的平均 温度最小不能低于一55qc. ? 热变化率 元件表面温度的平均变化率至少应是 5qc/min,15℃/mln的变化率能提供最优的 结果. ? 热稳定性 当具有最大热惯性的元件变化率低于 5qc/hr或与室内的环境温度的差别在5qc以 电子产品可靠性与环境试验1999年第5期4l 内时,可认为在热循环的高温或低温部分电 源已达到了热稳定.为了在尽可能短的时间 内达到热稳定,在循环的冷却部分应使冷风 扇持续工作. 为了使上述的热条件更合理一些,应在 所要_求的温度和任务循环下进行热勘测,以 识别具有最大热惯性的元件.并建立起该元 件与室内空气之间的时间/温度关系 ]=n=I—型 3.3电源负载 电源的每次输出都应有静态(特征值) 负载,其大小等同于最大额定负载.在所有 ESS期间都应在电源上施加这种负载. 3.4备用【零)件 被当作备用件交付的电源和它们的装配 件应经受与最初的装配件同等的环境应力筛 选. 3.5失效数据和修改措施 实施一个可靠性方案收集和分析来自 ESS的数据,以决定失效机理并进行修改. 叶_———一4高压电源的环境应力筛选 图1典型的热循环分布不例 图1所示的3小时热循环对电源而言是 典型的例子,在满载(特征值)条件下,在温度 开始从低向高转变时,将电源接通(供给能 量).这被定义为冷启动条件.除了有计划 的通/断循环只持续不过几分钟外,电源应一 直持续工作,直至达到热稳定.在从高温向 低温转变的过程中,应将电源关掉,保持释能 状态,直到从低温向高温转变的开始. 为满足E的温度范围而做韵一些准备 工作应被加人到设计技术要求中.为了达到 环境应力筛选的届的.在热循环的玲.授周期 的最后应将电源接通.这样可以提供最大的 热冲击,并能刺激薄弱的元件和零件发生失 效.据观察,许多失效机理都是在通电情况 下,在从低温向高温转换的过程中发生的. 直到电源在用户技术要求规定的通电工作条 件下温度超过了规定值.才亘期望电源能在 它的性能指标范围内工作.一 电源被关断的时间不应超过1分钟,在 热循环中至少要断电4次,其中两次是在室 内环境温度介于低温和O℃之间时;另两次 是在已经达到热稳定之后的高温条件下.应 以一种突发的方式输电或断电,象通过一个 继电器或机械开关. 4.1元件 所有用于高压电源的元件都应根据设计 准则进行筛选,筛选过程由各自的电源生产 厂家负责.筛选工序包括以下过程,但不仅 限于此:. (1)电晕测试 (2)热循环 (3)高压老化 4.2组件 所有作为备件运来的组挣必须接受同等 的环境应力筛选,因为它们l墨作为完整的最 终装配件的一部分而购买的. 高压电源的最终装配件除经受第3章的 环境应力筛选外,还应作以下修改: 在随机振动和100%的参数测试之后, 在温度循环之前,进行高度铡试.并连续监 测:一: ? 在该高度和最低的工作温度条l件下的 4小时测试