GJB1032电子产品环境应力筛选方法

GJB中华人民共和国国家军用标准FLGJB1032－90电子产品环境应力筛选方法environmentalstressscreeningprocessforelectronicproducts1991－01－26发布1991－06－01国防科学技术工业委员会批准目次1主题内容与适用范围2引用标准3术语4一般要求5环境应力筛选条件6筛选程序附录A环境应力筛选故障寻找方案（补充件）附录B温度循环保持时间的确定（补充件）附录C环境应力筛选试验时间的确定（参考件）附录D环境应力筛选试验的抽样和简化（参考件）中华人民共和国国家军用标准电子产品环境应力筛选方法GJB1032－90environmentalstressscreeningprocessforelectronicproducts1主题内容与适用范围本标准规定了军用电子产品环境应力筛选的要求、条件和方法。本标准适用于下列各类电子产品，在研制和批生产阶段的环境应力筛:a.地面固定设备；b.地面移动设备；c.舰船用设备；d.飞机用设备及外挂；e.导弹用设备。筛选产品可以是印刷电路板组装件、电子组件或整机；对大型电子产品应优先考虑在较低装配级别如印刷电路板组装件上进行筛选。2引用标准GB2036印制电路名词术语及定义GB5170电工电子产品环境试验设备基本参数检定方法GB8052单水平和多水平连续计数抽样检查程序及表GJB150军用设备环境试验方法GJB431产品层次、产品互换性、样机及有关术语GJB450装备研制与生产的可靠性通用大纲GJB451可靠性、维修性术语GJB457机载电子设备通用规范3术语3.1环境应力筛选在电子产品施加随机振动及温度循环应力，以鉴别和剔除产品工艺和元件引起的早期故障的一种工序或方法。3.2环境应力筛选故障在环境应力筛选试验中由产品工艺缺陷或元件缺陷引起的故障。3.3非环境应力筛选由于非环境应力引起的故障，包括：a.产品安装不当引起的故障；b.监视仪表失灵引起的故障；c.操作错误引起的故障；d.试验程序错误或程序执行错误引起的故障；e.过环境应力引起的故障；f.从属故障；g.维修期间引起的故障。3.4优势频率在功率谱密度曲线上最大处对应的频率。3.5瞬态故障需在一定的环境应力作用下方能显示的故障。4一般要求4.1环境应力筛选对象研制阶段和批生产初期的全部产品均应进行环境应力筛选；在批生产中、后期可根据产品批量及质量稳定情况进行抽样筛选，抽样方案见附D。4.2试验产品的要求a.所有试验产品应具有检验合格证明；b.所有试验产品应去除包装物及减震装置后再进行试验。4.3试验的大气条件4.3.1标准大气条件：温度：15～35℃；相对湿度：不加控制的室内环境；大气压力：试验场所的当地气压。4.3.2仲裁大气条件：温度：23±2℃；相对湿度：（50±5）%；大气压力：86～106KPa。4.4试验条件允差4.4.1温度试验允差除必要的支承点外，试验产品应完全被温度试验箱内空气包围。箱内温度梯度（靠近试验产品外测得）应小于1℃/m；箱内温度不得超过试验温度±2℃的范围，但总的最大值为2.2℃(试验产品不工作)。4.4.2随机振动试验允差振动试验控制点谱形允差见表1对功率谱计算其允差的分贝数（dB）按公式（1）计算：0lg10WWdB……………………………………………………………………(1)式中：W－为实测的加速度功率谱密度，g2/Hz；W0－为规定的加速度功率谱密度，g2/Hz。均方根加速度允差不大于1.5dB,其允差分贝数（dB）按分式（2）计算：0lg20RMSRMSGGdB…………………………………………………………………(2)式中：GRMS－实测的均方根加速度，g；GRMS0－规定的均方根加速度，g。表1频率范围Hz分析带宽Hz允差dB20～20025±31）200～50050500～10001000～2000100±62）注：1）如有困难时，频率范围在500～1000Hz的允差放宽到－6dB，但累计带宽应在100Hz以内。2）如有困难时允差放宽到－9dB，但累计带宽应在300Hz以内。4.4.3试验时间允差试验时间的允差为±1%。4.5试验设备要求4.5.1温度循环试验箱试验箱应满足如下要求：a)试验产品在箱内安装应保证除必要的支点外，全部暴露在传热介质即空气中；b)应具有足够的高低温工作范围，温度变化速率（平均值）不小于5℃/min；c)试验箱热源的位置布置不应使辐射热直接到达试验产品；d)用于控制箱温的热电偶或其它型式的温度传感器应置于试验箱内部的循环气流中，并要加以遮护以防辐射影响；e)高低温循环的气流应适当导引以使试验产品周围的温度场均匀；如果有多个试验产品同时进行试验时，应试验产品之间及试验产品与试验箱壁之间有适当间隔，以便气流能在试验产品间和试验产品与箱壁间自由循环；f)箱内空气及致冷系统的冷却介质－空气的温度和湿度应加以控制，使其在试验期间产品上不出现凝露。4.5.2随机振动试验设备任何能满足本标准规定的随机振动条件的振动激励装置都可以用于振动筛选试验。4.5.3振动试验夹具夹具在规定的功率谱密度频率上限2000Hz以内不应有振频率存在，即在20～2000Hz范围内沿振轴方向的传递函数必须保持平坦，其不平坦允差不得超过±3dB。如设计不易满足时允许放宽条件，见表2。频率范围传递函数不平坦允差20～500±3dB500～2000注：1）如有困难时，频率范围在500～2000Hz的允差放宽到±6dB，但累计宽应在300Hz以内。4.5.4通用仪表通用监测仪表应满足如下要求：a)应具有讲师合格证明；b)测试准确度不应低于试验条件测试参数允差的1/3。4.6失效记录、分析和纠正措施a)在环境应力筛选期间，应能有效地采集数据、分析和及时记录改正措施。b)应采集的对象为试验件、试验件之间的接口、试验仪器仪表、试验装置、试验程序、试验人员和操作说明。5环境应力筛选条件环境应力筛选故障寻找方案见附录A。总试验时间的理论推导，见附录C中C3。5.1温度循环试验条件温度循环试验产品有两种情况：a)对无冷却系统的试验产品，在升温和高温保持阶段，试验产品应通电；b)在降温及低温保持阶段，应断电，见图1（a）；c)对有冷却系统的试验产品，试验时应同时将冷却介质进行高低温循环，见图1（b）。5.1.1高低温极限值（高低温设定值）；系指试验箱内的空气温度，具体由产品有关技术条件确定。一般取产品的工作极限温度，也可取非工作温度。5.1.2高低温保持时间：按附录B的方法由试验确定。5.1.3温度变化速率：5℃/min(整个温度变化幅度内的平均值)。5.1.4一次循环时间：3h20min或4h。5.1.5温度循环数及温度循环试验时间：在缺陷剔除试验中，温度循环为10次或12次，相应试验时间为40h。在无故障检验中则为10～12次或12～24次，时间为40～48h。5.2随机震动试验条件5.2.1随机振动谱随机振动功率谱密度要求如图2所示。时间温度高温设定值低温设定值室温通电断电低温保持通电高温保持断电一个完整循环低温保持(ａ)无冷却系统的产品时间温度高温设定值低温设定值室温通电断电低温保持通电高温保持断电一个完整循环(b)有冷却系统的产品产品工作高温极限冷却剂高温冷却剂低温断电断电断电____箱内气温----冷却剂温度图1温度循环图功率谱密度g2/Hz频率Hz+3dB/oct0.04g2/Hz-3dB/oct20803502000均方根加速度值Grms=6.06g图2随机振动功率谱密度图5.2.2施振轴向的确定施振方向的选择取决于产品的物理结构特点、内部部件布局以及产品对不同方向振动的灵敏度。一般情况只选取一个轴向施振即可有效地完成筛选，必要时亦可增加施振轴向以使筛选充分。在筛选试验前应通过产品的振动特性试验，为确定施振由向提供依据。5.2.3施振时间在缺陷剔除试验阶段为5min。无故障检验阶段为5～15min。5.2.4控制点控制点应选在夹具或台面上的最接近产品的刚度最大的部位。对大型整机可采用多点平均控制。5.2.5监测点监测点应选在试验产品的关键部位处，使其均方根加速度不得超过设计允许最大值。若超过则应进行谱分析，查出优势频率所在，允许降低该处谱值，以保证不使试验产品关键部位受到过应力作用。5.2.6通电监测在研制阶段及批生产初期的产品，应通电监测性能；在批生产阶段的产品试验时可不通电，或视产品技术条件而定。5.3环境应力筛选条件的剪裁应力筛选的条件要根据具体产品的具体情况，以本标准为基础进行适当的剪裁，得出具体产品的筛选条件。在筛选执行过程中，还要根据产品的工艺成熟程度及使用方的质量反馈信息对筛选条件进行调整，甚至采用简化或抽样的筛选方案，具体方法见附录D。6筛选程序环境应力筛选程序由图3给出。筛选程序由初始性能检测、缺陷剔除试验、无故障检验及最后性能检测等组成。6.1初始性能检测试验产品应按有关标准或技术文件进行外观、机械及电气性能检测并记录。凡检测不合格者不能继续进行环境应力筛选试验。初始性能检测环境应力筛选最后性能检测6.1条缺陷剔除6.2.1条无故障检验6.2.2条6.3随机振动5min40h温度循环40－80h温度循环随机振动5－15min随机振动温度循环随机振动温度循环最大限度地监测功能（见注①及注图3环境应力筛选试验的组成及程序注：①在最后4次温度循环和整个无故障检验随机振动时间内必须进行100%的功能监测；②环境试验期间，若监测的参数足够充分，则是最后性能检测一般不应算做无故障检验的一部分；但若发现故障，则需重新进行无故障检验。6.2环境应力筛选它包括缺陷剔除试验和无故障检验试验两个部分。6.2.1缺陷剔除试验试验产品应施加规定的随机振动和湿度循环应力，以激发出尽可能多的故障。在此期间发现的所有故障都应记录下并加以修复。试验条件见5.1和5.2条规定。6.2.1.1故障处理在随机振动试验时出现的故障，待随机振动试验结束后排除；在温度循环试验时出现的故障，每次出现故障后，应立即中断试验，排除故障再重新进行试验。6.2.1.2中断处理试验因故中断后再重新进行试验时，中断前的试验时间应计入试验时间，对湿度循环则需扣除中断所在循环内的中断前试验时间。6.2.2无故障检验试验本试验目的在于验证筛选的有效性，应先进行温度循环，后进行随机振动。所施加的应力量级与缺陷剔除试验相同。不同的是温度循环时间增加到最大为80h；随机振动增加到最长为15min。6.2.2.1通过判据试验过程应对试验产品进行功能监测，在最长80h内只要连贯40h温度循环期间不出现故障，即可认为产品通过了温度循环应力筛选；在最长15min内连续5min内不出现故障，则可认为产品通过了随机振动筛选。6.2.2.2故障处理若在80h温度循环试验中，在前40h出现的故障允许高潮排除后继续进行无故障检验试验；同样对随机振动试验若10min前出现的故障允许排除后继续试验。6.3最后性能检测将通过无故障检验的产品在标准大气条件下通电工作，按产品技术条件要求逐项检测并记录其结果，将最后性能与初始测量值比较，对筛选产品根据规定的验收功能极限值进行评价。附录A环境应力筛选故障寻找方案（补充件）A1目的对环境应力筛选所出现的产品故障，应设法查找出故障所在并排除，对一些故障特别是瞬态故障的寻找，需施加一定的环境应力。本附附录目的在于给环境应力筛选故障寻找方案的制订提供指导，以便使为查找故障所施加的环境应力既能尽快查出故障所在而又不致影响产品寿命。A2故障寻找方案的制订在开始环境应力筛选试验之前，就应当制订出一个详细的故障寻找方案。该方案可以是正文中试验步骤的一部分或补充。它应与产品性能监测工作相协调，并尽可能充分利用机内检测和性能监测得到的全部数据，包括趋向性数据，据以判断和发现故障所在。A3故障寻找的考虑事项A3.1有时故障产生会影响被监测产品的性能，致使故障确诊困难。此时可考虑在较低的装配级别（如模块或组件）上，施加一定的环境应力进行故障寻找。A3.2施加环境应力期间，应尽可能多地监测产品性能参数，