作者 张秀凤 张成成 刘可江 程磊 格力电器(合肥)有限公司(安徽 合肥 230088)
张秀凤(1990-)，女，质量管理员，研讨方向：控制器作可靠性。
摘要：开关板和接纳板是空调运动部件的重要结构之一，整个PCB板上的元器材仅包含光电开关、电阻和二极管，但光电开关售后失效较高。为能够提早将易失效的元器材挑选出来，下降开关板和接纳板的售后毛病率，对现有实验条件以及结合开关板和接纳板上的元器材参数进行实验条件剖析，确认现在能够完成的最佳实验条件。
导言
元器材可靠性研讨一直是咱们不断探究和总结的课题，不断参加新的实验条件，不断总结新的实验公式，以求进步产品可靠性。2016年全年的开关板和接纳板合计老化307173pcs，仅挑选出4单毛病件，所占份额为13.021PPM，而2016年售后下线合计20单，远超老化发现反常数，实验的意图远远没有到达。
1 实验坏处
现将查到的材料与我司现在可靠性实验进行比照，发现现在咱们实验首要存在以下坏处：
1.1 实验条件短少样品参数
样品数量改动对老化条件的影响在实验空间越小时表现越显着，现在实验参数仅有时刻与温度两项，疏忽样品数量这一参数(自身实验数量和实验时刻是动态改动的，即在挑选度必定的情况下，老化样品数量越多，所需时刻越短)。
1.2 实验条件固定
现有实验一致依照50℃/4H进行，但实践需依据详细实验样品要素进行调整。实验时刻需求考虑样品参数及数量和产品实践状况进行调整，实验温度也需求考虑产品的作业温度和极限温度，即便同一编码的物料，不同厂家出产的元器材极限温度也会有不同，例如用在接纳板和开关板上的二极管(编码为35030152)，结温与贮存温度均有不同，详见表1。
1.3 挑选度低
现有光电开关大都都在做稳定温度实验，所选实验温度在存储规模之内，且不挨近存储温度的上限或许下限，无法起到快速挑选出易失效元器材的意图。
2 可靠性实验剖析
可靠性实验是通过施加典型环境应力和作业载荷的方法，用于除掉产品前期缺点、添加或测验产品可靠性水平、查验产品可靠性目标、评价产品寿数目标的一种有用手法。可依据需求到达的意图，在产品的规划、研发、出产和运用手法，展开不同类型的可靠性实验。可靠性实验项目内容如图1所示。
而咱们关于现在出产的开关板和接纳板进行的是环境应力挑选实验。
环境应力挑选的意图：在产品交付运用前发现和扫除不良元器材、制作工艺和其他原因引进的缺点形成的前期毛病。
环境应力挑选的适用目标：首要适用电子产品(包含元器材、组件和设备)，也可用于电气、机电、光电和电化学产品。
环境应力挑选的适用机遇：产品的研发阶段、出产阶段和大修进程。
常见的环境应力挑选实验有稳定高温实验、冷热冲击实验、振荡实验、潮态实验等，而能够表现实验成果的便是挑选度(所设置的实验条件对样品的挑选的强度，挑选度越大，老化实验作用越好)。光电开关现在的老化实验为50℃，4小时，归于稳定高温老化。而光电开关在特别情况下也会做冷热冲击实验，下面将对这两个实验进行专项剖析和比照，愈加直观地清晰实验条件的拟定。
2.1 稳定高温老化实验
稳定高温老化实验挑选度公式为：
SS(t)=1-exp{-0.0017(R+0.6)^0.6*t} (1)
在该式中的参数意义为：
SS(t)：挑选度;R：高温与室温(一般为25℃)的差值;t：稳定高温持续时刻。
令Y= exp{-0.0017(R+0.6)^0.6*t}，则SS(t)=1-Y，若让SS(t)添加，则Y需减小，Y的函数类型为e^(-x)，其函数图画如图2所示。
依据其函数图画可知Y是随X的增大而减小，而X随R、t添加的而添加，所以可得出结论：添加挑选度，就要进步温度和实验时刻。
设定老化实验的温度时，应考虑样品自身的承受能力以及老化实验箱的差错。
继之前的挑选度与老化温度和老化时刻的研讨，接下来便是确认最佳老化时刻。在实验空间很大时，此处可不计入核算，但若在空间很小的实验箱内，则需将此点列入实验条件傍边。确认时刻公式为：
T=AMTBF*0.5X^2(1-a,2(r+1)) (2)
在该式中参数意义为：
MTBF：均匀失效距离，MTBF值越大，产品可靠性越高，产品失效分为产品整体失效和产品组件失效，此处失效定为产品组件失效;
a：决心度;
r：答应失效数(在没有产品失效时n取1);
终究核算出的测验时刻为一切样品共用的时刻，即：
T=n*t (3)
其间，n为样品数，t为每个样品数所用的时刻。时刻T与样品数n成反比，但样品数也不宜过多，避免揉捏导致其元器材破损或暗裂。
2.2 高低温循环实验
运用热胀冷缩原理，进行高低温循环实验，能够检测出光电开关内部焊接不良问题。高低温循环实验挑选度：
SS(t)=1-exp{-0.0017(R+0.6)^0.6[Ln(e+v) ]^3N} (4)
其间，R为高低温之间的温度差，V为温度循环中温度改动率，N为温度循环次数。
实验条件：50℃/1H、-10℃/1H，经了解，温度由50℃变为-10℃时刻约为半个小时，温度改动率为2，求得其挑选度为SS2=7.18%。
实验条件：50℃/4H、-20℃/2H，温度由50℃变为-20℃时刻约为50分钟，温度改动率为1.4，求得其挑选度为SS3=6%。
由此能够看出，50℃/4h的挑选度(4.65%)最低，而50℃/1H、-10℃/1H的挑选度(7.18%)最高。
高低温循环实验的挑选度与循环次数的联系要高于与老化实验半个周期时刻的联系，而老化实验箱的温度改动率则跟着设置的高低温而改动，且温度由低温到高温改动的时刻要比由高温到低温的时刻长。因而在规划高低温循环老化实验时会侧重考虑高低温设置、循环次数，实验计划需先进行低温，再进行高温，保证元器材在老化实验箱中契合设定温度的状况满意所设置的时刻条件。
别的，上述高低温循环实验只是进行了一个周期的循环，若添加一个循环，将实验条件定为高温50℃、低温-10℃，高温文低温各1小时，循环2次，则挑选度为SS=1-exp{-0.0017(60+0.6)^0.6[Ln(e+2) ]^3*2}=13.84%，挑选度进步近一倍。
3 开关板、接纳板老化实验开端计划拟定
由上述剖析可知，高低温循环实验的挑选度显着高于稳定高温的挑选度，而在确认温度时，也要考虑样品元器材的极限温度， 在老化接纳板和开关板的实验条件设定中，可将板上元器材的温度规模归纳起来考虑，求出元器材温度的交集，将这个交集作为实验设定的基准。经查询接纳板和开关板的与温度相关的元器材为光电开关和二极管，螺钉、板件连线以及碳膜电阻在图纸上均无温度要求;开关盒可耐200℃高温(非明火)。仅剩光电开关以及二极管的温度作为参阅，详细数据如表2所示。
由此可见，实验温度低温设置不宜低于-20℃，高温不宜超越75℃(开关板300070000001不宜超越85℃)。高低温循环实验进程如图3所示。
图3中各参数意义如下：
A——第一个循环开端;
B——第一个循环完毕，第二个循环开端;
TA——实验条件要求的低温环境;
TB——实验条件要求的高温环境;
t1——低温存储时刻;
t2——低温升至高温所用时刻;
t3——高温存储时刻;
t4——高温降至低温所用时刻(在实践实验中t2
现拟定实验要求如下：
TA=-10℃;
TB=50℃;
t1=t3=30min;
20min≤t2≤30min;
40min≤t4≤50min。
一个循环周期T：2小时≤T=t1+ t2+ t3+ t4≤1小时20分，为满意实验目标在实验条件中的时刻要求，取T=1小时20分;若老化实验箱可进步温度改动率即削减t2、t4的时刻，实验周期可减小。
计划1：实验周期为1;实验时刻为1小时20分钟;挑选度SS1为：
SS1=1-exp{-0.0017(60+0.6)^0.6[Ln(e+2) ]^3*1}=7.18%
计划2：实验周期为2;实验时刻为2小时40分钟 ;挑选度SS2为：
SS2=1-exp{-0.0017(60+0.6)^0.6[Ln(e+2) ]^3*2}=13.84%
计划3：实验周期为3;实验时刻为4小时;挑选度SS3为：
SS3=1-exp{-0.0017(60+0.6)^0.6[Ln(e+2) ]^3*3}=20.03%
比照可知，计划3的挑选度最大，老化作用最佳，虽老化时刻较长，但4小时可满意现有出产周期(4小时为现有老化时刻)，因而循环可执行3次。而在物料处于敏感时期，则可添加循环次数或许恰当进步实验温度(依据对应的板，不宜超越该板上元器材的极限温度)。
常温下康复1h，外观查验无反常，功能参数应契合将光电开关焊接到电路板或实验装置上测验，输入、输出功用及其功能参数应契合技能图纸的要求，若测验呈现毛病品，每一单毛病品都要通过挑选专业剖析，给出最切当的成果，拟定相应的物料调整，保证所出产的产品均为运用寿数长的优质产品。
4 后续老化实验方向
现在的可靠性实验条件单一，挑选度较理论值比依然较低，后续方向应该以通电老化+温度调理+动态测验的形式。通电老化是为了以光电开关的实在作业下作为模仿环境;运用温度改动冲击来加剧环境对产品的影响，缩短功能较差的产品失效的时刻;部分毛病现象在老化进程中或许呈现，但当样品放置在室温康复后，毛病现象或许消失，添加动态测验可挑选出一部分潜在的毛病。
参阅文献：
[1]胡湘洪,高军,李劲.可靠性实验[M].北京:电子工业出版社,2015,10.
[2]马海川,李彩霞.加快寿数实验数据剖析[M].石家庄:河北科学技能出版社,1998.
[3]茆诗松,王玲玲.加快寿数实验[M].北京:科学出版社,2000.
[4]陈盾,张春华.加快实验技能的研讨、使用与开展[J].机械工程学报,2009,45(8):130-136.
本文来源于《电子产品世界》2017年第11期第47页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
