国家标准 GB/T37143一2018 电工电子产品成熟度试验方法 Maturitytestingforelectricandeleetronicproducts 2018-12-28发布 2019-07-01实施国家市场监督管理总局发布国家标准化管理委员会国家标准
GB/37143一2018 目次前言引言范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义试验的一般性描述激发应力的确定 5.1薄弱环节分析 5.2敏感应力分析 5.3激发应力类型确定试验装置要求试验方法 7.1应力及应力极限 7.2温度应力激发试验 7.2.1产品温度分布测试 7.2.2低/高温步进应力试验 7.3振动步进应力激发试验 7.3.1振动谱 7.3.2振动步进应力试验 7.4综合环境应力循环试验试验中故障的处理 8 产品成熟度的评价 9.1成熟度评价方法 9.2成熟度的耐应力分量值的确定与计算方法 9.3成熟度的生产制造能力分量的确定与计算方法试验报告中应给出的信息 10 12 附录A(资料性附录电工电子产品成熟度试验的理论基础 13 附录B规范性附录试验装置要求 * 13 B.1试验装置一般要求 B.2振动应力试验系统 13 B.3温度应力试验系统 18 B.4测量装置 5 B.4.1振动测量装置 18 14 B.4.2温度测量装置 14 B.5夹具
GB/T37143一2018 15 附录C资料性附录示例 C.1薄弱环节确定和敏感应力分析 15 C.2产品成熟度评价试验 17 C.3产品成熟度评价 18 C.3.1概述 18 C.3.2成熟度的耐应力分量值的计算 18 18 C.3.3成熟度的生产制造能力分量值的计算 20 参考文献
GB/37143一2018 前言本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本标准由全国电工电子产品环境条件与环境试验标准化技术委员会(SAC/TC8)提出并归口本标准负责起草单位:北京航空航天大学,苏州广博力学环境实验室有限公司、工业和信息化部电子第五研究所本标准参加起草单位;航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所、航天科技集团一院702所、重庆市科学技术研究院、西安西测电子技术服务有限公司、广州广电计量检测股份有限公司本标准主要起草人:王晓红、黄晓光、纪春阳、王德言、施荣明、李宇翔、陈永祥、李泽新、杜渝、明志茂
GB/T37143一2018 引言本文件的发布机构提请注意,声明符合本文件时,可能涉及第9章“与电工电子产品成熟度评估方法”相关的专利的使用,本文件的发布机构对于该专利的真实性、有效性和范围无任何立场该专利持有人已向本文件的发布机构保证,她愿意同任何申请人在合理且无歧视的条款和条件下就专利授权许可进行谈判该专利持有人的声明已在本文件的发布机构备案相关信息可以通过以下联系方式获得专利持有人姓名:王晓红地址:北京市海淀区学院路37号,北京航空航天大学为民楼316,100083 请注意除上述专利外,本文件的某些内容仍可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任 IN
GB/37143一2018 电工电子产品成熟度试验方法范围本标准规定了电工电子产品成熟度试验的一般性描述、激发应力的确定、试验装置要求以及具体实施方法、故障的处理方法及成熟度评价方法本标准适用于为提高与评价电工电子产品成熟度而开展的环境应力试验规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T2424.5电工电子产品环境试验温度试验箱性能确认 GB/T7826系统可靠性分析技术失效模式和影响分析(FMEA)程序 GB/T293092012电工电子产品加速应力试验规程高加速寿命试验导则术语和定义下列术语和定义适用于本文件 3.1 产品成熟度prodematurity 产品成熟程度的度量,用来衡量产品的设计水平,质量、技术完备性及可应用性等能满足产品预期目标的程度 3.2 speeirieatiomlimtl 技术规范极限technieal 由产品技术规范规定的产品预期将工作的应力极限值,产品在该应力极限值内功能正常.,性能参数符合要求 3.3 设计极限designlimit 设计时给定的产品需要满足的应力极限值 3.4 设计裕度dlesu margin 设计过程中为了满足技术规范的要求,考虑到各种因素造成产品的离散性,使产品的耐应力范围适当高于技术规范的量值表示为设计极限与技术规范极限之间的差值 3.5 工作极限operatinglimit 当试验样品的工作特性不再满足技术条件的要求,但试验应力强度降低后,试验样品仍能恢复正常工作特性时所承受的试验应力强度值 3.6 工作裕度operatingmargin 产品的工作极限与设计极限之间的差值
GB/T37143一2018 试验的一般性描述本试验是一种激发试验,针对电工电子产品其理论基础参见附录A 试验所选取的敏感应力为温度、振动、湿度、负载应力和产品敏感的其他应力对于以耗损失效机理为主的器件，可参考 GB/T34986 本试验分为两个阶段: 单应力激发试验;本阶段选用的应力为温度应力及振动应力主要用于寻找样品工作极限,并 a 据此判定样品的工作极限是否满足设计相关规范及其裕度的要求;同时以本阶段确定的应力极限作为下一阶段制定综合环境应力循环试验条件的依据综合应力循环试验;本阶段选用的应力为温度、振动和湿度及相关的工作应力等其中温度 b 和振动的应力量值依据单应力激发试验确定,而湿度应力及施加方式依据产品的具体工作环境确定 5 激发应力的确定 5.1薄弱环节分析采用相似产品法、使用信息统计分析法、排列图法或故障模式影响分析(FMEA)法等方法进行产品的薄弱环节分析,为后续敏感应力分析提供依据 FMEA分析可按GB/T7826进行操作 5.2敏感应力分析根据薄弱环节分析的结果,通过仿真分析或故障树分析(FTA)等确定产品的敏感应力的类型并对其进行排序 5.3激发应力类型确定激发应力类型确定应符合以下要求: 参照产品设计规范要求确定产品的使用环境应力或应力集合; a 针对5.1得到的典型的、影响大的故障模式,按照5.2进行敏感应力分析并得到产品敏感应力 d 或应力集合; 对于多应力激发试验,以上两个集合的交集即为试验的激发应力类型,从中选取单个应力或者两个及两个以上同时出现可产生加强效应的应力综合来作为激发应力试验装置要求试验装置的相关要求见附录B 试验方法 7.1应力及应力极限电工电子产品常见的温度、振动敏感应力,可参考本章内容,对于特殊的激发应力需设计特定的试验方法通过前期的分析,确定合适的受试产品层次,在完成对低层次产品的“试验-改进-再试验-再改进”的反复循环后,对较为复杂的系统整机只做综合试验即可
GB/37143一2018 产品在设计改进前的各种应力极限如图1中实线所示,经过试验,分析,改进,不断的循环后,产品最终的各种应力极限如图1中的虚线所示上限破坏越N微进应上限破坏极限改进前O 下限上限工作极限(改进后下限上限工作极限(改进前上限下限设计极限下限上限技术规范极限应力图1产品设计改进前后的各种应力极限 7.2温度应力激发试验 7.2.1产品温度分布测试产品温度分布测试应符合以下要求: 此过程在室温下进行,测试前打开机箱盖或拆下产品外壳,以利于温度传感器的安装 a b 重点考察样品中发热量大的元器件(模块)的温度特性,利用温度传感器重点监测这些重要的元器件; 测量样品中最大热惯性部件达到设定温度后的温度稳定时间 7.2.2低/高温步进应力试验低温和高温步进应力试验的典型剖面图分别见图2和图3. 温度/c 规定的温变率时间/min -10 -2D0 -30 一40 -50 -55 通断电开欣芙 7时间/min 图2典型低温步进试验剖面图
GB/T37143一2018 温度/C1 规定的温变半 75 0 60 0 40 30 时间/minm 通断电关时间/min 图3典型高温步进试验剖面图低/高温步进试验应满足以下要求起始点温度 a 1 低温步进应力试验以室温或某一接近室温的温度条件作为起始温度,通常取十10C~ 十20C; 22 高温步进应力试验以室温或某一接近室温的温度条件作为起始温度,通常取20C~ 40 b 每步保持时间;每步的保持时间应包括最大热惯性部件温度稳定的时间和产品检测所需时间,一般不低于20min. 步长;步长通常为10C,但是某些时候也可以增加到20C或减小到5C 在超出低/高温设计极限后且估计接近工作极限时,应适当减小步长为3C~5C,可视产品具体情况而定温变率;选择试验设备能达到的最大温变率，一般机械制冷的不小于15C/min,液氮制冷的不小于40C/min 检测-整个试验过程中样品处于通电工作状态,并施加标称电压在每个温度段样品达到温度稳定后,首先进行5次通断电启动检测,以考核样品在该温度下的起动能力,保证每次通断电后功能正常之后,样品保持工作状态并进行性能检测试验终止条件 f) 1)找到受试样品的工作极限,并且此极限高于设计极限; 2 所有的故障都采取了有效的纠正措施或无继续改进的必要(包含经济上和技术上的因索) 7.3振动步进应力激发试验 7.3.1振动谱使用电动振动台进行振动步进应力激发试验的振动控制谱采用产品规范规定的模拟试验(如环境试验)的振动控制谱使用气动式振动台则不控制谱型 7.3.2振动步进应力试验振动步进应力试验的典型剖面图见图4
GB/37143一2018 加速度(均方1 根7m/ 450 0o 350 0o 5o0 8o 50 00 50 /min 1/min 图4典型振动步进试验剖面图振动步进试验应满足以下要求起始点应力量值: a 电动振动台进行振动步进应力试验的初始值一般为30m/s一50m/s,为了提高试验效率,建议从50m/s开始,根据产品具体情况决定; 气动式振动台进行振动步进应力试验的初始值一般为50m/s,为了提高试验效率,也可以从60m/s一80tm/s'开始,可根据产品具体情况决定注，必要时,可在某个或每个量级的振动应力台阶后加一个低量级的振动析出应力,如量值在10m/~40m/的振动 b 每步保持时间:每个振动应力水平的保持时间应包括激振稳定时间及功能和性能检测时间振动稳定时间一般为5min10min,功能和性能检测时间视具体情况而定振动步进应力步长采用电动振动台进行振动步进应力试验的应力步长一般为20m/s'30m/s',不超过 30m/; 采用气动振动台进行振动步进应力试验的应力步长一般为30m/s一50m/s,不超过 50m/、 3 具体选择依据样品能够承受的最大应力和样品的实际使用情况在试验过程中,可以根据实际情况适当调整在超过振动设计极限后且估计接近振动工作极限时,可适当减小步长以便准确地找到工作极限 d 检测整个试验过程中样品处于通电工作状态,并施加标称电压试验终止判据: e 1 找到受试样品的工作极限,并且此极限高于设计极限; 22 所有的故障都采取了有效的纠正措施或无继续改进的必要包含经济上和技术上的因素 7.4综合环境应力循环试验综合环境应力循环试验剖面见图5
GB/T37143一2018 温度/c4 规定的温变率高温极限 ×80% I/min 低温极限 ×80% 加速度(均方根值 (m/s 工作极限义8O% 微拟量值 /min 通断电" on 欲 om" t/min 上限值标称值下限值图5典型综合环境应力试验剖面图综合环境应力试验应满足以下要求温度循环 a 上下限温度;该试验的上下限温度选取温度应力激发试验找到的温度极限的80% 温变率;机械制冷试验设备温必率不小于15c/ /min,液氮冷却试验设备温变率不小于 2 40C/min; 33 上下限温度驻留时间上下限温度的驻留时间应包括最大热惯性部件温度稳定的时间和产品检测所需时间,应不低于20min 温度循环次数;该试验目的在于激发出产品的潜在缺陷、考核产品的设计、工艺等是否成熟，若要达到相同的缺陷激发效果,则不同的温度变化率需要的循环次数不同,如表1所示表1温变率与循环次数的关系温变率所需循环次数 /nmin 次 15 20 25 30 40 注:本表来自于D6-57067(波音公司故障防治策略大纲
GB/37143一2018 b)振动应力: 振动应力选择恒定振动应力施加方法应力量值前几个循环选取振动步进应力激发试验中振动应力工作极限的50%,最后一个循环施加微振动应力,微振动应力一般电动式振动台为 (20士10)m/,气动式振动台为(50士30)m/s 输人电压在综合应力循环试验过程中,应在产品规定的标称电压,最高输人电压及最低输人电压下进行功能、性能测试,以考核输人标称电压及高、低电压极限下的产品工作能力表2给出了不同的交直流输人电压施加的顺序表2输入电压顺序循环顺序输人电压规定最高输人电压标称输人电压规定最低输人电压标称输人电压规定最高输人电压注本表来自于D6-57067(波音公司故障防治策略大纲) 检测 d 整个试验过程中样品处于通电工作状态在每个温度段样品达到温度稳定后,首先进行5次通断电启动检测,以考核样品在该温度及对应的振动应力下的启动能力,保证每次上下电后功能正常之后,再进行样品的性能检测试验终止判据: 达到所需的循环次数; 所有的故障都采取了有效的纠正措施或无继续改进的必要(包含经济上和技术上的 22 因素) 试验中故障的处理暴露缺陷,别除故障,提高产品成熟度是本试验方法的核心,当样品在试验中出现责任故障(失效时,应严格运行故障报告分析和纠正措施系统(FRACAs),故障处理应按以下的规定进行 a 制定相应的故障报告分析和纠正措施系统(FRACAs) b 当确认发生故障时,应立即停止试验,现场人员应详细记录故障现象、发现时机、试验应力等原始情况故障发生后,注意保护故障现场,进行故障定位故障定位后应尽量利用试验现场条件验证定位的正确性,填写故障报告表故障分析清楚并准确定位后,应进行故障机理分析根据故障机理分析结果和产品实际情况,确定是否对已定位的故障采取纠正措施若采取纠正措施,应对纠正措施的有效性在原应力下进行回归验证并填写故障纠正措施报告表;若由于
GB/T37143一2018 当前技术水平限制,或出现故障的应力水平远高于产品的技术规范极限且确保已有足够的安全余量,可以暂不采取纠正措施产品成熟度的评价 9 9.1成熟度评价方法本标准主要从产品设计的固有能力、产品重复生产与供应保障的能力等方面对产品成熟度进行评价定义M为电工电子产品的成熟度,它可以通过式(1)进行计算: M-eiM，十eM，十习e,M 式中 M 电工电子产品成熟度的耐应力分量,用以表征产品设计耐应力的固有能力 M -电工电子产品成熟度的制造能力分量,用以表征产品在制造环节中成熟的程度 M 电工电子产品的其他成熟度分量; 不同成熟度分量对应的权重习，=1.Me[O,1]c,E[0,1],广=0.1,2,,w,若只考虑 Cp 产品成熟度的耐应力分量与制造能力分量,则r=2 成熟度的耐应力分量值的确定与计算方法 9.2 定义M,为电工电子产品成熟度的耐应力分量值,它可以通过式(2)进行计算 M，= a;m 式中 -产品的第i个应力指标,一共有n个应力指标; 应力指标的成熟度分量; m -应力指标i的成熟度分量丽,对产品戚熟度总耐应力分量的权重习4，=1.Me[o,] l 从,E[O,1],a,E[O,1]，i=0,l,2,,n 假设产品在应力i下的工作极限服从正态分布应力指标i的成熟度分量通过图6中面积S的大小来表征,S的值越大,产品在该应力下越成熟工作极限工作极限概率密度函数概率密度函效 S(u)1 S.(D ()n() xo()(u 应力取值大于0时 a b 应力取值小于0时图6产品成熟度的耐应力分量值计算原
GB/37143一2018 定义见式(3): i=Si 式(4)中 S(i十S.(i 当应力取值小于0时s的值按式(5)计算 /.r(i) S S(i= 当应力取值大于0时S的值按式(6)计算式中;应力指标i下的设计极限r,(i)的取值由设计需求给出通过对1个抽样产品进行成熟度试验,可以得到该应力下的一组试验值,Z=(ei,您,,,=- 义， ),对试验值进行矩估计即可得在该应力下产品工作极限所服从正态分布的均值(i)和方差(i Ao-之 (i -古 -nn 式中: 当6(i)=0时,若(i)rn(i)(应力指标取值大于0 时),则n;=1,否则,mn;=0 g.3成熟度的生产制造能力分量的确定与计算方法成熟度生产制造能力分量的确定需要收集关键工艺参数的相关数据,一般由产品的制造部门识别并提供定义NM,为电工电子产品成熟度的生产制造能力分量,其值可以基于工序能力指数来度量参照已有的行业经验值,对电工电子产品综合工序能力指数的评价要求如表3所示表3工业生产对工序能力指数的评价要求电工电子产晶综合工序能力指数C 11.33 >1.67 1.33~l.67 0.67一l <0.67 工业生产对工序能力指数的定性评价过剩充分不足严重不足尚可根据表3,给出电工电子产品成熟度的生产制造能力分量与综合工序能力指数之间的线性对应关系,如图7所示具体的m，通过式(9)计算 0.5 0.5GB/T37143一2018 制造能力成熟度 47 2.5工序能力指数C 图7产品成熟度的生产制造能力分量与工序能力指数之间的对应关系电工电子产品综合工序能力指数通过2类工序能力指数来表征元器件制造工艺的工序能力指数 a D)装配工艺的工序能力指数元器件的种类可以分为外购件和自产件2类,外购件的工序能力指数由外购产品厂方提供,自产件的工序能力指数由自己厂方的生成制造部门统计计算电工电子产品生产的关键工序包含元器件制造工艺的关键工序或(和)装配工艺的关键工序,具体包含的工序由产品的生产过程所决定关键工序是指对最终产品的特征、功能、性能、质量、可靠性等有重要影响并可能最终制约产品成熟的工序然后再确定关键工序的关键工艺参数,关键工艺参数是指既能全面反映关键工序状态,又适合于参数采集的工艺参数在实际应用中,可能涉及以下几类参数原材料参数;如键合工序中表征硅铝丝质量的参数; a 设备参数:如高温氧化炉的温度参数; b) 环境参数;如空气洁净度参数 c d 工艺条件参数;如氧化、扩散工艺中的气流; 工艺结果参数:如键合工序中引线键合强度 e Cp是电工电子产品的综合工序能力指数,其值可以通过式(10)进行计算: >Ac (10 Cp= 式中产品的第、个关键工序下第1个关键工艺参数的工序能力指数,其值可以通过计量数值计 Cp 算式(l1)或计数数值计算式(12)进行计算; - 与C，相对应的权重， C=min{(4 一TL/3a.,(Tu一")/3a, 式中假设工艺参数服从正态分布,从是分布的均值, ,是分布的方差 T，和T，分别是工艺规范要求的上限值和下限值 12 C，=pu一/ -p 式中不合格品率的规格界限; u 不合格品率平均值，p- ,n，是第q次抽样的样本容量，户，是第q次抽样的 2" 10
GB/37143一2018 不合格样品数; -9次抽样的样本容量均值权重的确定及分配可以根据在使用中发生故障的概率或按专家打分法进行确定,具体实例可参见附录C 10试验报告中应给出的信息承试方根据试验结果编写试验报告,试验报告应包含对试验的全面描述、试验目的、试验的日历时间和地点,受试产品说明试验方法和环境条件,试验设备和测试仪器、试验实施过程,故障发生时机、故障分析和纠正措施、实施与验证结果、成熟度的评价或试验结果的总体评价,对试验结果以及存在的问题和后续工作的建议等,并给出试验结论 11
GB/T37143一2018 附录 A 资料性附录) 电工电子产品成熟度试验的理论基础电工电子产品成熟度试验的理论基础是应力-强度干涉理论,在此基础上得到产品工作极限分布与设计极限分布的干涉图,如图A.1所示其中产品的工作极限分布可以表征产品的强度分布,产品的设计极限分布与工作极限分布的干涉面积理论上恒大于产品的应力分布与强度分布的干涉面积,故图 A.1可以理解为应力-强度干涉的衍生干涉图随着产品“试验-改进设计”过程的反复迭代,实现应力强度干涉面积的减小,同时表征为设计极限分布与工作极限分布干涉面积的减小,即设计极限分布与工作极限分布的干涉面积越小,产品越成熟在实际情况中,产品研制方在给出设计极限和技术规范极限时,均是一个具体的数值,而不是一个分布,如图1所示所以在本标准中,采用工作极限分布与设计极限相截围成的较大部分的面积来表征产品耐应力方面的成熟程度,如图6所示概率密度消数概率密度函数1 工作极限设计极限设计极限工作极限应力应力应力取值大于0时 b 应力取值小于0时 a 图A.1产品工作极限分布与设计极限分布的干涉图 12
GB/T37143一2018 附录 B 规范性附录试验装置要求 B.1试验装置一般要求电工电子产品成熟度试验装置的构成和功能见GB/T293092012中附录C 应力激发试验和综合应力循环试验应使用同一试验装置注:采用同一装置有利于保持应力特征的一致性 B.2振动应力试验系统重复冲击式试验装置的振动应力试验系统应满足具有三轴六自由度非高斯宽带随机激振功能; aa b) 振动频率范围不小于5000Hz; 乙轴向最大振动量级不小于600m/s,X轴、Y轴向最大振动量级不小于乙轴量级的50% c 振动台面的振动量级均匀度偏差不超过40% d ?振动量级是指方均根加速度值,振动台面上振动量级均匀度的测量,参见GB/T29309一2012附录AN 注1本标准中中A.1.4 电动振动试验装置的振动应力试验系统应满足: 单轴向高斯宽带随机激振功能 a b 振动频率范围不小于2000Hz; s 最大振动量级不小于500m/ c 注2:本标准中振动量级是指方均根加速度值,振动台面上振动量级均匀度的测量,参见GB/T13310要求 B.3温度应力试验系统试验装置的空气循环系统应能提供足够的风量,以保证试验效果试验装置的温度应力试验系统应满足具有快速升降温的能力,机械制冷的最大温变率不小于15C/min,液氮制冷的最大温变率不 a 小于60C/min; b)试验温度范围不小于一70C十120C 温度应力试验系统的性能确认按GB/T2424.52006的规定 B.4测量装置 B.4.1振动测量装置测量并记录试验样品各关键部位的振动响应,为分析试验结果提供重要的信息可通过试验装置本身的振动测量系统进行测量对试验样品的振动响应进行频域分析是必要的，且某些情况下监测部位较多,宜另外提供合适的测量装置 13
GB/T37143一2018 测量装置宜配备三轴向加速度传感器相对测量部位而言,传感器的尺寸及质量应足够小,以免改变被测部位的响应特征加速度传感器在C.2b)要求的温度范围内应保持良好的工作特性,建议传感器的频率响应范围不小于5Hz5000Hz,加速度测量范围不小于5000m/s B.4.2温度测量装置监测并记录试验样品各关键部位的表面温度,为分析试验结果提供有用的数据可通过试验装置本身的温度测量系统进行监测,但试验时通常需要测量试验样品多个部位的温度响应,宜另外提供多通道的温度测量装置温度测量装置的响应特性,应满足试验的需要 B.5夹具在能直接安装的情况下,优先直接安装,无法直接安装时使用夹具试验夹具应具有良好的振动传递效果,且不影响试验样品的热传导注夹具的振动传递效果可通过比较安装在样品固定点附近的传感器所采集的加速度谱密度和振动激励加速度谱密度来判断 14
GB/T37143一2018 附录 C 资料性附录示例本附录以某型家用洗衣机电脑板为例,给出成熟度评价示例薄弱环节确定和敏感应力分析通过对家用洗衣机电脑板进行FMEA分析,得到洗衣机电脑板的常见故障模式及其失效机理,详见表C.1 表c.1洗衣机电脑板的常见故障模式及其失效机理部件分类故障模式失效机理名称断裂外壳 AS+PC外壳机械应力过大高温电阻膜烧毁开路机械损伤基体断裂机械损伤引线帽脱落电阻膜退化阻值漂移金属膜电阻保护涂层不良焊接不良引线断裂机械应力损伤金属银迁移短路电晕放电电介质热老化机械损伤击穿瞬时短路板级电路高湿度或低气压极间飞弧机械应力导致电解质瞬时开路开路阳极引出箔腐蚀断装电解质干调或冻结电容气压变化漏液媒接不良焊点腐蚀氧化腐蚀引线断裂机械损伤受潮电参数变化电介质热老化电极腐蚀 15
GB/T37143一2018 表c.1(续部件分类失效机理名称故障模式机械损伤绝缘子破裂焊接不良电容绝缘子受潮表面飞弧环境气压过低高温大电流导致磁芯特性不良参数变化机械应力使磁芯断裂磁芯材料不良异常高温绕线工艺不良电感高温环境机械损伤焊点开裂温变过大过电烧毁静电损伤开路金属电迁移板级电路化学腐蚀机械损伤压焊点脱落 PN结缺陷电介质击穿单片集成电路短路湿度过大金属迁移机械损伤芯片裂纹水汽凝结参数漂移金属电迁移辐射损伤机械损伤接插元件接触不良高温变形化学腐蚀通过分析可知,在一般的家用洗衣机电脑板的电子器件中,所造成故障比例最大的环境应力一般为温度应力和振动应力通过对产品进行温度分布测试,可以找到产品发热量大的位置,并可以大体掌握产品的温度分布情况,不仅可以为后期试验时温度传感器的布放提供指向性也可以找到需要重点关注的元器件表C.2 为洗衣机电脑板上各器件在室温下测得的平均工作温度 16
GB/37143一2018 表c.2洗衣机电脑板上各器件的平均工作温度器件电阻二极管开关电源芯片可控硅继电器温度/ 65.85 64.62 61.89 59,.90 58.51 C.2产品成熟度评价试验在考虑到洗衣机的实际工作环境,选择温度应力和振动应力作为评估应力温度应力方面,高温、低温步进各选10个受试样品进行试验;振动应力方面,选10个受试样品进行试验具体结果如下: 低温步进;按照试验标准,步进降温,l0C~-10C之间,每步10C;-10C-20C,每步 a 5 C;最低到-20C,10个受试样品均无功能故障一20为产品研制方认为受试样品最终可接受的工作极限值高温步进;按照试验标准,步进升温,20C一60C之间,每步20C;6080C,每步3C; 最高到81C,其中9个受试样品在不同温度发生功能性故障,具体见表C.3 81C为产品研制方认为受试样品最终可接受的工作极限值表c.3洗衣机电脑板高温步进试验结果试验产品序号 10 75 78 78 72 75 72 75 72 81 故障温度/ 无故障工作极限/" 72 75 75 69 72 69 81 72 69 78 振动步进:按照本标准,步进施加振动应力,振动的起始量值为30m/s,每步30m/s',最高到 210m/s,其中9号产品发生功能故障,其余9个受试样品无故障,具体见表C.4 210m/s为产品研制方认为受试样品最终可接受的工作极限值表C.4 洗衣机电脑板振动步进试验结果试验产品序号 10 故障时的均方根加速度值无故障无故障无故障无故障无故障无故障无故障无故障210无故障 m/s' 210 210 210 210 21o 21o 210 210 18o 21o 工作极限/m/) d 综合环境应力循环试验;选10个受试样品进行试验,参照前面步进应力找到的极限,选定低温 -16C,高温59C,振动应力120m/'作为循环试验的环境应力试验设备选用液氮制冷型,温变率为40C/min,完成5个循环后终止试验试验结果如表C.5所示表c.5洗衣机电脑板振动步进试验结果试验产品序号 10 通过循环数 17
GB/T37143一2018 C.3 产品成熟度评价 C.3.1 概述对于洗衣机电脑板的当前成熟度评价,包含成熟度的耐应力分量和成熟度的生产制造能力分量指标,成熟度的耐应力分量的计算是基于产品成熟度试验的试验数据以及产品的设计需求信息;成熟度的生产制造能力分量的计算是基于产品制造部门提供的相关信息成熟度的耐应力分量值的计算 C.3.2 产品设计极限,参照GB14536.14一1998,由产品开发人员给出,具体见表C.6 产品试验获得的数据,矩估计计算后结果见表c.7 由产品的设计人员根据以往产品由不同应力导致的故障比例,给出不同应力指标的权重;低温0.1. 高温0.4,振动0.25,综合应力循环0.25 最后通过代人公式计算可得,产品当前成熟度的耐应力分量值为:M，=0.1×1十0.4×0.7881十0.25×0.9987十0.25×0.6331=0.82319 表c.6产品设计极限应力指标设计极限.rd 低温/ 10 60 高温/C 振动/m/s 180 综合应力循环/次表C.7 产品试验确定的工作极限分布参数均值" 应力指标方差a 低温" C -20 高温/ 73.2 6.4 振动/m/s 207 0.9 综合应力循环/次 4.3 0.9 c.3.3成熟度的生产制造能力分量值的计算由于元器件均为外购件,所以其工序能力指数由外购厂方提供,具体值见表C.8 表C.8洗衣机电脑板各元器件工序能力指数元器件电阻l 电阻 2 电阻3 电阻4 电阻5 电阻6 电阻7 工序能力指数 1.28 1.30 1.22 1.27 1.25 1.27 .22 散热器元器件电阻8 光耦1 光糊2 继电器电感1 电感2 工序能力指数 1.29 1.30 1.25 1.l8 1.35 1.20 .21 元器件端子1 端子2 端子3 端子4 端子5 电容1 电容2 工序能力指数 l.32 1.33 1.30 1.35 1.30 1.28 .25 元器件电容3 电容4 三极管1 三极管2 可控硅1 可控硅2 ULN2003 工序能力指数 1.27 1.22 1.18 1.20 1.20 1.19 1.20 18
GB/37143一2018 表C.8(续元器件二极管1 二极管2 二极管3 蜂鸣器电源芯片稳压模块变压器工序能力指数 1.18 1.15 .18 1.20 1.18 1.20 1l.27 元器件电脑板外壳工序能力指数 1.32 洗衣机电脑板的装配工艺工序能力指数选用焊接工艺结果参数来表征,对于每一块电脑板,若存在漏焊或者连焊,则判定为不合格,表C.9为电脑板抽样不合格数统计表表c.9电脑板抽样不合格数统计表样本序号 10 样本容量 100 100 100 100 00 00 00 100 100 100 不合格数该电脑板焊接工序不合格品的规格界限=5%=0.05,通过式(12),可以计算洗衣机电脑板焊接工序能力指数为1.048 在早期的成熟度评估中,权重的分配可以通过专家打分法进行确定,后期权重可以通过BP神经网络法进行确定由于缺少一定的训练样本,此次权重采用常用的专家打分法确定,具体见表C.10. 基于表C.,10中的权重值,可以计算洗衣机电脑板的综合工序能力指数 CP=0.4×1.048+1.28×0.005+1.30x0.005十1.22x0.010+1.27×0.005十1.25×0.005+1.27× 0.010十1.22×0.005十1.29×0.005十1.30×0.02+1.25×0.02+1.18×0.05十1.35×0.02+1.20×0.01+ 1.21X0.01十1.32×0.02十1.33×0.03十1.30×0.03十1.35×0.01十1.30×0.01十1.28×0.02十1.25× 0.011.27×0.031.22×0.01十1.l8×0.011.20×0.011.20×0.02十1.19×0.02十1.20×0.02+ 1.18X0.01十1.15×0.01十1.20×0.01十1.27×0.01十1.18×0.05十1.20×0.05+1.18×0.02十1.32x0.01= 0.4192十0.74365=1.16285 通过式(9)计算得:M,=0.7365 通过专家打分,确定成熟度的耐应力指标分量的权重为0.7,成熟度的生产制造能力分量的权重为 0.3,由此可得产品当前的成熟度值为M=0.7×M，十0.3×M=0.7×0.82319十0.3×0.7365= 0,797183 表C.10专家打分法确定的权重值表权重类型电阻l 电阻2 电阻3 电阻4 电阻5 电阻6 电阻7 权重值 0.005 0.005 0.0l0 0.005 0.005 0.0l0 0.005 权重类型电阻8 光耦1 光2 继电器散热器电感1 电感2 权重值 0,005 0.02 0,02 0.05 0.02 0.01 0.01 权重类端子T 端子2 端子4 端子5 端子3 电容1 电容2 权重值 0,02 0.03 0,03 0.02 0,01 0.01 0,01 权重类型电容3 电容4 三极管1 三极管2 可控硅1 可控硅2 ULN2003 权重值 0,03 0.01 0.01 0.01 0.02 0.,02 0.02 权重类型三极管1 二极管2 二极管3 蜂鸣器开美电源芯片稳压模块变保权重值 0.01 0,05 0.,05 0.02 0.0l 0.01 0.01 权重类型电脑板外壳媒接装配 0.01 0.4 权重值 19
GB/T37143一2018 参考文献 [1]GB/T34986产品加速试验方法 [2]GB14536.14一1998家用和类似用途电自动控制器家用洗衣机电脑程序控制器的特殊要求 [[3]IEC62506Methodsforproductacceleratedtes sting [[4]JBT3736.7一1994质量管理中常用的统计工具工序能力指数 [[5]IPC9592A一2010 Reguire smentsorpowerconversiondevieesforthecomputerandtele communicationsindustries [6]D6-57067波音公司故障防治策略大纲中可靠性强化试验文件 [7]梁国明.制造业过程质量控制与检验常用统计方法读本.北京标准出版社,20o6 [[8贾新章,李京苑统计过程控制与评价:Cpk,SPC和PPM技术.北京:电子工业出版社,2004 20

电工电子产品成熟度试验方法GB/T37143-2018

电工电子产品是现代社会中不可或缺的一部分，其应用场景广泛，涉及领域较多。然而，由于电工电子产品的复杂性和市场竞争的压力，产品迭代速度加快，新品开发周期缩短，因此成熟度评估变得尤为重要。

GB/T37143-2018《电工电子产品成熟度试验方法》是由国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会联合发布的标准，适用于各种电工电子产品的成熟度测试。

试验范围

该标准适用于以下电工电子产品的成熟度测试：

1. 家用电器类产品；
2. 消费电子类产品；
3. 电力电子类产品；
4. 通信设备类产品；
5. 工控自动化类产品；
6. 其他电工电子类产品。

试验目的

该标准旨在评价电工电子产品开发的成熟度，包括技术成熟度、设计成熟度、制造成熟度和市场成熟度。通过对产品进行一系列的测试，以确定产品是否达到预期的成熟度要求。

试验原则

根据GB/T37143-2018标准的规定，成熟度试验主要包括以下几个方面：

1. 技术成熟度测试；
2. 设计成熟度测试；
3. 制造成熟度测试；
4. 市场成熟度测试。

试验条件

成熟度试验需要考虑各种测试条件，以确保测试结果的准确性。具体条件包括：

1. 试验环境温度在20℃±5℃之间；
2. 试验环境相对湿度在45%~75%之间；
3. 试验时的电源、信号等条件需要符合GB/T17626和GB/T9254标准。

总之，成熟度试验是电工电子产品开发过程中必不可少的一环。通过对各个方面的测试，可以评估产品的成熟度，为产品的推广和市场应用提供有力支持。