GB/T 37143-2018 电工电子产品成熟度试验方法

ICS19.040

K04

国；

中华人民共和国国家标准

GB/T37143-2018

电工电子产品成熟度试验方法

Maturitytestingforelectricandelectronicproducts

2018-12-28发布2019-07-01实施

国家市场监督管理总局啦舍

中国国家标准化管理委员会＆叩

GB/T37143-2018

目次

前言…………………．．．．．．．．．皿

引言………………．．．．．．．．．．．．且「

1范围…

2规范性引用文件－

3术语和定义…

4试验的一般性描述……………….2

5激发应力的确定…………………………2

5.1薄弱环节分析………………………2

5.2敏感应力分析………………………2

5.3澈发应力类型确定………….2

6试验装置要求……………2

7试验方法…………………2

7.1应力及应力极限……………………2

7.2温度应力激发试验

7.2.1产品调度分布测试

7.2.2低／高祖步进应力试验·

7.3振动步进应力激发试斡……………........……….4

7.3.l振动谱………………….4

7.3.2振动步进应力试验……………4

7.4综合环境应力循环试验

8试验中故障的处理………………··

9产品成熟度的评价………………………8

9.1成熟度评价方法……………………8

9.2成熟度的耐应力分量值的确定与计算方法………8

9.3成熟度的生产制造能力分量的确定与计算方法

10试验报告中应给出的信息·

附录A（资料性附录）电丁电子产品成熟度试验的理论基础…………12

附录B（规范性附录）试验装置要求…

B.l试盼装置一般要求…··

B.2振动应力试验系统………………........…………·13

B.3泪度应力试验系统…………………u

B.4测量装置……………口

B.4.1振动测量装置…………………13

B.4.2温度测量装置……...........................14

B.5夹具…………………u

GB/T37143-2018

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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：

a)泪度循环：

1)上下限泪度：该试验的上下限泪度选取泪度应力激发试验找到的温度极限的80%;

2)泪变束：机械制冷试验设备泪变束不小于15°C/min，液氮冷却试验设备泪变率不小于

40℃／min;

3)上下限温度驻留时间：上下限泪度的驻留时间应包括最大热惯性部件调度稳定的时间和

产品检测所需时间，应不低于20min;

的报度循环次数：该试盼目的在于激发向产品的潜在缺陷、考核产品的设计、丁艺等是再成熟，

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所水。

表1温变率与循环次数的关系

？目变率所百循环次数

℃／min

i欠

1511

208

257

306

405

注．本表来自于D657067C波音公司攸障防治策略大纲〉。

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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

振动应力下作极限的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土lO)m/s2，气动式振动台为（50土30)m/s2。

c)输入电压：

在综合应力循环试斡过程中，应在产品规定的标称电压、最高输入电压及最低输入电压下进

行功能、性能测试，以考核输入标称电压及高、低电压极限下的产品丁φ作能力。表2给闹了不

同的交直流输入电压施加1的顺序。

表2输入电压顺序

循环顺序输入电压

规定最高输入电压

2标称输入电压

3

规定最低输入电压

4标称输入电压

5

规定最高输入电压

·....

注．本表来自于D657067（波音公司故障防治策略大制）。

d)检测：

整个试验过程中样品处于通电丁，作状态。在每个泪度段样品达到调度稳定后，首先进行5次

通断电启动检测，以考核样品在该报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。

e)试验终止判据：

1)达到所需的循环次数；

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

因素）。

8试验中故障的处理

暴露缺陷、剔除故障，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1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、试盼应力等

原始情况。

c)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。

d)故障分析清楚并准确定位后，应进行故障机理分析。

c)根据故障机理分析结果和产品实际情况，确定是再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骑证井填写故障纠正措施报告表；若由于

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GB/T37143-2018

当前技术水平限制，或州政！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。

9产品成熟度的评价

9.1成熟度评价方法

本标准主要从产品设计的间有能力、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为电丁φ电子产品的成熟度，它可以通过式(1）进行计算：

M=c1M,+c2M三十三二c,M,..(1)

式中：

M，一一电了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情｜有能力；

M℃一一电丁－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，一一电T电子产品的其他成熟度分量；

「r－不同成熟度分量对应的权重。三「二l,ME[O,l］，「，ξ［O,l],r=0,1,2，···川若只考虑

产品成熟度的耐应力分量与制造能力分量，yjljr二2。

9.2成熟度的耐应力分量值的确定与计算方法

定义M，为电T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：

..(2)

M，＝二α，m

式中：

i一一产品的第1个应力指标，一共有11个应力指标；

川，一一应力指标1的成熟度分量；

α，一一应力指标z的成熟度分量

7月1ξ［O,l］州，ξ［O,l],i=0,1,2，…，110

假设产品在应力l下的－「作极限服从正态分布。应力指标z的成熟度分量通过罔6中面积S1的大

小来表征，S1的值越大，产品在该应力下越成熟。

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1IT'I晦

＋~ti配曲

栩d胁，llllh曲’t

}IIIu。’,1,}II’1

a)应力取值小于0时b)应力取值大子。时

图6产品成熟度的耐应力分量值计算原

8

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定义见式（3):

m,=S1Ci)..(3)

式（4）中：

S1Ci)+S2(i）三1..•(4)

当应力取值小于0时S1的值按式（5）计算：

/Tn(i)U\

S1Ci）＝φl二L一一一－）..(5)

飞σ／

当应力取值大于0时队的值按式（6）计算：

／一γO(i)µ\

S1Ci)=lφ（~）..(6)

飞σ／

式中：应力指标1下的设计极限To(i）的取值由设计需求给出。

通过对f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=(z1,U卢υ…卢I1,

z，），对试验值进行矩估计即可得在该应力下产品T作极限所服从正态分布的均值,u(i）和方差σ（i）。

,r;.(i..(7)

)2..(8)

ο]

州＝7÷丁~［zJ一ρ

式中：

当C•(i)=O时，若介（i)<.r0(i）（应力指标取值小于0时）或介U)>To(i）（应力指标取值大于0

时），则7月,=l，否则，m,=O。

9.3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下艺参数的相关数据，一般FFl产品的制造部门识别

井提供。

定义M，为电下电子产品成熟度的生产制造能力分量，其值可以基于下－序能力指数来度量。参照

已有的行业经验值，对电T电子产品综合丁－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T电子产品综合t序能力指数几二三i67l.33~l.67i~l.330.67~I主ζ0.67

下业生产对丁序能力指数的定性评价不足严重不足

过剩充分尚可

根据表3，给出电下电子产品成熟度的生产制造能力分量与综合下序能力指数之间的线性对应关

系，如｜到7所示。

具体的7月，通过式（的计算：

0.5《Cpζ1.4

1.4《（、P《1.7

••(9)

1.7＜儿，ζ2.5

其他

9

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。0.白I.(I.72~-t.I哗I!)J刊割、F

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

电丁电子产品综合下序能力指数通过2类了序能力指数来表征：

a)元器件制造下艺的丁－序能力指数；

b)装配丁，艺的T序能力指数。

元器件的种类可以分为外购件和向产件2类，外购件的下序能力指数由外购产品厂方提供，自产件

的了序能力指数由自己厂方的生成制造部门统计计算。

电下电子产品生产的关键下序包含元器件制造丁．艺的关键t序或（和）装配下艺的关键了序，具体

包含的了序由产品的生产过程所决定。

关键丁－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

的丁．序。然后再确定关键－门序的关键了艺参数，关键了艺参数是指既能全面反映关键了序状态，又适合

于参数采集的丁，艺参数。在实际应用中，可能涉及以下几类参数：

a)原材料参数：如键合丁－序中表征硅钥丝质量的参数；

b)设备参数：如高淑氧化炉的温度参数；

c)环境参数：如空气洁净度参数；

d)工艺条件参数：如氧化、扩散下艺中的气流；

e)T艺结果参数：如键合丁，序中引线键合强度。

（‘尸是电丁－电子产品的综合丁－序能力指数，其值可以通过式(10）进行计算：

（飞，＝~~h.,C户t…·(10)

、－，,-,

式中：

（飞，叫一一产品的第5个关键t序下第f个关键下艺参数的了序能力指数，其值可以通过计量数值计

算式（11）或计数数值计算式(12）进行计算；

hr一一与Cr-.，相对应的权重，三~h、I=l。

、－11-1

cρJ二min{（队1-T1.)/3σ丸，，（Tu一µ,,)/3a,1}……(11)

式中：

假设丁－艺参数服从正态分布，凡是分布的均值，σM是分布的方差。Tu和T1.分别是下艺规范要求

的七限值和下限值。

3「1一－一－

C1，、，＝（ρu一ρI)I.1’＝ρI(1一ρ1）…………（12)

、’II

式中：

户口一一不合格品率的规格界限；

－；；－一不合格品率平均值，－；；=~P"/三n,,,n,1是第（j次抽样的样本容量，／J'I是第q次抽样的

,,-1,,-1

10

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不合格样品数；

言一－q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、试骄方法和环境条件、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

题和后续下作的建议等，并给出试验结论。

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附录A

（资料性附录）

电工电子产品成熟度试验的理论基础

电丁－电子产品成熟度试盼的理论基础是应力－强度干涉理论，在此基础上得到产品t作极限分布与

设计极限分布的干涉罔，如罔A.l所示。其中产品的下作极限分布可以表征产品的强度分布，产品的

设计极限分布与丁，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，故罔

A.l可以理解为应力－强度干涉的衍生干涉罔。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T作极限分布干涉面积的减小，即设计极限分布与下

作极限分布的干涉