专利名称：一种数控成品电路板在环境综合作用下的可靠性快速测评方法
技术领域：
本发明属于印制电路板技术领域，更具体地，涉及一种数控成品电路板在环境综合作用下的可靠性快速测评方法。
背景技术：
印制电路板是电子产品中的主要部件，广泛应用于航空、数控、计算机、自动化仪器等各个领域。考虑到印制电路板的质量性能和稳定性对产品来说至关重要，因此在制造过程中往往需要进行环境测试，确立其可靠性指标。环境试验大致可以分为气候环境试验、机械环境试验和综合环境试验等类型，其中气候环境试验是指将待检测的印制电路板成品放置于不同温湿度、压力、气体、盐雾、风雨和太阳辐射条件下，来考察其失效机理及可靠性能；机械环境试验是将待检测的印制电路板成品设定不同的冲击、振动、碰撞、加速和高噪音等测试条件，并执行测试检测；综合环境试验则是将机械环境和气候环境结合起来共同设定环境应力，进而考察测试电路板在该环境综合作用下的失效机理及可靠性能。数控成品电路板板是符合设计图样、有关规范和采购要求，并按一个生产批生产出来的数控用印制电路板。随着数控技术不断向多功能化和高稳定性等方向发展，数控成品电路板的层数越来越高，线路密度越来越细密。与此同时，数控设备经常需要在高温高湿偏压的综合环境中长时间工作，使电路板电化学迁移现象(electrochemical migration,简称ECM)成为一个对数控可靠性产生较大影响的因素。所谓ECM现象，是电路板上的金属譬如铜、银、锡、铝等在高温高湿的环境下发生离子化，并在电场作用下通过绝缘层向另一极的导电金属细丝的生长，这将导致绝缘性能下降，甚至造成印制电路板失效。这种故障在数控电路板日益小型化、集成化的发展趋势下将越发凸显，并尤其对于目前数控印制电路板广泛采用的FR-4型环氧预浸料覆铜板有着较大影响。目前，用于考察数控成品电路板的可靠性、以及ECM现象所产生影响的方式主要是通过加速寿命试验，即在超过使用环境条件的应力条件下促使样品在短期内失效，以预测在正常使用环境下的可靠性，但不改变测试样品的失效机理。执行加速寿命试验必须确定一系列的试验参数，譬如包括但不限于测试持续时间、样本数量、加速因子、测试环境等，其中关键在于获知测试样品服从何种分布，以及了解样品寿命与所施加的试验应力之间的加速模型(或称之为失效物理方程)，这样才能对高应力条件下的数控成品电路板的寿命信息进行外推。在现在技术中，对测试样品执行加速寿命试验过程中所采用的固有加速模型通常包括Arrhenius模型、逆幂率模型、Eyring模型等,这些现有模型能够较快地确定加速因子、节省时间，但通常仅考虑了单应力的影响，应用对象也不明确和存在多样性，且缺乏精确性且模型变量的赋值较复杂。为了进一步提高数控用成品电路板的可靠性水平，首先必须研究数控成品电路板在环境应力综合作用下的可靠性指标，满足系统可靠性设计的要求，为实现可靠性增长提供理论基础和指导方案。相应地，数控成品电路板在高温、高湿和偏压综合环境下的可靠性研究成为一个重要的课题，而对数控成品电路板包括加速模型和寿命分布模型在内的可靠性模型的建立是实施加速寿命试验设计、数据统计和可靠性评估的关键。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷和/或技术需求，本发明的目的在于提供一种用于对数控成品电路板在综合环境试验下执行可靠性快速评估方法，其通过对数控成品电路板建立多应力的综合环境作用下的可靠性统计模型，能够更为快速地获知该成品板在环境综合作用下下的可靠性指标，并且整体流程便于操作，效率高，并能满足数控成品板快速评估的要求。为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种印制电路板在环境综合作用下的可靠性快速测评方法，其特征在于，该方法包括下列步骤:(a)为待执行可靠性测评的印制电路板构建用于表征其产品特征寿命与主要加速应力之间的如下加速模型，其中n表示待测电路板的产品特征寿命，S1和S2表示影响印制电路板寿命的主要加速应力，Ajs1)、φ2(￥)分别是用于表征主要加速应力对电路板特征寿命所产生影响的函数表达式，奶P1A2)代表两个主要应力之间的交互作用的函数表达式，Ct(|、Ct ^ (12和Ct3分别表不待估的相关系数:
权利要求
1.一种印制电路板在环境综合作用下的可靠性快速测评方法，其特征在于，该方法包括下列步骤: (a)为待执行可靠性测评的印制电路板构建用于表征其产品特征寿命与主要加速应力之间的如下加速模型，其中n表示待测电路板的产品特征寿命，S1和S2表示影响印制电路板寿命的主要加速应力，小丨⑶)、ct2(S2)分别是用于表征主要加速应力对电路板特征寿命所产生影响的函数表达式，灼(SW)代表两个主要应力之间的交互作用的函数表达式，α (1、α 1、α 2和α 3分别表不待估的相关系数:
2.一种数控成品电路板在环境综合作用下的可靠性快速测评方法，其特征在于，该方法包括下列步骤: (i)选取影响数控成品电路板特征寿命的主要加速应力也即温度T和直流偏压V，并构建数控成品电路板特征寿命与这两个加速应力之间的加速模型如下:.,
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤(ii)中，根据机床数控系统通用技术条件及电工电子产品环境测试要求来设定试验应力水平，其中将应力的水平数设定为4个以上，并将温度和直流偏压两者之间的组合数量设定为5组以上。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述加速模型的建立是基于电化学迁移(ECM)失效机理。
5.如权利要求2-4任意一项所述的方法，其特征在于，所述数控成品电路板譬如为FR-4型环氧预浸料覆铜板。
6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述加速寿命试验被设定为定时截尾加速寿命试验。
7.如权利要求1或2所述的电路板可靠性快速测评方法，其特征在于，所述寿命分布模型选取位置刻度模 型。
全文摘要
本发明公开了一种数控成品电路板在环境综合作用下的可靠性快速测评方法，包括(i)选择温度和直流偏压做为加速应力，为待执行测评的电路板构建加速模型(ⅱ)确定加速应力水平和应力组合数，分组进行加速寿命试验同时纪录试验数据；(iii)选取寿命分布模型并根据试验数据进行参数求解，计算出不同加速应力组合下的特征寿命值；(iv)根据特征寿命值对电路板加速模型进行拟合和模型系数确立，然后执行可靠性测评，从而获得数控成品电路板在环境综合作用下的可靠性指标。通过本发明，能够快速、定量地确定数控成品板在环境综合作用下的可靠性指标，满足系统可靠性快速评估的要求，并且整体流程便于操作，效率高，满足数控系统高可靠性的要求。
文档编号G01N17/00GK103176077SQ20121052353
公开日2013年6月26日 申请日期2012年12月6日 优先权日2012年12月6日
发明者金健, 解传宁, 凌文锋, 叶伯生, 唐小琦, 周向东, 张航军, 陈吉红 申请人:华中科技大学