Sichuan Xincheng Biological Co., LTD 第 1 章 老化测试的意义 1.1 老化的定义 严格意义上来讲，老化（Burn in）是指采用高温方法对产品施加环境应力。而环境应力筛 选（ESS：Environment Stress Screen ）则不仅包括高温应力，还包括其他很多应力，例如温度 循环、随机振动、恒定高温等。所以，老化是属于环境应力筛选的一种。但现在很多公司已 经把“老化”这个词的意义扩展了，老化就等同环境应力筛选，环境应力筛选俗称为老化。 老化是通过对电子产品施加加速环境应力，如温度应力、电应力、潮热应力、机械应力 等，促使潜在缺陷加速暴露成故障，达到发现和剔除潜在缺陷的目的。老化不能损坏好的部 分或引入新的缺陷，老化应力不能超出设计极限。 1.2 老化的原理 老化的理论基础是电子产品的故障率曲线（简称浴盆曲线）。 早期失效期：元件在开始使用时，它的故障率很高，但随着元件工作时间的增加，故障 率迅速降低。故障率曲线属于递减型，这个阶段产品故障的原因大多由于设计、材料、和制 造、安装过程中的缺陷造成的。为了缩短这一阶段的时间，产品在投入运行之前进行试运行， 以便于及早发现、修正和排除缺陷。 偶然失效期：这一阶段的特点是故障率较低，而且比较稳定，故障率曲线属于恒定型， 这段时间是产品的有效寿命期，人们总希望延长这一时期，即在容许的费用内延长使用寿命。 耗损失效期：这一阶段的故障率随时间的延长而急速增加，故障率曲线属于递增型。到 这一阶段，大部分元件开始失效，说明元件的耗损已经严重，寿命即将终止，若能够在这个 时期到来之前维修设备，替换或维修某些耗损的部件，就能将故障率降下来延长使用寿命， 推迟耗损失效期的到来。 老化是以剔除早期故障为目标，其理想的老化点为图中的 D 点，D 点的选择主要靠经验数 据。图中的 A、B、C 表示老化程度的不同，A 点表示老化不足，老化后仍有较大比率的缺陷流 入市场，而 E 点则是过老化，这样增加了老化成本，缩短了产品使用寿命。 - 1 - 

Sichuan Xincheng Biological Co., LTD 1.3 老化测试的意义和目的 随着电子技术的发展，电子器件的集成化程度越来越高，结构越来越细微，工序越来越 多，制造工艺越来越复杂，这样在制造过程中会产生潜伏缺陷。对一个好的电子产品，不但 要求有较高的性能指标，而且还要有较高的稳定性。通过老化可以筛选出部分电子元器件故 障。 在电子产品在加工过程中，由于经历了复杂的加工和元器件物料的大量使用，将引入各 种缺陷（即便设计再好的产品亦如此）。无论是加工缺陷还是元器件缺陷，都可分为明显缺陷 和潜在缺陷明显缺陷指那些导致产品不能正常工作的缺陷，例如短路、断路。而潜在缺陷导 致产品暂时可以使用，但在使用中缺陷会很快暴露出来，产品不能正常工作，例如焊锡不足， 产品虽然可以用，但轻微振动可能就会使焊点断路。明显缺陷可通过常规检验手段（ICT、FT 等）加以发现。潜在缺陷则无法用常规检验手段发现，而是运用老化的方法来剔除。如果老 化方法效果不好，则未被剔除的潜在缺陷将最终在产品运行期间以早期失效（或故障）的形 式表现出来，从而导致产品返修率上升，维修成本增加。通过高温老化可以使元器件的缺陷、 焊接和装配等生产过程中存在的隐患提前暴露。提前鉴别和剔除产品工艺引起的早期故障。 老化还有一个更重要的目的（和测试一样）：通过老化使产品加工工艺不断改进，使产品 品质不断改进，改进到不需要老化为止。 老化结合可靠性测试，并与失效分析相结合，即对老化过程中失效的器件进行根本原因 （ROOT CAUSE）分析，确定器件的失效是物料选择的问题、还是设计应用不当，还是生产加 工过程造成的损伤，并进一步改进，经过 2-3 个循环，产品稳定下来，就可以逐步减少老化时 间直至取消。 1.4 产品老化的方案 1.常温通电老化：常温（25℃）下，产品通电并加负载进行老化，根据产品特点确定老化 时间，一般选择 48-72 小时。此方案对功耗较大的产品经常采用。 2.加热通电老化：将产品在一定的环境温度下，通电老化，根据产品特点确定老化时间， 一般选择 24-36 小时，温度通常选用 40℃-45℃。此方案对产品中，部分器件耐温较低（低于 50℃）经常采用。 3.加热通电老化（高温）：将产品在一定的环境温度下，通电老化，根据产品特点确定老 化时间，一般选择 12 小时，温度通常选用 60℃-65℃。此方案在产品老化中采用较多，主要 有以下优点：  老化时间短，节约时间；  老化工作温度较高，能充分暴露出产品中的一些不足，包括器件质量、焊接质量等；  配合一些通电动态试验，能监控整个老化过程中的工作状态是否正常。 1.5 XC8001 板卡老化中采取的老化方案及目标 根据目前公司的实际情况，采用加热通电高温老化的方式，并针对老化过程中的失效器 件进行失效分析及可靠性分析，一方面，可以改进以及提升产品可靠性；另一方面可以为生 产时所需要的老化方案积累数据。 由于公司没有老化房及专门的老化设备，我们现阶段采用 SHP-650 型生化培养箱进行的。 其中板卡老化流程如下： - 2 - 

第 2 章 试验条件及实验方式 Sichuan Xincheng Biological Co., LTD 2.1 试验箱条件 硬件板卡的高温试验是为了验证板卡在高温情况下其使用、运输及贮存能力。所以在实 际测试的过程中需要模拟高温条件进行试验。必须要满足外部温度环境可调的要求。本试验 方案使用温度试验箱进行温度调节。对试验箱需有如下要求：  需要明确定试验箱温度测量范围，温度波动度，空间温度差等主要指标；  与试验样品的尺寸和数量相比，试验箱应该足够大，试验样品能够完全纳入试验箱 的工作空间； 2.2 老化等级 XC8001 区自动生化分析仪使用的环境为实验室环境要求温度为：15-40℃。结合 GB/T 2424.2-2008 中的严酷等级要求，试验温度采用 50℃。 GB/T 2424.2-2008 提供了如下所示的时间严酷等级标准：  2h；  16h；  72h；  96h；  168h；  240h；  336h；  1000h； 若试验的时间过短，试验效果会打折扣。若试验的时间过长，则会消耗更多的人力成本 和时间成本。基于目前试验效果和试验成本的考虑，测试时间选择 72 小时。 2.3 板卡试验方式 XC8001 生化分析仪板卡较多，需要进行高温试验的板卡如下：  主控板；  控制驱动板；  清洗温控板；  试剂制冷板；  反应盘温度采集板；  清洗水温度采集板；  前放板；  AD 采集板；  压力检测板；  堵针检测板；  液面检测板； 板卡类型复杂，包括数字板卡、模拟板卡、功率板卡。其中数字板卡及模拟板卡在高温 试验中只需要上电运行即可取得所需要的试验效果。而功率板卡在上电运行空载的情况下， 试验效果会有部分折扣，功率板卡在上电运行带载的情况下，试验难度以及所消耗成本会极 大。综合考虑试验效果、试验成本以及板卡总体试验情况（数字板卡和模拟板卡上电运行既 可达到实验效果）功率板卡同样采用上电运行空载进行测试。即所有板卡进行高温试验时只 - 3 - 

Sichuan Xincheng Biological Co., LTD 需要通电运行即可。 补充说明：功率板卡中的数字部分在高温试验中只需要上电即可达到测试效果，而功率 部分仅仅上电不带负载试验效果会有折扣，在高温试验中选择上电不带负载可以对数字部分 进行充分的验证，而功率部分电路的验证则稍显不充分。鉴于可靠性的组件试验中，会配合 组件测试对功率进行验证。即在组件的可靠性试验中，对高温试验部分的功率板卡进行了互 补性试验，基于上述原因，在高温试验中对功率板卡同样采取了上电不带负载的实验方式。 2.4 试验条件 综合 2.1、2.2、2.3 所述，高温试验的执行标准为：  试验温度：+50℃；  试验时间：48 小时；  板卡试验方式：产品带电空载运行。 第 3 章 试验方案 3.1 初始检验 初始检验分为两部分：板卡生产的常规测试以及板卡的上机测试。所有进行板卡高温试 验的板卡均需要通过以上两种测试方可开始高温试验。 3.1.1 初始检验的必要性： 初始检验的目的是为保证进行高温测试的产品本身是合格的，不会因为存在不合格产品 而影响高温试验的结果。而板卡生产的常规测试，主要是对产品的基本功能进行了验证。提 供了板卡上机生产的效率和合格率。板卡的上机测试则模拟了产品出厂前进行的相关测试。 通过以上两种测试，可以保证进行高温试验的板卡与 XC8001 全自动生化分析仪出厂时板卡的 状态是一致的。 3.1.2 初始检验的板卡生产常规测试 高温试验所使用板卡需要按照实际生产流程进行，所有板卡均需要具有板卡序列号。板 卡序列号需要唯一，板卡序列号共包括三个部分，板卡物料编码、板卡生产批次号、板卡序 号。详见： 板卡生产的常规测试按照“板卡生产测试方案”进行初始测试，并出具测试报告，保证 所有板卡整个测试过程具有可追溯性。 3.2 老化测试方案  板卡烧入测试程序，并搭建好测试平台。（为了保障所得试验数据具有统计学意义， 需个准备 10 套板卡进行测试）；  将板卡放入高温试验箱，上电开始运行，记录放入时间；  关闭试验箱并开始升温，设定目标温度，记录开始升温时间以及温度达到目标温度 时间；  目标温度达到后开始进行试验，试验持续时间为 72 小时，白天工作时间需要两小时 检查一次并记录温度及板卡运行状态；夜间运行时实验室应有人值班，并 4 小时检 查一次并记录温度及板卡运行状态。若果出现异常应及时评估异常是否会引发安全 事故，不会引发安全事故则继续进行试验并记录异常现象，若有可能引发安全事故 则应立即终止试验并排查原因；  试验持续时间满足 72 小时后，试验箱开始复温，复温方式采取自然冷却方式，复温 - 4 - 

至常温后板卡停止供电，复位时间应至少持续一个小时，结束测试；  试验完成后需要对板卡进行性能检测，冷却 2 小时后进行板卡生产的常规测试。板 卡生产的常规测试按照“板卡生产测试方案”进行，并出具测试报告，以及与初始 检验的测试结果进行对比，判断高温试验前后是否产生变化。 Sichuan Xincheng Biological Co., LTD - 5 -