CN100343969C - 一种单板温度循环老化装置及其老化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单板温度循环老化装置及其老化方法。本发明所述装置主要包括：老化室、温度检测装置、控制装置与热交换装置，待老化的单板设置于老化室中，控制装置根据温度检测装置检测的结果对热交换装置进行控制；本发明所述方法主要是利用单板自身的发热给老化过程提供热能；当温度高时开启热交换装置使其降温，当温度低时还可以辅助加热，如此反复达到温度循环老化的目的。因此，本发明不仅保留了温度循环老化的优点，还具有构造简单，价格较低，节约能源等优点。

Description

一种单板温度循环老化装置及其老化方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种单板温度循环老化装置及其老化方法。

背景技术

电器设备上不可避免要应用到电路板，也就是单板。在单板的生产过程中，对单板的检验与测试是保证电器设备质量和正常工作的一个重要环节。由于电子元器件与电路单板在使用过程中其寿命周期曲线如图1所示，其故障率在开始使用的初期相当高，随着使用时间的加长其故障率明显下降至一个稳定的值，这一时间段称为“早期失效期”；接下来在一个很长的时间内故障率将无明显变化，这一时间段称为“使用寿命期”；随着使用时间的增长，超过使用寿命后，其故障率会明显上升，这一时间段称为“耗损期”。因此在对单板进行检验与测试前往往需要对单板进行老化筛选。其目的是找出“早期失效期”与“使用寿命期”的交叉点，也就是筛选点。将已经在“早期失效期”产生故障的单板淘汰。保证电器设备的合格率。

老化筛选的方式主要有两种方法：

第一，恒定高温老化

恒定高温老化的机理是通过提供额外的热作用，迫使缺陷发展。恒定高温筛选是析出电子元器件缺陷的有效方法，广泛用于元器件的筛选其筛选度可由下面的公式求出：

筛选度SS＝1-exp[-0.0017(R+0.6)^0.6t]

R-高温温度与室温之差(室温一般取25℃)；

t-恒定高温持续时间(h)；

通常恒定高温老化是在老化房外部控制一个电热类高发热电器，利用产生的热能来使老化房类达到恒定的温度。并通过抽风机等把过高温度的空气抽走。但是，该方法不推荐用于组件级的筛选，如对印制线路板、单元或***的筛选。

第二，温度循环老化

温度循环老化筛选机理是交替膨胀和收缩使被筛产品产生热应力和应变，特别是内部邻接材料膨胀系数不匹配时热应力和应变将加剧。这种热应力和应变在缺陷处最大，循环加载使缺陷长大成为故障。例如，有裂纹的电镀通孔最终完全裂开，引起开路。

对筛选效果最有影响的是温度变化范围、温度变化速率以及循环次数，其值越大，筛选效果越显著。其筛选度可由下面的公式求出：

筛选度SS＝1-exp{-0.0017(R+0.6)^0.6[In(e+V)]³N}

R-温度变化范围(TU-TL)℃

e-自然对数的底

V-温度变化速率(℃/min)

N-循环次数

虽然温度循环老化的方式比恒定高温老化的方式更适合于对单板的老化处理，然而，温度循环的老化房由于通常所需要的空间较大，而且要在规定时间内完成较多次精准的温度循环，需要较多的加温和降温设备，因此，老化房的构造相当复杂，且价格昂贵。因此，在生产上面通常都是采用恒定高温老化来进行应力筛选；不难看出，如果采用该方式进行应力筛选，则在同样筛选度的前提下，需要更多的老化时间；或者在同样的老化时间内，恒温老化比循环温老化筛选度更低。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种单板温度循环老化装置及其老化方法，以简化对单板进行温度循环老化的实现装置及方法，降低实现成本。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种单板温度老化装置，其结构包括：老化室、温度检测装置、控制装置与热交换装置，其中：所述所述老化室为密闭腔室体，且待老化的单板位于老化室中，并为其通电，使其产生热量，从而使老化室的温度升高；所述温度检测装置与老化室以及控制装置相连接，用于检测老化室内的温度，并提供给控制装置；所述控制装置与老化室、温度检测装置以及热交换装置相连接，用于根据温度检测装置检测的老化室内的温度，来控制热交换装置调节老化室内的温度，并控制单板的供电；

所述热交换装置与老化室以及控制装置相连接，用于根据控制装置的控制，调节老化室的温度。

所述的一种单板温度老化装置还包括辅助加热装置，所述辅助加热装置与控制装置连接，并设置于老化室中。

所述的一种单板温度老化装置还包括老化定时器，所述老化定时器与控制装置连接。

所述的单板设于老化设备上。

本发明还提供了一种单板温度老化方法，包括：

A、将待老化的单板密闭于老化室中，并为其通电；

B、温度检测装置检测老化室内的温度，并根据老化室内的温度，通过控制装置控制热交换装置工作，令老化室内温度在老化温度的上限与下限分别保持一段时间并循环变换工作。

所述的步骤B还包括：B1、单板通电后发热，使老化室内的温度升高；

B2当温度检测装置检测到的老化室内温度达到设定老化温度的上限时，老化计时器开始对上限实际老化时间进行计时，同时控制装置控制热交换装置，保持老化室内的温度在老化温度上限值；

B3、判断上限实际老化时间是否到设定的上限老化时间，如果到达，则结束上限老化过程，执行B4；否则，继续执行步骤B1；

B4、控制装置控制热交换装置，使老化室内的温度下降，当温度检测装置检测到的老化室内温度达到设定老化温度的下限时，老化计时器开始对下限实际老化时间进行计时，同时控制装置控制热交换装置，保持老化室内的温度在老化温度下限值；

B5、判断下限实际老化时间是否到设定的下限老化时间，如果到达，则结束下限老化过程，执行步骤B1；否则，继续执行步骤B4；

所述的步骤B1还包括：当温度无法在预定的时间内达到预定的老化上限温度值时，则打开辅助加热装置，对老化室内进行辅助加热。

所述的一种单板温度老化的方法还包括：

C、判断是否到设定的老化时间，如果到达，则结束老化过程，否则，继续执行步骤A和步骤B。

所述的步骤C包括：

设置老化定时器，当老化定时器超时时，通过控制装置关闭热交换装置及停止为单板供电。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明主要是利用单板自身的发热给老化过程提供热能。当温度高时开启热交换装置使其降温，当温度低时还可以辅助加热，如此反复达到温度循环老化的目的，并设置有辅助加热装置，以保证温度循环的可靠性。因此，本发明不仅保留了温度循环老化的优点，还具有构造简单，价格较低，节约能源等优点。

附图说明

图1为电子元件的寿命周期曲线图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明所述的方法的处理流程图。

具体实施方式

本发明的核心是通过单板自身通电产生的热量对其进行老化处理，以便于简化老化处理的实现，并可以保证老化处理的效果。

本发明主要的具体实施方式如图2所示，一种单板温度老化装置包括：老化室、单板、温度检测装置、控制装置与热交换装置，所述的单板位于老化室中，控制装置根据温度检测装置检测的老化室内的温度来控制热交换装置调节老化室内的温度，并控制单板的供电。

上述的老化室为一密闭腔室体，所述密闭腔室体的空间与安装有单板的老化设备的体积相适应即可，采用较小的密闭腔室体空间，可以保证老化室内快速升降温度；同时，密闭的腔室体可以使得老化室内的温度可以较长时间内维持在一个恒定的温度值，并且，在初始对老化室进行升温时，可以使得老化室可以快速的升至预定的温度值。

上述的一种单板温度老化装置还包括辅助加热装置，所述辅助加热装置与控制装置连接，并设置于老化室中，用于当依靠单板自身通电产生的热量无法使老化室快速达到预定的温度值时，对老化室内进行辅助升温处理。

上述的一种单板温度老化装置还包括老化定时器，所述老化定时器与控制装置连接，用于对单板老化的时间进行计时，以便于在对单板的老化处理过程中准确控制老化时间，以保证对单板老化处理的效果。

所述的控制装置一方面用于控制给单板供电，另一方面还用于根据温度检测装置检测到的老化室内的温度值控制热交换装置及辅助加热装置是否工作，具体为：当老化室内温度高于预定的温度值时，启动热交换装置，以降低老化室内的温度，当老化室内温度符合预定的温度值时，则关闭热交换装置，以使老化室内的温度可以维持在一个恒定的值(即预定的温度值)，另外，当老化室内温度低于预定的温度值时，则启动辅助加热装置，以升高老化室内的温度。

所述的温度检测装置主要包括一个设置于老化室内的温度传感器，通过所述温度传感器，便可以检测获得老化室内的温度。

所述热交换装置在开启时，可以降低老化室内的温度，该装置可以为一个通风装置，通过与老化室外通风降低老化室内的温度，该装置也可以为一个冷却装置，如通过水循环冷却装置进行冷却处理等等，老化室内的通过冷却装置进行热交换，以降低老化室内的温度。

利用上述单板温度老化装置，本发明还提供了一种单板温度老化方法，所述方法的具体实现方式如图3所示，包括以下步骤：

步骤31：将待老化的单板密闭于老化室中，并为其通电；同时老化定时器设定好上限老化时间、下限老化时间与总的老化时间；

步骤32：控制装置控制热交换装置，依靠单板通电后自身发热，使老化室的温度升高；累计老化总时间；

需要说明的是，当温度上升缓慢时，可以打开辅助加热装置，以提高老化室内温度上升的速度；

步骤33：判断温度检测装置检测到的老化室内温度是否达到设定老化温度的上限，如是，执行步骤34；如否，执行步骤32；

步骤34：老化计时器开始计算上限实际老化时间，同时控制装置控制热交换装置，保持老化室内的温度在老化温度上限值；累计老化总时间；

步骤35：判断上限实际老化时间是否到设定的上限老化时间，如果到达，则结束上限老化过程，执行步骤36；否则，继续执行步骤34；

步骤36：控制装置控制热交换装置，使老化室内的温度下降；累计老化总时间；

步骤37：判断温度检测装置检测到的老化室内温度是否达到设定老化温度的下限，如是，执行步骤38；如否，执行步骤36；

步骤38：老化计时器开始计算下限实际老化时间，同时控制装置控制热交换装置，保持老化室内的温度在老化温度下限值；累计老化总时间；

步骤39：判断下限实际老化时间是否到设定的下限老化时间，如果到达，则结束下限老化过程，执行步骤32；否则，继续执行步骤38；

步骤310：累加老化总时间与总体老化时间比较，如累加老化总时间达到总体老化时间，停止老化过程。

综上所述，本发明实现了基于单板自身通电产生的热量实现对其的老化处理。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1、一种单板温度老化装置，其特征在于，包括：老化室、温度检测装置、控制装置与热交换装置，其中：

所述老化室为密闭腔室体，且待老化的单板位于老化室中，并为其通电，使其产生热量，从而使老化室的温度升高；

所述温度检测装置与老化室以及控制装置相连接，用于检测老化室内的温度，并提供给控制装置；

所述控制装置与老化室、温度检测装置以及热交换装置相连接，用于根据温度检测装置检测的老化室内的温度，来控制热交换装置调节老化室内的温度，并控制单板的供电；

所述热交换装置与老化室以及控制装置相连接，用于根据控制装置的控制，调节老化室的温度。

2、根据权利要求1所述的一种单板温度老化装置，其特征在于，还包括辅助加热装置，所述辅助加热装置与控制装置连接，并设置于老化室中。

3、根据权利要求1所述的一种单板温度老化装置，其特征在于，还包括老化定时器，所述老化定时器与控制装置连接。

4、根据权利要求1所述的一种单板温度老化装置，其特征在于，所述的单板设于老化设备上。

5、一种单板温度老化方法，其特征在于，包括：

A、将待老化的单板密闭于老化室中，并为其通电；

B、温度检测装置检测老化室内的温度，并根据老化室内的温度，通过控制装置控制热交换装置工作，令老化室内温度在老化温度的上限与下限分别保持一段时间并循环变换工作。

6、根据权利要求5所述的一种单板温度老化方法，其特征在于，所述的步骤B还包括：

B1、单板通电后发热，使老化室内的温度升高；

B2、当温度检测装置检测到的老化室内温度达到设定老化温度的上限时，老化计时器开始对上限实际老化时间进行计时，同时控制装置控制热交换装置，保持老化室内的温度在老化温度上限值；

B3、判断上限实际老化时间是否到设定的上限老化时间，如果到达，则结束上限老化过程，执行B4；否则，继续执行步骤B1；

B4、控制装置控制热交换装置，使老化室内的温度下降，当温度检测装置检测到的老化室内温度达到设定老化温度的下限时，老化计时器开始对下限实际老化时间进行计时，同时控制装置控制热交换装置，保持老化室内的温度在老化温度下限值；

B5、判断下限实际老化时间是否到设定的下限老化时间，如果到达，则结束下限老化过程，执行步骤B1；否则，继续执行步骤B4；

7、根据权利要求6所述的一种单板温度老化方法，其特征在于，所述的步骤B1还包括：

当温度无法在预定的时间内达到预定的老化上限温度值时，则打开辅助加热装置，对老化室内进行辅助加热。

8、根据权利要求5、6或7所述的一种单板温度老化的方法，其特征在于，该方法还包括：

C、判断是否到设定的老化时间，如果到达，则结束老化过程，否则，继续执行步骤A和步骤B。

9、根据权利要求8所述的一种单板温度老化方法，其特征在于，所述的步骤C包括：

设置老化定时器，当老化定时器超时时，通过控制装置关闭热交换装置及停止为单板供电。

Images