作者：王朝誌 （北京泛華恒興科技有限公司

， 北京 100083）

源自：《自動化博覽》 2011年10月增刊

摘  要：zhenduidianziyuanqijiankekaoxingwentishejiledianziyuanqijianlaohuaceshixitong，shixianzaifangzhendewenduhuanjingxiaduidianziyuanqijianjinxinglaohuaceshi，zidongjiancechuyuanqijianqianzaiguzhangquexian，baozhengdianzichanpinlianghaodejiagongzhiliangyukekaoxing，weigaijinshengchangongyihetigaochanpinzhiliangtigongyouxiaobaozhang。

關鍵詞：元器件 溫度環境 老化測試

Abstract：In this Paper，an burn-in test system is developed for the reliability problem of electronic component. The system features reliable, accurate, high efficiency that meets the needs of electronic component tested in the temperature environment. The system can detect the potential fault
，ensure the product quality and reliability.
Key words: Electronic component    Temperature environment    Burn-in test

引言
隨著航空、航天、能neng源yuan工gong業ye等deng領ling域yu對dui電dian子zi產chan品pin質zhi量liang的de要yao求qiu日ri益yi提ti高gao，電dian子zi產chan品pin的de可ke靠kao性xing問wen題ti受shou到dao了le越yue來lai越yue廣guang泛fan的de重zhong視shi。電dian子zi產chan品pin在zai使shi用yong過guo程cheng中zhong會hui遇yu到dao不bu同tong的de環huan境jing溫wen度du條tiao件jian， 在熱脹冷縮的應力作用下
， repipeixingnengchadedianziyuanqijianjiurongyishixiao
，zhishidianzichanpinguzhang，zaochengjudaderenlihecailisunshi。dianziyuanqijiandelaohuaheceshijiushifangzhaohuozhedengxiaochanpindeshiyongzhuangtai，tongguoceshi，jiangbuhegeyuanqijiantichu，jiangdianzichanpindezhiliangzaijiagongchuqijinxingyouxiaodekongzhi，yibaozhengdianzichanpinshiyongdekekaoxinghewendingxing。

針對電子元器件的可靠性與穩定性，我們開發了一種測量精度、自動化程度、可擴展性較高的電子元器件老化測試係統，將高溫老化、功率老化
、溫度循環、性xing能neng檢jian測ce等deng過guo程cheng在zai一yi套tao係xi統tong中zhong綜zong合he實shi現xian
，不bu僅jin可ke以yi滿man足zu電dian子zi元yuan器qi件jian不bu僅jin能neng夠gou滿man足zu電dian子zi元yuan器qi件jian產chan品pin多duo樣yang性xing的de需xu求qiu，還hai能neng適shi應ying生sheng產chan線xian或huo實shi驗yan室shi大da批pi量liang快kuai速su檢jian測ce的de要yao求qiu。

該係統作為航空、汽車、家電、科研等電子產品生產領域必備的測試設備，用於電阻、電容、電感
、二極管、穩壓器、變壓器、繼電器等多種元器件進行老化測試，以檢測電子元器件的參數和性能指標隨溫度變化是否可靠穩定，從而節約成本提高效率。

1係統硬件結構
係統由三大部分組成：測量與控製、調理與路由、溫度環境。係統硬件結構如圖1所示。測量與控製部分是整個係統的核心
，主要組成硬件有LCR表，數字萬用表，耐壓儀，漏電流測試儀

、示波器、信號發生器、功率發生器、精jing密mi編bian程cheng電dian源yuan等deng儀yi器qi。所suo有you的de硬ying件jian測ce量liang與yu控kong製zhi資zi源yuan通tong過guo信xin號hao調tiao理li和he大da規gui模mo的de矩ju陣zhen路lu由you接jie入ru溫wen度du控kong製zhi環huan境jing中zhong，可ke以yi對dui各ge類lei電dian子zi元yuan器qi件jian進jin行xing環huan境jing溫wen度du控kong製zhi和he在zai線xian測ce試shi。

圖1 係統硬件結構

計算機通過顯示器、鼠標、鍵盤實現人機交互，並通過GPIB或RS232與LCR表、數字萬用表、信等儀器進行通信
，控製儀器實現各項測量任務。同時計算機中集成NI公司的數字I/O板卡主要用於係統的狀態反饋和動作控製。老化板的辨識、信號通道切換模塊的動作、報警燈和蜂鳴器等狀態指示的實現都是利用數字I/O板卡配合相應的信號調理電路來完成的。

LCR表主要用於測量元器件的容性、感性阻抗參數，在本係統中主要利用四線法原理檢測電阻、電容
、電感等參數
；
數字萬用表主要用於測量元器件的電壓和電流等參數，在本係統中主要用於檢測功率變壓器的輸入輸出電壓和電流、三端穩壓器的輸入輸出電壓和電流，二極管的正向壓降等參數。

耐壓儀可以用於測量元器件的絕緣阻抗和測點間耐壓，本係統中主要用於測試繼電器
、變壓器等元器件觸點之間的絕緣阻抗和耐壓；
漏電流測試儀主要用於電容的耐壓測試
；
信xin號hao發fa生sheng器qi和he示shi波bo器qi主zhu要yao用yong於yu元yuan器qi件jian的de輸shu入ru和he輸shu出chu信xin號hao檢jian測ce

，本ben係xi統tong中zhong主zhu要yao用yong於yu三san端duan穩wen壓ya器qi的de輸shu入ru和he輸shu出chu波bo形xing檢jian測ce，變bian壓ya器qi的de輸shu出chu和he輸shu出chu波bo形xing檢jian測ce；
精密編程電源用於給元器件提供工作電壓激勵和直流電壓偏置。

如圖2所suo示shi，整zheng個ge係xi統tong測ce量liang線xian路lu通tong過guo信xin號hao調tiao理li模mo塊kuai和he大da規gui模mo矩ju陣zhen係xi統tong進jin行xing路lu由you，最zui終zhong通tong過guo多duo路lu複fu用yong開kai關guan連lian接jie測ce試shi儀yi表biao與yu被bei測ce元yuan器qi件jian，這zhe種zhong設she計ji既ji可ke以yi保bao證zheng測ce試shi內nei容rong的de靈ling活huo多duo樣yang，也ye可ke以yi保bao證zheng測ce量liang線xian路lu對dui不bu同tong被bei測ce件jian所suo產chan成cheng的de誤wu差cha影ying響xiang最zui小xiao，保bao證zheng多duo個ge元yuan器qi件jian連lian續xu測ce試shi的de測ce試shi一yi致zhi性xing和he高gao精jing度du。

矩陣係統是針對環境實驗設備專門開發的綜合性矩陣係統
，可以搭載16塊模式為16×8的子矩陣，形成16×96矩陣係統。該係統具有交流250V
，3A功率信號的承載能力，同時可以實現10MHz帶寬的高頻信號通過能力。可是實現矩陣係統之間級聯，最多可以16個矩陣係統級聯。本係統中采用一個矩陣係統
，具有16路儀器資源的接入能力
，可以將需要的儀器資源切入測量通道與被測老化板進行連接
；4路為公用儀器資源

，可以為老化板提供並行的激勵。每個老化板的元器件測試數量最多為24個、係統最多可以實現8個元器件老化板的同時測試。

矩(ju)陣(zhen)係(xi)統(tong)與(yu)老(lao)化(hua)板(ban)之(zhi)間(jian)通(tong)過(guo)多(duo)路(lu)複(fu)用(yong)開(kai)關(guan)進(jin)行(xing)連(lian)接(jie)，並(bing)在(zai)老(lao)化(hua)板(ban)端(duan)進(jin)行(xing)阻(zu)抗(kang)與(yu)屏(ping)蔽(bi)處(chu)理(li)，可(ke)以(yi)保(bao)證(zheng)任(ren)意(yi)老(lao)化(hua)板(ban)上(shang)任(ren)意(yi)器(qi)件(jian)安(an)裝(zhuang)位(wei)置(zhi)上(shang)被(bei)測(ce)對(dui)象(xiang)的(de)高(gao)精(jing)度(du)測(ce)量(liang)。

圖2 係統路由

2係統原理
xitongxuyaorengongjiangyuanqijiananzhuangdaolaohuabanshang
，bingcharuxitongduiyingdechacaozhong。xitongzaijinxingceshigongzuozhiqian，huizidongjiancemuqianxitongzhongdeyingjianziyuandezhuangtai，bingduiyiqiziyuanjinxingxiangyingdechushihuacaozuo。
在係統自動檢測自身狀態處於正常測試狀態後，會通過數字IO編bian碼ma檢jian測ce老lao化hua板ban的de插cha入ru插cha槽cao位wei置zhi和he老lao化hua板ban的de類lei型xing編bian號hao。每mei個ge老lao化hua板ban有you多duo個ge元yuan器qi件jian安an裝zhuang，所suo以yi係xi統tong會hui利li用yong通tong斷duan原yuan理li檢jian測ce老lao化hua板ban上shang元yuan器qi件jian的de安an裝zhuang情qing況kuang
，建jian立li相xiang應ying的de檢jian測ce列lie表biao和he數shu據ju存cun儲chu結jie構gou以yi存cun放fang測ce試shi數shu據ju。

係統按照相應的測試流程和選定測試參數進行溫度控製和測試工作，如圖3所示。係統最大可以提供-45℃～200℃的溫度環境
，全溫度範圍升溫時間小於23分鍾
，降溫時間小於25分鍾。係統測試過程提供三種模式：指定溫度範圍內階梯式升\降溫連續測量；多個指定溫度點定時保溫循環測量

；在升\降溫過程的指定溫度點的恒溫老化、室溫測量。環境控製精度可以達到±0.1℃。

圖3 係統原理

係統通過巡檢方式對各個老化板上對應元器件進行性能測試。可以測試元器件的電阻（阻值）、電容（電容、耐壓值或漏電流），電感（感抗）
，三端穩壓器（輸入輸出電壓
、紋波抑製比）、二極管（正向壓降、向擊穿電壓）、高頻變壓器（線圈電感、轉換比、空載特性
、掃頻特性）

，網絡變壓器（線圈電感、轉換比、空載特性
、高頻特性），功率變壓器（線圈電感、轉換比、空載特性

、負載特性）等。

3軟件實現
測試係統軟件基於Lab VIEW進行設計開發


，主要采用狀態機並行處理結構，將事件響應與數據流執行方式有機結合，使整個係統具有較高的穩定性、實時性和可靠性。
軟ruan件jian在zai功gong能neng實shi現xian上shang采cai用yong模mo塊kuai化hua的de方fang式shi，特te定ding的de模mo塊kuai實shi現xian特te定ding的de功gong能neng，主zhu要yao組zu成cheng模mo塊kuai有you測ce量liang驅qu動dong模mo塊kuai，控kong製zhi模mo塊kuai，外wai部bu操cao作zuo驅qu動dong模mo塊kuai，硬ying件jian維wei護hu模mo塊kuai
，係xi統tong安an全quan保bao護hu模mo塊kuai，用yong戶hu登deng錄lu與yu權quan限xian管guan理li模mo塊kuai，參can數shu配pei置zhi模mo塊kuai，數shu據ju分fen析xi與yu顯xian示shi模mo塊kuai，數shu據ju存cun儲chu與yu輸shu出chu模mo塊kuai等deng，如ru圖tu4所示。

圖4軟件組成模塊

測量驅動模塊主要控製儀器實現測量功能
；溫度控製模塊采用閉環控製算法實現對溫控箱的溫度控製
；外部操作驅動模塊通過對數字 I/O 端口的監控，完成各種動作狀態的監視，並通過報警驅動功能，用報警燈對測試進程及測試結果進行直觀的指示
；為(wei)了(le)生(sheng)產(chan)安(an)全(quan)和(he)質(zhi)量(liang)保(bao)障(zhang)的(de)需(xu)要(yao)

，在(zai)軟(ruan)件(jian)中(zhong)設(she)計(ji)了(le)專(zhuan)門(men)的(de)用(yong)戶(hu)登(deng)錄(lu)與(yu)權(quan)限(xian)管(guan)理(li)模(mo)塊(kuai)，可(ke)以(yi)分(fen)配(pei)管(guan)理(li)員(yuan)與(yu)一(yi)般(ban)操(cao)作(zuo)者(zhe)兩(liang)種(zhong)權(quan)限(xian)，一(yi)般(ban)操(cao)作(zuo)者(zhe)隻(zhi)具(ju)有(you)操(cao)作(zuo)權(quan)限(xian)；軟件通過參數配置模塊實現傳感器檢測參數的設定
、存儲、加載和保存等功能；檢測過程中，數據分析與顯示模塊會對檢測參數
、測試過程、測量數據與波形、最終結果等進行動態、直觀的顯示
，同時利用數據存儲與輸出模塊將測試結果實時存儲在Excel文件中，並可通過數據回放功能對數據進行查看；硬件維護模塊實現硬件調試功能
，可對各個測量儀器進行維護操作。

4結束語
電(dian)子(zi)元(yuan)器(qi)件(jian)老(lao)化(hua)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)是(shi)在(zai)我(wo)公(gong)司(si)電(dian)子(zi)測(ce)試(shi)平(ping)台(tai)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)研(yan)發(fa)的(de)，可(ke)以(yi)對(dui)多(duo)種(zhong)電(dian)子(zi)元(yuan)器(qi)件(jian)的(de)性(xing)能(neng)參(can)數(shu)進(jin)行(xing)測(ce)試(shi)

，測(ce)試(shi)精(jing)度(du)穩(wen)定(ding)可(ke)靠(kao)，係(xi)統(tong)外(wai)觀(guan)如(ru)圖(tu)5所示。

圖5 設備外觀

目前已經成功應用與某石油研究院電子元器件的老化測試與性能指標分析
，以保證其電子產品在加工及使用過程中的質量與可靠性。

參考文獻
[1]黃雲.電子元器件可靠性增長的分析技術[J].電子產品可靠性與環境試驗.2004, 3:13-16
[2]張冰.一種電子產品老化測試係統的設計與實現[J].工業控製計算機.2007, 20(8):13-14.