LXI在电子产品老化试验中的应用

1 引言 　　电子产品的长时间通电老化试验是电子产品的一个重要试验，主要用于电子产品的可靠性验证。通常做法是: 1)接入相关电源，并启动电子产品; 2)按要求进行连续加电，定时进行人工记录; 3)对异常情况进行报警灯显示(如果有老化台)。 　　这种做法对于小批量产品或试样产品而言，是行的通的，但会存在以下问题: 　　　·需要长时间有人值守; 　　　·需要人工记录数据，对于产品异常数据，不利于数据分析和统计; 　　　·数据记录缺乏一致性 　　以上两点实际上会影响到产品的故障的有效跟踪。对于大批量生产的产品，还存在人员效率低等问题。 　　如果采用自动测试设备来完成长时间通电老化试验，即用自动老化试验系统取代人工老化台，上述问题都得到解决，但一个非常大的因素阻碍着自动老化试验台的组建，价格! 　　电子产品的老化试验的一个最显著的特点是对老化试验系统的测试通道数量要求大，而测试参数和测试功能相对简单，若采用GPIB 和VXI 仪器，费用会非常昂贵。 　　本应用中采用了Agilent 的LXI C 类产品34980A，情况就大不一样了。关于34980A 的性能见本文第3 节的描述。 2 电应力筛选试验 　　电子产品的长时间通电老化试验属于电应力筛选试验的一种，主要用于电路系统的考核以及元器件的筛选，是大多数电子产品必须做的一项试验，旨在考核电子产品在长时间连续通电工作之中及之后的性能。 　　在长时间通电老化试验中，连续加电时间和累计加电时间因电子产品的设计条件不同而不同。 　　长时间通电老化试验与其他的环境应力试验相结合，可以全面考核电子产品的性能。在元器件筛选中增加筛选的有效性。 　　通过我们研制的LXI自动老化试验系统，可以完成5类电子产品的通电老化试验，并对电子产品的工作状态和工作参数进行监测，对异常情况进行记录，并具有可定时开启或关闭试验系统等功能。该系统从根本上改变了原有老化台的工作模式，为电子产品的性能确认提供了真实准确的试验数据。 3 34980A 的特点 　　34980A是Agilent 公司推出的一款开关与测量系统。它既可以看成一台独立的仪器，作为34970A 的换代产品，用于构建小型数据采集系统; 又可以根据具体应用构建复杂的测试系统(大型数据采集和功能测试)。由于34980A 具有19 类不同的模块可以选用，因而为测试系统的组建提供了一个合适的基本平台。关于34980A 用于功能测试的应用，可参见另一篇应用文章: 《用LXI 构建高效的试验系统》。 　　34980A的第二个特点是它基于了LXI 技术，即34980A为LXI C 类产品。LXI(英文LAN eXtensions for Instrumentation的缩写)总线技术是继GPIB、VXI、PXI 总线技术之后的又一新的开放式测试总线技术。34980A的这个特性极大地简化了测试系统组建时系统连接的难度。 　　34980A 的第三个特点是功能完备、体积小。它具备了组建系统平台的基本模块，使得系统可以非常方便地在此基础上进行扩展。 　　34980A 另一个最大的优点是性价比高。与相同配置的VXI 和PXI 相比，34980A的性价比要高出许多。这一点可以查阅相关的VXI 和PXI 资料。 　　上述几点原因使得电子产品的LXI 自动老化系统成为可能。 4 LXI 自动老化试验系统设计 　　根据电子产品老化系统的特点，LXI 自动老化试验系统的设计必须考虑以下问题: 　　　·电源的功率; 　　　·测试通道数; 　　　·数据监测和故障报警; 　　　·测试接口和夹具连接; 　　　·数据存储和定期整理; 　　　·数据统计和故障模式统计* 　　除此之外，提高测试系统自身的可靠性、降低费用也是本系统设计的一个重要目标值。 　　在LXI 自动老化试验系统中，采用34980A 作为基本测平台，Agilent 5700A 作为基本供电电源。34980A 中的通用继电器开关34937A 完成对N5700A 的供电输出控制。 　　N5700A 在系统应用程序的控制下，可以根据要求改变输出电压大小。LXI 自动老化试验系统的基本配置如表1。 计算机 服务器 LXI Agilent 34980A C 类测量/开关组合 Agilent 34922A 70 通道继电器多路转换器 Agilent 34937A 32 通道继电器开关 Agilent 34950A 4 通道隔离D/A Acery 34961X 时序测量模块 Agilent N5700A 系统电源 测试软件 自检设备 测试电缆 测试接口 标准机柜 表1 LXI 自动老化试验系统基本配置 　　此外，根据系统功能设计要求，在Agilent 34980A 中还配备了相应的测量模块: 34922A 与34980A 的内置6 位半万用表配合将完成电压、电流、电阻、周期等信号的测量，34950A 完成系统的信号激励、而34961X 则完成DUT 的时序信号的测量。整个系统的设计从功能上保证了DUT老化过程中的参数测试和监测功能。 　　由于采用了LXI 的体系架构，仪器与计算机之间的连接只需要通过标准网口和网线来实现，使得系统的连接显得格外简单，现场系统布置也方便了许多。 　　测试与监测数据在测试计算机上显示，对于超限值进行报警，并将数据存入数据库中进行统计和分析工下作。 　　整个应用软件的开发是基于Microsoft Visual Studio.net、Agilent T&M Toolkit 和SQL Server 完成的。 　　在图1中，测试接口是连接测试仪器和DUT的关键设备，是根据产品的测试要求专门设计的。系统设计中，测试接口可根据被试品的多少灵活地进行调整。 5 系统适用范围 　　虽然本系统是根据某类电子产品的长时间通电老化试验要求进行研制的，但由于系统的体系结构和测试功能结构设计比较灵活，使得系统的可扩展性比较强，可以很方便地应用于该类电子产品的所有老化试验中，并可以在其它电子产品的老化试验中进行推广。 6 结论 　　采用高性价比的LXI 仪器 34980A 和N5700A 组建自动老化试验系统，不但完整地替换了传统老化台的功能，扩展性好，使得试验效率有了大幅度的提高; 而且，更重要的是，较传统老化试验而言，试验数据的统计和产品故障模式的统计更加明晰和快捷，为电子产品的可靠性分析提供了大量的有效数据。