基于序进等效的星载电子单机长寿命加速验证方法技术

本申请公开了基于序进等效的星载电子单机长寿命加速验证方法。包括以下步骤：基于加速试验剖面环境，对星载电子单机做循环加速寿命试验；所述循环加速寿命试验出现至少一个产品失效或者到达试验截止时间，则停止试验；获取星载电子单机试验样品在加速寿命试验过程中的性能参数随时间和应力变化的试验数据，并建立星载电子单机序进等效模型；基于星载电子单机序进等效模型，评估产品寿命指标。本申请在加速试验剖面环境下对星载电子单机做循环加速寿命试验，当试验过程中出现至少一个产品失效或到达试验截止时间则停止试验，建立星载电子单机序进等效模型，计算可信度更高的加速因子，进而评估产品寿命指标，得到更为准确的寿命验证结果。寿命验证结果。寿命验证结果。

【技术实现步骤摘要】
基于序进等效的星载电子单机长寿命加速验证方法


[0001]本公开一般涉及星载产品寿命试验及可靠性评价
，具体涉及基于序进等效的星载电子单机长寿命加速验证方法。

技术介绍

[0002]随着我国航天技术的快速发展，新一代航天型号寿命与可靠性指标要求大幅度提高，低轨卫星设计寿命要从2～3年，提升到8年，高轨卫星从8年提升到12～15年，全电推平台寿命要求为18年。星载电子单机作为保障卫星上各设备正常工作的基础装置，在整个卫星寿命期内，必须一直可靠、稳定工作，一旦其发生故障可能导致卫星业务中断、卫星安全存在风险，卫星任务不能完成。
[0003]半导体技术的快速发展，促使星载电子单机技术更新快，发展快，为集成更多功能和提高性能，不断采用国产新器件、新封装，如片上系统(SoC，System on Chip)和微系统(SiP，System in Package)等已开始广泛应用。星载电子单机集成化、小型化、复杂程度越来越高，以及更大规模或更小尺寸器件的应用，现有研制体系中的环境试验，越来越难以发现产品的潜在缺陷，特别是那些偶发的、深层次的、间歇性故障，更无法在研制过程中及早发现和改进。
[0004]此外，航天器所处的空间环境相比地面更为复杂，深空低温、粒子辐照、高低温循环等均会造成星载电子单机寿命损耗增大，进而导致其在轨工作的可靠性降低。为了保证星载电子单机能满足在轨使用寿命要求，需要在地面进行充分的试验验证。但1:1的寿命试验无法满足实际工程应用，需要通过加速试验原理，在相对较短时间内对星载电子单机寿命进行验证。目前，对于小样本星载产品采用的加速试验方法往往需要根据国外标准或文献数据估算加速因子，不能与产品实际的性能数据结合，尤其是在无失效的情况下，更是难以给出准确的寿命平均结果。因此，我们提出一种基于序进等效的星载电子单机长寿命加速验证方法，用以解决上述的小样本星载电子单机长寿命验证及评价技术试验时间长、不能与产品实际性能数据结合，置信度较低的问题。

技术实现思路

[0005]鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种与产品实际性能数据相结合，无论产品是否失效均可给出准确的寿命平均结果，置信度高，有效缩短寿命验证试验时间，节约试验经费且易于实现的基于序进等效的星载电子单机长寿命加速验证方法。
[0006]第一方面，本申请提供一种基于序进等效的星载电子单机长寿命加速验证方法，包括以下步骤：
[0007]获取星载电子单机的加速试验剖面环境；
[0008]基于加速试验剖面环境，对星载电子单机做循环加速寿命试验；所述循环加速寿命试验出现至少一个产品失效或者到达试验截止时间，则停止试验；
[0009]获取星载电子单机试验样品在加速寿命试验过程中的性能参数随时间和应力变
化的试验数据，并建立星载电子单机序进等效模型；
[0010]基于星载电子单机序进等效模型，评估产品寿命指标。
[0011]根据本申请实施例提供的技术方案，根据以下方法获取星载电子单机的加速试验剖面环境：
[0012]分析星载电子单机失效的潜在失效模式，并确定影响星载电子单机寿命的关键影响指标；
[0013]获取关键影响指标参数随环境变化的规律，以及星载电子单机在不同环境应力下的工作极限；
[0014]根据不同的工作极限，制定星载电子单机的加速试验剖面环境。
[0015]根据本申请实施例提供的技术方案，根据以下方法分析星载电子单机失效的潜在失效模式，并确定影响星载电子单机寿命的关键影响指标：
[0016]分析星载电子单机的设计参数，获取关键影响指标：
[0017]基于星载电子单机在轨应用的环境剖面和任务剖面，统计星载电子单机所面临的具体环境条件；
[0018]综合关键影响指标和星载电子单机所面临的具体环境条件，分析星载电子单机的潜在设计和质量薄弱环节，得到星载电子单机的潜在失效模式；
[0019]分析潜在失效模式的影响指标，确定影响星载电子单机寿命的关键影响指标。
[0020]根据本申请实施例提供的技术方案，根据以下方法获取关键影响指标参数随环境变化的规律，以及星载电子单机在不同环境应力下的工作极限：
[0021]对星载电子单机开展失效边界摸底试验；所述失效边界摸底试验包括：依次开展的低温摸底试验、高温摸底试验和快速温变摸底试验；
[0022]若任一项失效边界摸底试验中的样本失效，则选取新样本或对可修复样本修复，继续开展下一项试验，直至完成所有失效边界摸底试验；
[0023]基于每项试验，获取星载电子单机的相应的低温、高温、快速温变的工作极限，以及关键影响指标参数受上述环境影响的变化规律。
[0024]根据本申请实施例提供的技术方案，根据以下方法制定星载电子单机的加速试验剖面环境：
[0025]选取加速试验的高温温度；所述高温温度大于设定的鉴定级试验最高温度，且小于星载电子单机的元器件和材料的最高工作温度以及星载电子单机的高温工作极限；
[0026]设定温度步进台阶的变化速率，且所述变化速率小于星载电子单机的快速温变的工作极限；
[0027]通过温度步进递增的方式开展加速试验，直至出现至少一个产品失效或者到达试验截止时间；
[0028]对电应力在设定工作范围下做拉偏循环；
[0029]基于上述的高温步进应力和电应力拉偏循环方式开展加速寿命试验，制定高温步进+电应力循环的加速试验剖面环境。
[0030]根据本申请实施例提供的技术方案，根据以下方法判定产品失效：
[0031]通过分析关键影响指标，确定产品失效判据；
[0032]在试验过程中，对星载电子单机的各指标与产品失效判据做对比；
[0033]若出现至少一个指标与产品失效判据一致，则判定产品失效，反之，则继续试验。
[0034]根据本申请实施例提供的技术方案，根据以下方法获得试验截止时间：
[0035]根据以下公式计算高温环境对星载电子单机的寿命影响程度：
[0036]Ea＝0.6eV；
[0037][0038]根据以下公式计算温度加速因子AF
温度
为：
[0039][0040]其中，t
寿命
表示寿命，T
max
表示高温水平，A为常数，T
正常
表示正常条件下的温度，T
加速
表示加速条件下的温度，k表示玻尔兹曼常数， k＝8.6171
×
10
‑5，Ea表示失效激活能，T
加速
表示加速条件下的温度；
[0041]所星载电子单机的各预估加速因子为AF1、AF2、...、AF
N
；
[0042]设定各温度台阶下的时间相同，根据以下公式计算试验截止时间：
[0043][0044]根据本申请实施例提供的技术方案，根据以下公式建立星载电子单机序进等效模型：
[0045][0046本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于序进等效的星载电子单机长寿命加速验证方法，其特征在于，包括以下步骤：获取星载电子单机的加速试验剖面环境；基于加速试验剖面环境，对星载电子单机做循环加速寿命试验；所述循环加速寿命试验出现至少一个产品失效或者到达试验截止时间，则停止试验；获取星载电子单机试验样品在加速寿命试验过程中的性能参数随时间和应力变化的试验数据，并建立星载电子单机序进等效模型；基于星载电子单机序进等效模型，评估产品寿命指标。2.根据权利要求1所述的一种基于序进等效的星载电子单机长寿命加速验证方法，其特征在于，根据以下方法获取星载电子单机的加速试验剖面环境：分析星载电子单机失效的潜在失效模式，并确定影响星载电子单机寿命的关键影响指标；获取关键影响指标参数随环境变化的规律，以及星载电子单机在不同环境应力下的工作极限；根据不同的工作极限，制定星载电子单机的加速试验剖面环境。3.根据权利要求2所述的一种基于序进等效的星载电子单机长寿命加速验证方法，其特征在于，根据以下方法分析星载电子单机失效的潜在失效模式，并确定影响星载电子单机寿命的关键影响指标：分析星载电子单机的设计参数，获取关键影响指标：基于星载电子单机在轨应用的环境剖面和任务剖面，统计星载电子单机所面临的具体环境条件；综合关键影响指标和星载电子单机所面临的具体环境条件，分析星载电子单机的潜在设计和质量薄弱环节，得到星载电子单机的潜在失效模式；分析潜在失效模式的影响指标，确定影响星载电子单机寿命的关键影响指标。4.根据权利要求3所述的一种基于序进等效的星载电子单机长寿命加速验证方法，其特征在于，根据以下方法获取关键影响指标参数随环境变化的规律，以及星载电子单机在不同环境应力下的工作极限：对星载电子单机开展失效边界摸底试验；所述失效边界摸底试验包括：依次开展的低温摸底试验、高温摸底试验和快速温变摸底试验；若任一项失效边界摸底试验中的样本失效，则选取新样本或对可修复样本修复，继续开展下一项试验，直至完成所有失效边界摸底试验；基于每项试验，获取星载电子单机的相应的低温、高温、快速温变的工作极限，以及关键影响指标参数受上述环境影响的变化规律。5.根据权利要求4所述的一种基于序进等效的星载电子单机长寿命加速验证方法，其特征在于，根据以下方法制定星载电子单机的加速试验剖面环境：选取加速试验的高温温度；所述高温温度大于设定的鉴定级试验最高温度，且小于星载电子单机的元器件和材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：周月阁，王浩，姚泽民，胡芳，李丹丹，路彤，何韦，靳海洋，杨武霖，
申请(专利权)人：北京卫星环境工程研究所，
类型：发明
国别省市：