嘉峪检测网 2024-09-19 09:16
导读：本文介绍了电子设备环境应力筛选试验方法。
何为环境应力筛选
环境应力筛选（Environment Stress Screen，ESS）通过向电子或机电产品施加在设计范围之内的合理的环境应力（如温循、随机振动等）或电应力，将其内部的潜在缺陷加速暴露出来的过程。科学合理的环境应力筛选能够提高产品的可靠性，减少外场返修率。
环境应力筛选对有潜在缺陷的产品诱发其故障，排查出早期故障，即下图浴盆曲线中描述的早期故障期的缺陷产品。对于不存在缺陷性能良好的产品而言是非破坏性试验。
图 1 浴盆曲线
在哪个层次进行环境应力筛选
环境应力筛选的主要目的是剔除制造过程中使用的不良元器件和引入的工艺缺陷，应着重加强对元器件的筛选，但为保证产品具有足够的可靠性，也应将筛选贯穿于制造过程的各阶段，应尽量在每一组装层次上进行，以剔除低层次产品装成高层次产品过程中引入的缺陷。例如对电子产品，应在元器件、组件和设备等各组装层次上进行。任何一个高一级的筛选虽然能部分替代低一级组件上的筛选，但筛选效率将降低，且会大大提高筛选的成本。
图 2 电子产品层级举例
表 1 不同组合层次单个失效的平均改进成本（美元）
典型的应力筛选类型
确定试验环境条件，首先要对受试产品预期将经受的环境条件进行全面地分析，并判断产品的可靠性对哪些环境应力最为敏感。
典型的应力筛选类型包括温度循环、随机振动、高温、电应力、热冲击、正弦定频振动、正弦扫描振动、低温、综合环境、湿度、加速度、高度等。根据美国环境科学学会的研究，其中以温度循环和随机振动的效率最佳。据统计分析，机电、电子产品由环境因素引起的故障占总故障的52%，其中由温度引起的故障占40%，由振动引起的故障占27%，由湿度引起的故障占19%。
对于一些特殊的产品还应加上其他应力，如对高度敏感时应加上低气压（真空度）应力。试验时还应对产品通电，即施加电应力。
图 3 不同类型应力的相对筛选效率
表 2 温度循环和随机振动可激发的缺陷类型
表 3 温度循环与随机振动应力试验的特点
温度循环
关键参数包括温度变化范围（幅度）、温度变化速率、上下限温度保持时间、循环次数。典型的温度循环曲线和不同温度变化速率的筛选度曲线如下。
图 4 温度循环曲线
图 5 集中温度变化速率的筛选度对比
随机振动
关键参数包括频率范围、加速度功率谱密度、加速度功率谱形、持续时间、施振轴向。典型的功率谱密度图和随机振动筛选效率与加速度均方根及试验时间关系图如下。
图 6 随机振动功率谱密度图
图 7 随机振动筛选效率
环境应力筛选实施过程
依据GJB 1032A的规定，环境应力筛选程序由初始性能检测、缺陷剔除试验、无故障检验及最后性能检测等组成。
图 8 环境应力筛选程序
其中缺陷剔除试验阶段包括5min的随机振动筛选和10个循环的温度循环筛选，无故障检验筛选阶段包括10个~20个循环的温度循环筛选和5min~15min的随机振动筛选，其目的是验证筛选的有效性。试验过程中应通电监测，以便及时发现因应力导致的产品间歇故障。
环境应力筛选方法及参考标准
环境应力筛选的方法主要分为3种，常规筛选、定量筛选以及高加速应力筛选。
常规筛选
常规筛选是目前工程应用最为广泛的一种方法。常规筛选是指不要求筛选结果与产品可靠性指标和成本阈值建立定量关系的筛选。筛选所用的方法是凭经验确定的。仅以筛选出早期故障为目标。如果筛选条件选择不当，筛选后的产品不一定能达到故障基本恒定阶段。
参考标准：GJB1032A-2020电子产品环境应力筛选方法
定量筛选
定量筛选是常规筛选的发展。定量筛选是指要求筛选效果、成本与产品可靠性现场的故障修理费用之间建立定量关系的筛选。定量筛选应在产品结构设计已确定（包括选用元器件）和掌握了筛选应力对其影响方面的信息情况下才能进行。
参考标准：GJB/Z34-1993 电子产品定量环境应力筛选指南
高加速筛选
高加速应力筛选是一种激发试验方法，其理论依据为故障物理学。把产品故障或失效当做研究的主要对象，通过激发、分析研究和根治产品缺陷达到提高产品可靠性的目的。
参考标准：
GB/T32466-2015电工电子产品加速应力试验规程高加速应力筛选导则
GBT 34986-2017产品加速试验方法
来源：Internet
关键词： 环境应力筛选
