環(huán)境應(yīng)力篩選(Environment Stress Screen,ESS)通過(guò)向電子或機(jī)電產(chǎn)品施加在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)的合理的環(huán)境應(yīng)力(如溫循、隨機(jī)振動(dòng)等)或電應(yīng)力,將其內(nèi)部的潛在缺陷加速暴露出來(lái)的過(guò)程??茖W(xué)合理的環(huán)境應(yīng)力篩選能夠提高產(chǎn)品的可靠性,減少外場(chǎng)返修率。
環(huán)境應(yīng)力篩選對(duì)有潛在缺陷的產(chǎn)品誘發(fā)其故障,排查出早期故障,即下圖浴盆曲線中描述的早期故障期的缺陷產(chǎn)品。對(duì)于不存在缺陷性能良好的產(chǎn)品而言是非破壞性試驗(yàn)。
在哪個(gè)層次進(jìn)行環(huán)境應(yīng)力篩選環(huán)境應(yīng)力篩選的主要目的是剔除制造過(guò)程中使用的不良元器件和引入的工藝缺陷,應(yīng)著重加強(qiáng)對(duì)元器件的篩選,但為保證產(chǎn)品具有足夠的可靠性,也應(yīng)將篩選貫穿于制造過(guò)程的各階段,應(yīng)盡量在每一組裝層次上進(jìn)行,以剔除低層次產(chǎn)品裝成高層次產(chǎn)品過(guò)程中引入的缺陷。例如對(duì)電子產(chǎn)品,應(yīng)在元器件、組件和設(shè)備等各組裝層次上進(jìn)行。任何一個(gè)高一級(jí)的篩選雖然能部分替代低一級(jí)組件上的篩選,但篩選效率將降低,且會(huì)大大提高篩選的成本。
典型的應(yīng)力篩選類(lèi)型
確定試驗(yàn)環(huán)境條件,首先要對(duì)受試產(chǎn)品預(yù)期將經(jīng)受的環(huán)境條件進(jìn)行全面地分析,并判斷產(chǎn)品的可靠性對(duì)哪些環(huán)境應(yīng)力最為敏感。
典型的應(yīng)力篩選類(lèi)型包括溫度循環(huán)、隨機(jī)振動(dòng)、高溫、電應(yīng)力、熱沖擊、正弦定頻振動(dòng)、正弦掃描振動(dòng)、低溫、綜合環(huán)境、濕度、加速度、高度等。根據(jù)美國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)的研究,其中以溫度循環(huán)和隨機(jī)振動(dòng)的效率最佳。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,機(jī)電、電子產(chǎn)品由環(huán)境因素引起的故障占總故障的52%,其中由溫度引起的故障占40%,由振動(dòng)引起的故障占27%,由濕度引起的故障占19%。
對(duì)于一些特殊的產(chǎn)品還應(yīng)加上其他應(yīng)力,如對(duì)高度敏感時(shí)應(yīng)加上低氣壓(真空度)應(yīng)力。試驗(yàn)時(shí)還應(yīng)對(duì)產(chǎn)品通電,即施加電應(yīng)力。
溫度循環(huán)
關(guān)鍵參數(shù)包括溫度變化范圍(幅度)、溫度變化速率、上下限溫度保持時(shí)間、循環(huán)次數(shù)。典型的溫度循環(huán)曲線和不同溫度變化速率的篩選度曲線如下。
依據(jù)GJB 1032A的規(guī)定,環(huán)境應(yīng)力篩選程序由初始性能檢測(cè)、缺陷剔除試驗(yàn)、無(wú)故障檢驗(yàn)及最后性能檢測(cè)等組成。
其中缺陷剔除試驗(yàn)階段包括5min的隨機(jī)振動(dòng)篩選和10個(gè)循環(huán)的溫度循環(huán)篩選,無(wú)故障檢驗(yàn)篩選階段包括10個(gè)~20個(gè)循環(huán)的溫度循環(huán)篩選和5min~15min的隨機(jī)振動(dòng)篩選,其目的是驗(yàn)證篩選的有效性。試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)通電監(jiān)測(cè),以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)因應(yīng)力導(dǎo)致的產(chǎn)品間歇故障。
環(huán)境應(yīng)力篩選方法及參考標(biāo)準(zhǔn)
環(huán)境應(yīng)力篩選的方法主要分為3種,常規(guī)篩選、定量篩選以及高加速應(yīng)力篩選。
常規(guī)篩選
常規(guī)篩選是目前工程應(yīng)用最為廣泛的一種方法。常規(guī)篩選是指不要求篩選結(jié)果與產(chǎn)品可靠性指標(biāo)和成本閾值建立定量關(guān)系的篩選。篩選所用的方法是憑經(jīng)驗(yàn)確定的。僅以篩選出早期故障為目標(biāo)。如果篩選條件選擇不當(dāng),篩選后的產(chǎn)品不一定能達(dá)到故障基本恒定階段。
參考標(biāo)準(zhǔn):GJB1032A-2020電子產(chǎn)品環(huán)境應(yīng)力篩選方法
定量篩選
定量篩選是常規(guī)篩選的發(fā)展。定量篩選是指要求篩選效果、成本與產(chǎn)品可靠性現(xiàn)場(chǎng)的故障修理費(fèi)用之間建立定量關(guān)系的篩選。定量篩選應(yīng)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已確定(包括選用元器件)和掌握了篩選應(yīng)力對(duì)其影響方面的信息情況下才能進(jìn)行。
參考標(biāo)準(zhǔn):GJB/Z34-1993 電子產(chǎn)品定量環(huán)境應(yīng)力篩選指南
高加速篩選
高加速應(yīng)力篩選是一種激發(fā)試驗(yàn)方法,其理論依據(jù)為故障物理學(xué)。把產(chǎn)品故障或失效當(dāng)做研究的主要對(duì)象,通過(guò)激發(fā)、分析研究和根治產(chǎn)品缺陷達(dá)到提高產(chǎn)品可靠性的目的。
參考標(biāo)準(zhǔn):
GB/T32466-2015電工電子產(chǎn)品加速應(yīng)力試驗(yàn)規(guī)程高加速應(yīng)力篩選導(dǎo)則
GBT 34986-2017產(chǎn)品加速試驗(yàn)方法
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