6.4 环境应力筛选（ESS）

可靠性概论，环境应力筛选，ESS的目的，发现和排除产品的早期失效，使其在出厂时便进入随机失效阶段。ESS的原理，实验剖面的确定，典型的ESS过程。

6.4 环境应力筛选（ESS）

• ESS的目的
  • 发现和排除产品的早期失效，使其在出厂时便进入随机失效阶段，以固有的可靠性水平交付用户使用
• ESS的原理
  • 作用
    • 根据国外数据表明，采用ESS可减少现场失效率20%~90%，可减少生产厂内失效率达75%，因此，ESS应对100%的电子产品进行
  • 通过向电子装备施加合理的环境应力和电应力，将其内部的潜在缺陷加速变成故障，以便人们发现并排除
    • 筛选效果取决于
      • 1.施加的环境应力
        • 决定了能否将潜在的缺陷在预定时间内加速变为故障
      • 2.电应力水平
      • 3.检测仪表的能力
        • 决定了能否将已被应力加速变成故障的潜在缺陷找出来
• 实验剖面的确定
  • 1.应力类型
    • 1.温度循环
    • 2.随机振动
    • 3.有特殊要求的产品可选用特定的筛选应力
  • 2.应力组成
    • 温度循环和随机振动应力各自激发的缺陷类型不同，因此不能相互取代，它们在激发缺陷的能力上可以相互补充和加强
      • 1.随机振动-温度循环-随机振动
      • 2.温度循环-随机振动-温度循环
  • 3.应力量值
    • 原则
      • 筛选应力的量值以不能超过产品的设计极限，激发潜在缺陷又不损坏产品中完好的部分为原则
    • 温度循环参数的选择
      • 1.确定温度循环的上下限温度
      • 2.确定温度变化速率
        • 对筛选效果影响极大，应尽可能加快温度变化速率（热惯性）
      • 3.确定上、下限温度的持续时间
        • 持续时间取决于产品在此温度下达到稳定的时间和检测性能所需的时间
      • 4.确定温度循环次数
        • 一般而言，初始筛选和单元级的筛选采用10~20个循环，组件级筛选采用20~40个循环
    • 振动应力的选择
      • 1.确定振动量值
        • 振动量值一般应低于产品环境鉴定实验的合格值，以不损坏产品为准；一般可用0.04g2/Hz；根据振动响应特性适当调整，从而确定振动量值
      • 2.确定随机振动频谱
        • 一般为20~2000Hz，少数情况缩小到100~1000Hz
          • 怎么确定？
            • 应对受筛选产品进行振动测定，确定产品共振频率、优势频率，对产品影响大的频率段要减少输入，反之加大输入，以保证不损坏产品和实施规定量值的筛选
      • 3.确定轴向和时间
        • 随机振动一般要在三个轴向上进行，每个轴向振动5~10min，
        • 若呈同一方向排列，则在此方向进行10min的随机振动
        • 正弦也应在三个轴向进行，一般进行30min，不超过60min
        • 随机振动最大效果发生在15~20min，过多过少都不好
    • 加电和性能检测时间的选择
      • 1.一般原则
        • 为保证筛选效果，筛选中应尽量进行加电和性能检测，以便发现间歇故障和电应力缺陷
      • 2.温度循环的加电和性能检测
        • 降温过程不加电
        • 尽量在其它温度段加电，不连续检测期间，应频繁检测
      • 3.随机振动的加电和性能检测
        • 在振动中同时进行加电和性能检测操作--及时发现故障
• 典型的ESS过程
  • 1.初始性能检测
    • 在进行ESS前后，实验产品应按技术规范进行外观、机械及电气性能检测。凡是不合格者不能继续进行环境应力筛选实验
  • 2.缺陷剔除实验
    • 随机振动实验中出现的故障，待试验结束后再排除
    • 温度循环中出现的故障，应立即中断实验，排除故障后再重新实验
    • 中断处理：重新实验时，中断前的实验时间应计入实验时间；对温度循环则需扣除中断所在循环内中断前的实验时间
  • 3.无故障检查
    • 实验目的在于验证筛选的有效性，应先进行温度循环，后进行随机振动
  • 4.最后性能检测
    • 将通过检验的产品在标准大气压下通电工作，记录各项数据，再比较，根据规定的验收功能极限值进行评价