温度循环应力筛选ESS
电子通讯设备环境应力筛选ESS规定
电子通讯设备环境应力筛选ESS规定前言本标准规定电子通讯产品环境应力筛选的要求,包括环境应力条件,暴露持续时间,试验,试验设备的工作要求和针对缺陷要采取的措施,以及试验文件的编写要求。
1 范围本标准适用于DXC公司电子组件（PCB板），模块，分机组合及小型设备的环境应力筛选（ESS）。
2. 引用标准GJB 450 装备研制与生产的可靠性通用大纲GJB 1032 电子产品环境应力筛选方法GJB 451 可靠性、维修性术语3.名词术语3．1 环境应力筛选在电子产品上施加随机振动及温度循环应力，以鉴别和剔除产品工艺和元件引起的早期故障的一种工序或方法。
3．2 环境应力筛选故障在环境应力筛选试验中由产品工艺缺陷或元件缺陷引起的故障。
3．3 筛选度（screening strength,简称SS）某种筛选方法能将针对性的缺陷激发出来的概率。
4.环境应力筛选（ESS）的目的与手段4．1 ESS目的环境应力筛选作为一种工艺流程，是针对产品早期失效中出现的故障模式而进行的，它的目的在于检测和剔除元器件漏检、漏筛的缺陷和生产工序中引入的潜在缺陷，因此说ESS 是一种工艺手段，ESS所揭示的缺陷不能完全用来说明设计的不足。
4．2 ESS手段环境应力筛选为了在短时间内析出最多的缺陷，通常采用加速环境应力来激发故障。
ESS 手段包括高温老化、温度循环、温冲、扫频正弦振动、随机振动及综合手段（温度循环加随机振动），各种筛选手段效果见图1。
为有效达到ESS目的，我们选用了快速温变的温度循环和随机振动，因为这两种手段可剔除大部分可暴露缺陷。
5一般要求5.1 环境应力筛选对象研制开发阶段和批生产的产品（除特殊指明不做外）均要全部进行环境应力筛选。
在电子设备的开发、制造过程中，会引入新的缺陷。
在设计阶段，主要是由于设计临界产生潜在缺陷，在采购的原材料与器件中也不可避免地存在漏检、漏筛的隐患，制造过程中则可能因工艺上超出应力范围或临界而引入缺陷，在测试和可靠性试验中则有可能漏检、重复检验或缺陷不明显使缺陷未能查出，也有不适当的测试损坏器件、产品的情况存在。
环境应力筛选试验(ESS)
综合环境试验中，产品需要在模拟的复杂环境条件下进行测试，以检测其对各种环境因素的适应性和性能稳定性。 这种试验可以更真实地模拟产品在实际使用中可能遇到的各种环境条件，从而更准确地评估产品的可靠性和性能。
03
ESS试验步骤
试验前准备
确定试验目的
明确ESS试验的目标，是为了筛选出性 能稳定的电子产品，还是为了评估产品
详细描述
湿度试验通常在一定的湿度条件下进行，以检测产品对潮湿 环境的适应性和性能稳定性。该试验可以检测出因湿度引起 的腐蚀、电路短路、机械结构卡滞等问题，从而排除潜在的 故障和缺陷。
综合环境试验
总结词
综合环境试验是一种结合了多种环境因素（如温度、湿度、压力等）的应力筛选试验，用于全面评估产品的适应 性和可靠性。
的可靠性。
设计试验方案
根据试验目的和样品特性，设计合适 的ESS试验方案，包括试验条件、试
验步骤、试验周期等。
选择试验样品
根据试验目的，选择具有代表性的试 验样品，确保样品的数量和品质满足 要求。
准备试验设备
根据试验方案，准备相应的试验设备 和测试工具，确保设备精度和可靠性。
施加环境应力
温度应力
湿度应力
试验的可重复性与再现性
试验条件控制
为了确保试验的可重复性和再现 性，需要对试验条件进行严格控 制，包括温度、湿度、气压等环 境因素。
标准化操作流程
制定标准化的操作流程，确保试 验过程中的每一步都符合规范要 求，减少人为误差。
第三方验证
邀请第三方机构对试验结果进行 验证，以确保试验结果的准确性 和可靠性。
振动应力
通过控制温度变化，模拟产 品在不同温度下的工作状态， 检查产品的耐温性能和稳定 性。
ESS(环境应力筛选)概述
系统 -55~+70℃ -40~+65℃ -40~+50℃
表 6-2 硬品 电路板 单机
温度循环筛选温度变化率建议规格
最大
一般
最小
35℃/min
10℃/min
5℃/min
10℃/min
5℃/min
5℃/min
中国可靠性网
系统
10℃/min
5℃/min
根据美国环境科学学会在 1981 年及 1984 年所分别发表的环境应力筛选有 效性报告，在各种常用的筛选应力中，按其筛选效率加以比较，依次为温度循环、 随机振动、高温、电性应力、热冲击、定频正弦振动、低温、正弦扫描振动、复 合环境、机械冲击、湿度、加速度、高度，其中温度循环和随机振动的效率最佳， 如图 6-7 所示。就温度循环与随机振动所筛出的疵病加以比较，温度循环约占 77%~79%，随机振动则为 21%~23%。
事实上筛选(screening)是历史相当老的品管技术，广义的筛选应包括传 统的品管筛选、铸造件(金属、火工)的非破坏检验(non-destructive testing, NDT)(如 X 光、超音波等)、以及高压容器的耐压试验(proof pressure test)，所有这些方法 都是对试件施加「应力(stress)」，使利用普通检验方法无测得之潜存疵病提前暴 露出来，能够轻易的发现而将之剔除，达到管制质量的目的。 只是在今日广用电子设计的时代，所使用的应力以「环境应力(environmental stress)」的功效特别突出，在 1979 年以后在可靠度工作范围渐成一独立的领域。
环境应力筛选技术在国内虽然不算新鲜，但是一般电子工业厂商在引进及 应用环境应力筛选时，其进展不仅相当缓慢，甚至还多少遭遇到一些痛苦经验， 这种情形主要的原因在于对环境应力筛选的内涵不了解所造成的。 4.2 ESS 之基本原理
板卡级产品环境应力筛选(ESS)技术
板卡级产品环境应力筛选（ESS）技术汪卫华环境应力筛选技术（ESS）经过一段时间的发展，现在已经成为很多生产厂家剔除产品早期失效的一种非常有效的工具。
据统计，针对电子行业的产品，温度循环应力被认为是对产品筛选最有效的单一应力，这里所说的温度循环应力除了温度的上下限之外，温度变化速率对筛选起到最关键的作用。
通常，大部分厂家将环境应力筛选放在整机组装完成后进行，然后对筛选后的产品进行功能测试，功能正常的产品就直接投放市场。
这种做法确实能够起到筛选的作用，提高产品的使用可靠性。
因此市场上就出现了许多种品牌的环境筛选试验箱来充分满足用户对整机产品进行筛选的需求。
通过研究，以上各种品牌的筛选试验箱的内部结构不外乎以下几种，参考图2~图4。
其实有很多因素影响筛选效果，应力筛选程序非常重要，其中包括：温度的上下限（T U、T L）、温度变化速率（R1、R2）以及试验时间，如图1所示。
其实除了应力筛选程序非常重要外，还有一些因素也非常重要，我们通常讲温度变化速率为15度/分钟的试验箱是指该试验箱内出风口的温度变化速率为15度/分钟，产品上的温度变化速率到底有多少才是用户最为关心的，怎样才能使产品上的温度变化速率与试验箱内出风口的温度变化速率一致呢？我们从以下的图a和图b上不难找到答案。
T UT L图1 ESS程序从图a和图b可以很清楚看到，风速和风量在环境应力筛选中对筛选效果的影响非常大。
是不是解决了上述因素的试验箱就能够达到非常好的筛选效果呢？其实不然。
我们再仔细看看图2~图4所示试验箱的结构，作为生产型企业，一般生产量很大，而产品的筛选要求是100%的筛选，那用户必然希望能够充分利用试验箱的内部空间（产品试验区），我们试想想，当我们将图2~图4所示试验箱的产品试验区塞得满满的，产品的筛选效果会好吗？空气在试验箱内部怎么可以流通呢？所以IEC的标准规定，拿这种筛选试验箱做筛选试验时，被测产品的总体积不得超过试验箱内部容积的35%。
环境应力筛选试验(ESS)
湿度试验
通过模拟产品在不同湿度条件下的表现，检 测产品的防潮、防霉等性能。
振动试验
通过模拟产品在不同振动条件下的表现，检 测产品的抗震、抗冲击等性能。
02
ESS试验的步骤
试验前准备
确定试验目的
明确ESS试验的目标，是为了筛选出性 能稳定的电子产品，还是为了评估产品
的可靠性。
制定试验计划
根据产品特性和试验要求，制定详细 的试验计划，包括试验条件、试验周
试验方法的改进
不断改进和优化ESS试验方法，以提高试验 的可靠性和可重复性，为产品的质量控制提 供更准确的数据支持。
应用拓展
新领域的应用
随着ESS试验技术的发展，其应用领 域将不断拓展，包括新材料、新能源、 生物医学等领域，为新产品的研发和 质量控制提供有力支持。
复杂环境模拟
多应力联合作用
研究多应力联合作用对产品性能的影 响，为产品的优化设计提供依据。
期、样品数量等。
选择试验设备
根据试验目的和试验要求，选择适合 的环境应力筛选设备，如温度循环设 备、湿度试验箱等。
准备样品
按照试验计划准备足够数量的待测样 品，确保样品状态良好，符合试验要 求。
施加环境应力
温度应力施加 湿度应力施加 压力应力施加 振动应力施加
根据试验计划，将样品暴露在高温和低温环境下，模拟产品在 实际使用中可能遇到的高温和低温条件。
电子产品
电子产品在生产过程中会受到各种环境因素的影响，如温度、湿度、振动等，这些因素可能导致产品 性能不稳定或出现故障。通过环境应力筛选试验，可以检测电子产品在各种环境条件下的性能表现， 确保产品的可靠性和稳定性。
环境应力筛选试验在电子产品领域的应用非常广泛，包括手机、电脑、电视、音响等各类电子产品的 生产和研发阶段。通过试验，可以发现并解决潜在的设计和生产问题，提高产品的质量和用户体验。
环境应力筛选试验(ESS)
综合应力筛选效果
Product Failure Domain 产品缺陷范围
Vibration
Thermal-Cycling
Burn-in
Power cycling, Electromigration电迁移
ESS的主要方法
ESS应该贯穿于产品的整个寿命阶段。
传统的ESS方法： Burn-in带电加温，或者称之为老化试验，让产品 在一定的应力条件下工作一段时间 Temperature Cycling温度循环 Vibration振动 Shock冲击
ESS的意义
Find
Defects Technical Benefits Quality and Reliability Benefits Financial Bene寿命周期的
1/15，所以做完HASS试验后，产品可放心出 货；HASS也同样是找到问题，，找到正确 处理方式，更改设计； HASS应用于产品制程阶段； HASS的主要内容：
振动与温度变换的综合循环（每个过程2-5小时）
POS试验
POS试验主要应用于产品设计开发阶段
在HALT时单点温度一般停留15分钟，单点振
动一般停留10分钟；
HASS试验
HASS是为消除生产过程中的产品的缺陷的一种筛 选过程。要求100%的产品参加筛选； HASS不采用应力步进施加的方法，而是选用比使 用中高得多的恒定的环境应力和电应力，在短时间 内激发出产品的可能的缺陷； HASS是发现产品生产过程中的工艺故障，HASS的 温度取值一般是HALT临界点的80%，振动和温变 取值一般是HALT临界点的50%；
当前方法：
HALT (High Accelerate Life Test)高加速寿命试
温度循环应力筛选
溫度循環應力篩選應力篩選(Environmental Stress Screening，簡稱ESS)說明：應力篩選是產品在設計強度極限下，運用加速技巧外加環境應力，如：預燒(burn in)、溫度循環(temperature cycling)、隨機振動(random vibration)、開閉循環(power cycle)..等方法，透過加速應力來使潛存於產品的瑕疵浮現[潛在零件材料瑕疵、設計瑕疵、製程瑕疵、工藝瑕疵]，以及消除電子或機械類殘留應力，還有消除多層電路板間的雜散電容，將澡盆曲線裡面的早夭期階段的產品事先剔除與修裡，使產品透過適度的篩選，保存澡盆曲線的正常期與衰退期的產品，以避免該產品於使用過程中，受到環境應力的考驗時而導致失效，造成不必要的損失，雖然使用ESS應力篩選會增加成本與時間，但是對於提高產品出貨良率與降低返修次數，有顯著的效果，對於總成本反而會降低，另外客戶信任度也會有所提升，一般針對於電子零件的應力篩選方式有預燒、溫度循環、高溫、低溫，PCB印刷電路板的應力篩選方式為溫度循環，針對於電子成本的的應力篩選為：通電預燒、溫度循環、隨機振動，另外應力篩本身是一種製程階段的過程，而不是一種試驗，篩選是100％對產品進行的程序。
應力篩選適用產品階段：研發階段、批量生產階段、出廠前(篩選試驗可以在元件、器件、連接器等產品或整機系統中進行，根據要求不同可以有不同的篩選應力)應力篩選比較：a.恆定高溫預燒(Burn in)的應力篩選，是目前電子IT產業常用析出電子元器件缺陷的方法，但是這種方式比較不適合用於篩選零件(PCB、IC、電阻、電容)，根據統計在美國使用溫度循環對零件進行篩選的公司數要比使用恆定高溫預燒對元件進行篩選的公司數多5倍。
b.GJB/DZ34表示溫度循環和隨機振動篩選出缺陷的比例，溫度約占80%，振動約占20%各種產品中篩出缺陷的分情況c.美國曾對42家企業進行調查統計，隨機振動應力可篩出15～25%的缺陷，而溫度循環可篩選出75～85%，如果兩者結合的話可達90%。
电子电气产品ESS测试规范
电子电气产品ESS测试规范目录一.目的.......................................................... 错误!未定义书签。
二.概述.......................................................... 错误!未定义书签。
三.适用范围...................................................... 错误!未定义书签。
1.新产品...................................................... 错误!未定义书签。
2.变更产品.................................................... 错误!未定义书签。
3.量产产品.................................................... 错误!未定义书签。
四.引用标准和规范................................................ 错误!未定义书签。
五.定义.......................................................... 错误!未定义书签。
.............................................................. 错误!未定义书签。
.............................................................. 错误!未定义书签。
3.可靠度...................................................... 错误!未定义书签。
4.置信度...................................................... 错误!未定义书签。
ESS概述
ESS概述环境应力筛选（ESS）是一种用于检测和筛选产品的可靠性和耐久性的测试方法。
它主要用于评估和模拟产品在不同环境条件下的性能和可靠性，以确定产品在实际应用中能否经受住这些应力并保持正常运行。
ESS测试是一种快速、高效的加速寿命测试方法，通过模拟产品在运输、储存、使用和维修过程中可能遇到的各种环境应力，以尽早发现并解决产品设计和制造过程中的问题，以提高产品的可靠性和耐久性，减少售后服务和维修成本，增强产品的市场竞争力。
ESS测试包括两个主要环节：环境应力测试和功能性能测试。
环境应力测试主要是对产品在不同环境条件下的运行状态和性能进行评估，包括温度、湿度、振动、冲击、电磁干扰等因素。
功能性能测试则是对产品的功能和性能进行全面测试，确保产品在各种应力下都能正常工作。
ESS测试方法包括可靠性筛选测试、可靠性示范测试和可靠性开发测试。
可靠性筛选测试主要用于筛选出不符合要求的产品，以提高产品的可靠性，减少不合格品的出现。
可靠性示范测试则是用于评估产品在实际应用环境中的可靠性和性能，并验证产品的设计和制造是否符合要求。
可靠性开发测试则是用于评估和改进产品的设计和制造过程，以提高产品的可靠性和耐久性。
ESS测试有许多优点和应用场景。
首先，它可以加速产品寿命测试，尽早发现和解决问题，提高产品的可靠性和耐久性。
其次，ESS测试可以降低产品的售后服务和维修成本，提高产品的市场竞争力。
此外，ESS测试还可以评估和改进产品的设计和制造过程，提高产品的质量和性能。
在电子、航空航天、汽车和医疗设备等行业中，ESS测试得到了广泛应用。
例如，在电子产品中，ESS测试可以模拟温度和湿度变化对电子元器件的影响，以测试产品的可靠性和性能。
在航空航天领域，ESS测试可以模拟飞机在各种环境条件下的振动和冲击，以评估飞机的结构和系统的可靠性和耐久性。
在汽车行业，ESS测试可以模拟汽车在不同道路条件下的振动和冲击，以评估汽车的可靠性和耐久性。
温度循环应力筛选
温度循环应力筛选应力筛选(Environmental Stress Screening，简称ESS)说明：应力筛选是产品在设计强度极限下，运用加速技巧外加环境应力，如：预烧(burn in)、温度循环(temperature cycling)、随机振动(random vibration)、开闭循环(power cycle)..等方法，透过加速应力来使潜存于产品的瑕疵浮现[潜在零件材料瑕疵、设计瑕疵、制程瑕疵、工艺瑕疵]，以及消除电子或机械类残留应力，还有消除多层电路板间的杂散电容，将澡盆曲线里面的早夭期阶段的产品事先剔除与修里，使产品透过适度的筛选，保存澡盆曲线的正常期与衰退期的产品，以避免该产品于使用过程中，受到环境应力的考验时而导致失效，造成不必要的损失，虽然使用ESS应力筛选会增加成本与时间，但是对于提高产品出货良率与降低返修次数，有显著的效果，对于总成本反而会降低，另外客户信任度也会有所提升，一般针对于电子零件的应力筛选方式有预烧、温度循环、高温、低温，PCB印刷电路板的应力筛选方式为温度循环，针对于电子成本的的应力筛选为：通电预烧、温度循环、随机振动，另外应力筛本身是一种制程阶段的过程，而不是一种试验，筛选是100％对产品进行的程序。
应力筛选适用产品阶段：研发阶段、批量生产阶段、出厂前(筛选试验可以在组件、器件、连接器等产品或整机系统中进行，根据要求不同可以有不同的筛选应力)应力筛选比较：a.恒定高温预烧(Burn in)的应力筛选，是目前电子IT产业常用析出电子元器件缺陷的方法，但是这种方式比较不适合用于筛选零件(PCB、IC、电阻、电容)，根据统计在美国使用温度循环对零件进行筛选的公司数要比使用恒定高温预烧对组件进行筛选的公司数多5倍。
b.GJB/DZ34表示温度循环和随机振动筛选出缺陷的比例，温度约占80%，振动约占20%各种产品中筛出缺陷的分情况c.美国曾对42家企业进行调查统计，随机振动应力可筛出15～25%的缺陷，而温度循环可筛选出75～85%，如果两者结合的话可达90%。
TS-S100302002环境应力筛选ESS规范V0要点
环境应力筛选规范(En viro nmen tai Stress Scree n )拟制： ___________________________ 日期： _____________ 审核： ___________________________ 日期： _____________规范化审查： _______________________ 日期： ___________________ 批准： ___________________________ 日期： _____________更改信息登记表规范名称：环境应力筛选规范(Environmentai Stress Screen ) 规范编码:1.目的2.适用范围3.引用/参考标准或资料4.定义5.规范内容5.1 环境应力筛选程序5.2 快速温度循环筛选基本参数5.3 温度循环特性分析5.3.1 诱发故障和筛选机理5.3.2 温度上、下限极值选定准则5.3.3 上、下限温度的持续时间确定准则5.5.4 温度变化速率确定准则5.3.5 温度循环次数（或筛选时间）选择准则5.3.6 设备状态（通断电和性能测试）确定准则5.3.7 温度循环筛选度计算5.3.8 温度箱内产品的安装1.目的本文规定了快速温度循环环境应力筛选的基本程序和方法，以规范环境应力筛选工作。
2.适用范围本规范适用于二次电源模块以及其他产品的单板环境应力筛选。
对中试验证批产品、生产返修产品和某些可靠性要求较高的产品需要采用以下方法进行筛选。
对其他产品是否按照以下方法筛选参考有关文件规定。
3.引用/参考标准或资料《可靠性试验技术》，国防工业出版社《可靠性试验》，航空航天出版社MIL-HDBK-338B，《Electronic Reliability Design Handbook 》，1998.10 GJB/Z 34-93 《电子产品定量环境应力筛选指南》，19934.定义4.1环境应力筛选(Environmental Stress Screen )通过向电子产品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，并通过检验发现和排除的过程，是一种工艺手段。
环境应力筛选试验(ESS)
❖ HASS带走产品寿命小于产品全寿命周期的 1/15，所以做完HASS试验后，产品可放心出 货；HASS也同样是找到问题，，找到正确 处理方式，更改设计；
❖ HASS应用于产品制程阶段；
❖ HASS的主要内容：
振动与温度变换的综合循环（每个过程2-5小时）
POS试验
❖ POS试验主要应用于产品设计开发阶段 ❖ POS试验的主要内容：
振动与温度变换的综合循环（10-30次振动筛选 和温度循环，即10-30次HALT试验）
ESS的发展趋势
❖ 大多数产品都会做筛选试验 ❖ Standardized标准换 ❖ Automated自动化 ❖ Multi-Stress ESS Stimuli多样应力筛选 ❖ 筛选的时间和费用将会大幅降低
环境应力筛选试验(ESS)
Agenda
❖ 什么是ESS ❖ ESS的主要方法 ❖ HALT、HASS与POS试验技术 ❖ ESS的发展趋势 ❖ ESS的意义
什么是ESS
❖ ESS (Environment Stress Screen),环境应力 筛选是产品开发和批量生产过程中应用振动、 热循环或开闭等应力加速来发现产品隐藏缺 陷的一种方法
❖ HALT试验主要包括：
单独逐渐增加振动强度
单独高低温运转
振动与温度变换的综合循环
❖ 在HALT时单点温度一般停留15分钟，单点振 动一般停留10分钟；
HASS试验
❖ HASS是为消除生产过程中的产品的缺陷的一种筛 选过程。要求100%的产品参加筛选；
❖ HASS不采用应力步进施加的方法，而是选用比使 用中高得多的恒定的环境应力和电应力，在短时间 内激发出产品的可能的缺陷；
环境应力筛选 电气应力
环境应力筛选和电气应力筛选是两种常用的可靠性测试方法。
它们都是为了发现和排除产品中的缺陷，以提高产品的可靠性和稳定性。
环境应力筛选（Environmental Stress Screening，简称ESS）是一种通过对产品进行加速环境应力测试，发现和排除产品中的缺陷的方法。
它的主要目的是在产品设计强度范围内，利用环境应力（如高温老化、温度循环、随机振动等）来暴露潜存于产品中的缺陷。
ESS可以帮助工程师发现产品中的潜在材料缺陷、设计缺陷和制程缺陷，从而提高产品的可靠性和稳定性。
电气应力筛选（Electrical Stress Screening）是一种通过对产品进行电气应力测试，发现和排除产品中的缺陷的方法。
它的主要目的是在产品设计强度范围内，利用电气应力（如电压、电流、电弧等）来暴露潜存于产品中的缺陷。
电气应力筛选可以帮助工程师发现产品中的潜在电气缺陷，如短路、开路、漏电等，从而提高产品的可靠性和稳定性。
总的来说，环境应力筛选和电气应力筛选都是为了提高产品的可靠性和稳定性而进行的可靠性测试方法。
它们可以帮助工程师发现产品中的潜在缺陷，从而改进产品设计，提高产品的性能和质量。
电子通讯设备环境应力筛选ESS规定
电子通讯设备环境应力筛选ESS规定前言本标准规定电子通讯产品环境应力筛选的要求,包括环境应力条件,暴露持续时间,试验,试验设备的工作要求和针对缺陷要采取的措施,以及试验文件的编写要求。
1 范围本标准适用于DXC公司电子组件（PCB板），模块，分机组合及小型设备的环境应力筛选（ESS）。
2. 引用标准GJB 450 装备研制与生产的可靠性通用大纲GJB 1032 电子产品环境应力筛选方法GJB 451 可靠性、维修性术语3. 名词术语3．1 环境应力筛选在电子产品上施加随机振动及温度循环应力，以鉴别和剔除产品工艺和元件引起的早期故障的一种工序或方法。
3．2 环境应力筛选故障在环境应力筛选试验中由产品工艺缺陷或元件缺陷引起的故障。
3．3 筛选度（screening strength,简称SS）某种筛选方法能将针对性的缺陷激发出来的概率。
4. 环境应力筛选（ESS）的目的与手段4．1 ESS目的环境应力筛选作为一种工艺流程，是针对产品早期失效中出现的故障模式而进行的，它的目的在于检测和剔除元器件漏检、漏筛的缺陷和生产工序中引入的潜在缺陷，因此说ESS是一种工艺手段，ESS所揭示的缺陷不能完全用来说明设计的不足。
4． 2 ESS手段环境应力筛选为了在短时间内析出最多的缺陷，通常采用加速环境应力来激发故障。
ESS手段包括高温老化、温度循环、温冲、扫频正弦振动、随机振动及综合手段（温度循环加随机振动），各种筛选手段效果见图1。
为有效达到ESS目的，我们选用了快速温变的温度循环和随机振动，因为这两种手段可剔除大部分可暴露缺陷。
5 一般要求5.1 环境应力筛选对象研制开发阶段和批生产的产品（除特殊指明不做外）均要全部进行环境应力筛选。
在电子设备的开发、制造过程中，会引入新的缺陷。
在设计阶段，主要是由于设计临界产生潜在缺陷，在采购的原材料与器件中也不可避免地存在漏检、漏筛的隐患，制造过程中则可能因工艺上超出应力范围或临界而引入缺陷，在测试和可靠性试验中则有可能漏检、重复检验或缺陷不明显使缺陷未能查出，也有不适当的测试损坏器件、产品的情况存在。
温度循环应力筛选ESS
温度循环应力筛选应力筛选(Environmental Stress Screening，简称ESS)说明：应力筛选是产品在设计强度极限下，运用加速技巧外加环境应力，如：预烧(burn in)、温度循环(temperature cycling)、随机振动(random vibration)、开闭循环(power cycle)..等方法，透过加速应力来使潜存于产品的瑕疵浮现[潜在零件材料瑕疵、设计瑕疵、制程瑕疵、工艺瑕疵]，以及消除电子或机械类残留应力，还有消除多层电路板间的杂散电容，将澡盆曲线里面的早夭期阶段的产品事先剔除与修里，使产品透过适度的筛选，保存澡盆曲线的正常期与衰退期的产品，以避免该产品于使用过程中，受到环境应力的考验时而导致失效，造成不必要的损失，虽然使用ESS应力筛选会增加成本与时间，但是对于提高产品出货良率与降低返修次数，有显著的效果，对于总成本反而会降低，另外客户信任度也会有所提升，一般针对于电子零件的应力筛选方式有预烧、温度循环、高温、低温，PCB印刷电路板的应力筛选方式为温度循环，针对于电子成本的的应力筛选为：通电预烧、温度循环、随机振动，另外应力筛本身是一种制程阶段的过程，而不是一种试验，筛选是100％对产品进行的程序。
应力筛选适用产品阶段：研发阶段、批量生产阶段、出厂前(筛选试验可以在组件、器件、连接器等产品或整机系统中进行，根据要求不同可以有不同的筛选应力)应力筛选比较：a.恒定高温预烧(Burn in)的应力筛选，是目前电子IT产业常用析出电子元器件缺陷的方法，但是这种方式比较不适合用于筛选零件(PCB、IC、电阻、电容)，根据统计在美国使用温度循环对零件进行筛选的公司数要比使用恒定高温预烧对组件进行筛选的公司数多5倍。
b.GJB/DZ34表示温度循环和随机振动筛选出缺陷的比例，温度约占80%，振动约占20%各种产品中筛出缺陷的分情况c.美国曾对42家企业进行调查统计，随机振动应力可筛出15～25%的缺陷，而温度循环可筛选出75～85%，如果两者结合的话可达90%。
电子通讯设备环境应力筛选ESS规定
电子通讯设备环境应力筛选ESS规定前言本标准规定电子通讯产品环境应力筛选的要求,包括环境应力条件,暴露持续时间,试验,试验设备的工作要求和针对缺陷要采取的措施,以及试验文件的编写要求。
1 范围本标准适用于DXC公司电子组件（PCB板），模块，分机组合及小型设备的环境应力筛选（ESS）。
2. 引用标准GJB 450 装备研制与生产的可靠性通用大纲GJB 1032 电子产品环境应力筛选方法GJB 451 可靠性、维修性术语3.名词术语3．1 环境应力筛选在电子产品上施加随机振动及温度循环应力，以鉴别和剔除产品工艺和元件引起的早期故障的一种工序或方法。
3．2 环境应力筛选故障在环境应力筛选试验中由产品工艺缺陷或元件缺陷引起的故障。
3．3 筛选度（screening strength,简称SS）某种筛选方法能将针对性的缺陷激发出来的概率。
4.环境应力筛选（ESS）的目的与手段4．1 ESS目的环境应力筛选作为一种工艺流程，是针对产品早期失效中出现的故障模式而进行的，它的目的在于检测和剔除元器件漏检、漏筛的缺陷和生产工序中引入的潜在缺陷，因此说ESS 是一种工艺手段，ESS所揭示的缺陷不能完全用来说明设计的不足。
4．2 ESS手段环境应力筛选为了在短时间内析出最多的缺陷，通常采用加速环境应力来激发故障。
ESS 手段包括高温老化、温度循环、温冲、扫频正弦振动、随机振动及综合手段（温度循环加随机振动），各种筛选手段效果见图1。
为有效达到ESS目的，我们选用了快速温变的温度循环和随机振动，因为这两种手段可剔除大部分可暴露缺陷。
5一般要求5.1 环境应力筛选对象研制开发阶段和批生产的产品（除特殊指明不做外）均要全部进行环境应力筛选。
在电子设备的开发、制造过程中，会引入新的缺陷。
在设计阶段，主要是由于设计临界产生潜在缺陷，在采购的原材料与器件中也不可避免地存在漏检、漏筛的隐患，制造过程中则可能因工艺上超出应力范围或临界而引入缺陷，在测试和可靠性试验中则有可能漏检、重复检验或缺陷不明显使缺陷未能查出，也有不适当的测试损坏器件、产品的情况存在。
常规试验设备温度循环应力筛选技术改进
常规试验设备温度循环应力筛选技术改进杨喜存;李颖【摘要】目的：寻找基于常规试验设备温度循环应力筛选技术的改进方法。
方法应用常规温度循环试验箱，结合对军用电子产品进行环境应力筛选( ESS)的实际情况，测量产品在温度循环应力筛选时，产品内部升降温的实际速率，通过对这些测量结果比较分析，找出这一方法存在的问题，特别是缺陷暴露程度与应力筛选的相关性差，通过对温度循环筛选参数的合理选择进行分析，找出解决这一问题的思路。
结果理论筛选度较高(如0.89)的试验，实际测算额得出的筛选度很低(如0.54)。
结论应用温度循环应力筛选的方法，确立合理的应力参数，就可取得理想的试验效果，节省一半的试验时间。
%Objective To search for improvement methods based on the routine test equipment temperature cycle stress screening technology. Methods Ordinary thermal cycle test equipment was used, in combination with the actual screening circumstance of the army electronics product, to measure the actual temperature change rate inside the product during tem-perature cycle stress screening. These measurement results were then analyzed to find out the problems withthis method, especially the poor correlation between the fault exposure and the stress screening. To solve this problem, the reasonable selection of temperature cycle screening parameters was analyzed. Results Tests with high theoretical screening strength (e. g. , 0. 89) turned out to have low measured values of screening strength (e. g. , 0. 54). Conclusion The application of temperature cycle stress screening method andestablishment of reasonable stress parameters could lead to ideal test results and save half of the test time.【期刊名称】《装备环境工程》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】4页(P101-104)【关键词】常规试验设备;温度循环试验;ESS;升降温速率;筛选度【作者】杨喜存;李颖【作者单位】西安电子工程研究所，西安710100;西南技术工程研究所，重庆400039【正文语种】中文【中图分类】TN06环境应力筛选(ESS)技术，在雷达的研制生产过程中得到了广泛深入的应用，这对剔除产品早期故障起到了良好的作用。
板卡级产品环境应力筛选(ESS)技术
板卡级产品环境应力筛选（ESS）技术汪卫华环境应力筛选技术（ESS）经过一段时间的发展，现在已经成为很多生产厂家剔除产品早期失效的一种非常有效的工具。
据统计，针对电子行业的产品，温度循环应力被认为是对产品筛选最有效的单一应力，这里所说的温度循环应力除了温度的上下限之外，温度变化速率对筛选起到最关键的作用。
通常，大部分厂家将环境应力筛选放在整机组装完成后进行，然后对筛选后的产品进行功能测试，功能正常的产品就直接投放市场。
这种做法确实能够起到筛选的作用，提高产品的使用可靠性。
因此市场上就出现了许多种品牌的环境筛选试验箱来充分满足用户对整机产品进行筛选的需求。
通过研究，以上各种品牌的筛选试验箱的内部结构不外乎以下几种，参考图2~图4。
其实有很多因素影响筛选效果，应力筛选程序非常重要，其中包括：温度的上下限（T U、T L）、温度变化速率（R1、R2）以及试验时间，如图1所示。
其实除了应力筛选程序非常重要外，还有一些因素也非常重要，我们通常讲温度变化速率为15度/分钟的试验箱是指该试验箱内出风口的温度变化速率为15度/分钟，产品上的温度变化速率到底有多少才是用户最为关心的，怎样才能使产品上的温度变化速率与试验箱内出风口的温度变化速率一致呢？我们从以下的图a和图b上不难找到答案。
T UT L图1 ESS程序从图a和图b可以很清楚看到，风速和风量在环境应力筛选中对筛选效果的影响非常大。
是不是解决了上述因素的试验箱就能够达到非常好的筛选效果呢？其实不然。
我们再仔细看看图2~图4所示试验箱的结构，作为生产型企业，一般生产量很大，而产品的筛选要求是100%的筛选，那用户必然希望能够充分利用试验箱的内部空间（产品试验区），我们试想想，当我们将图2~图4所示试验箱的产品试验区塞得满满的，产品的筛选效果会好吗？空气在试验箱内部怎么可以流通呢？所以IEC的标准规定，拿这种筛选试验箱做筛选试验时，被测产品的总体积不得超过试验箱内部容积的35%。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
温度循环应力筛选应力筛选(Environmental Stress Screening，简称ESS)说明：应力筛选是产品在设计强度极限下，运用加速技巧外加环境应力，如：预烧(burn in)、温度循环(temperature cycling)、随机振动(random vibration)、开闭循环(power cycle)..等方法，透过加速应力来使潜存于产品的瑕疵浮现[潜在零件材料瑕疵、设计瑕疵、制程瑕疵、工艺瑕疵]，以及消除电子或机械类残留应力，还有消除多层电路板间的杂散电容，将澡盆曲线里面的早夭期阶段的产品事先剔除与修里，使产品透过适度的筛选，保存澡盆曲线的正常期与衰退期的产品，以避免该产品于使用过程中，受到环境应力的考验时而导致失效，造成不必要的损失，虽然使用ESS应力筛选会增加成本与时间，但是对于提高产品出货良率与降低返修次数，有显著的效果，对于总成本反而会降低，另外客户信任度也会有所提升，一般针对于电子零件的应力筛选方式有预烧、温度循环、高温、低温，PCB印刷电路板的应力筛选方式为温度循环，针对于电子成本的的应力筛选为：通电预烧、温度循环、随机振动，另外应力筛本身是一种制程阶段的过程，而不是一种试验，筛选是100％对产品进行的程序。
应力筛选适用产品阶段：研发阶段、批量生产阶段、出厂前(筛选试验可以在组件、器件、连接器等产品或整机系统中进行，根据要求不同可以有不同的筛选应力)应力筛选比较：a.恒定高温预烧(Burn in)的应力筛选，是目前电子IT产业常用析出电子元器件缺陷的方法，但是这种方式比较不适合用于筛选零件(PCB、IC、电阻、电容)，根据统计在美国使用温度循环对零件进行筛选的公司数要比使用恒定高温预烧对组件进行筛选的公司数多5倍。
b.GJB/DZ34表示温度循环和随机振动筛选出缺陷的比例，温度约占80%，振动约占20%各种产品中筛出缺陷的分情况c.美国曾对42家企业进行调查统计，随机振动应力可筛出15～25%的缺陷，而温度循环可筛选出75～85%，如果两者结合的话可达90%。
d.藉由温度循环所检测出的产品瑕疵类型比例：设计裕度不足：5%、生产做工失误：33%、瑕疵零件：62%温度循环应力筛选的故障诱发说明：温度循环诱发的产品故障原因为：当温度在上、下限极值温度进行循环时，产品产生交替膨胀和收缩，使产品中产生热应力和应变。
如果产品部有瞬时的热梯变(温度不均匀性)，或产品部邻接材料的热膨胀系数彼此不匹配时，则这些热应力和应变将会更加剧变。
这种应力和应变在缺陷处最大，这种循环使缺陷长大，最终可大到能造成结构故障并产生电故障。
例如，有裂纹的电镀通孔其周围最终完全裂开，引起开路。
热循环使焊接和印刷电路板上电镀通孔..等产生故障的首要原因，温度循环应力筛选尤其最为适用于印刷电路板结构的电子产品。
温度循环所激发出的故障模式或对产品的影响如下：a.使涂层、材料或线头上各种微观裂纹扩大b.使粘接不好的接头松弛c.使螺钉连接或铆接不当的接头松弛d.使机械力不足的压配接头松弛e.使质量差的焊点接触电阻加大或造成开路f.粒子、化学污染g.密封失效h.包装问题，例如保护涂层的连结i.变压器和线圈短路或断路j.电位计有瑕疵k.焊接和熔接点接续不良l.冷焊接点m.多层板因处理不当而开路、短路n.功率晶体管短路o.电容器、晶体管不良p.双列式集成电路破损q.因毁损或不当组装，造成几乎短路的线匣或电缆r.因处理不当造成材质的断裂、破裂、刻痕..等s.超差零件与材质t.电阻器因缺乏合成橡胶缓冲涂层而破裂u.晶体管发涉及金属带接地出现发样裂纹v.云母绝缘垫片破裂，导致晶体管短路w.调协线圈金属片固定方式不当，导致不规律输出x.两极真空管在低温下部开路y.线圈间接性的短路z.没有接地的接线头a1.元器件参数漂移a2.元器件安装不当a3.错用元器件a4.密封失效温度循环应力筛选的应力参数介绍：温度循环应力筛选的应力参数主要有下列几项：高低温极值围、驻留时间、温变率、循环数高低温极值围：高低温极值围愈大，所需循环数愈少，成本愈低，但是不可以超过产品可承受的极限，不引发新的故障构因为原则，温度变化的上下限差距不要少88°C，典型的变化围为-54°C到55°C。
驻留时间：另外驻留时间也不可以太短，否则来不及使待测品产生热涨冷缩的应力变化，至于驻留时间多少，不同产品的驻留时间皆不相同，可以参考相关规要求。
循环数：至于温度循环应力筛选的循环数，也是考虑产品特性、复杂度、温度上下限以及筛选率在订定，其筛选数也不可超过，否则会让产品产生不必要的伤害，也无法提高筛选率，温度循环数从1～10个循环[普通筛选、一次筛选]到20～60个循环[精密筛选、二次筛选]都有，针对去除最可能发生的做工(workmanship)缺陷，大约需要6～10个循环才能够有效去除，另外针对于温度循环的有效性，主要取决于产品表面的温变率，而不是试验箱体里面温变率。
温度循环的主要影响参数有下列七项：（1）温度围(Temperature Range)（2）循环数(Number of Cycles)（3）温度变率(Temperature Rate of Chang)（4）驻留时间(Dwell Time)（5）风速(Airflow Velocities)（6）应力均匀度(Uniformity of Stress)（7）功能测试与否(Product Operating Condition)温变率及循环数对筛选率的比较表：说明：假设高低温差(R)固定的条件下，其循环数也固定，温变率越高其筛选率也会有所提高，如试验条件及规有规定固定的温变率，则增加循环数也可提高筛选率，但其筛选率有一定限度，并没有办法成线性提高。
应力筛选疲劳分类：一般关于疲劳研究之分类如，可分为高周疲劳(High-cycle Fatigue)、低周疲劳(Low-cycle Fatigue)及疲劳裂缝成长(Fatigue Crack Growth)，而在低周疲劳方面又可细分为热疲劳(Thermal Fatigue)及恒温疲劳(Isothermal Fatigue)两种。
应力筛选专门名词整理：part(元器件)产品中可以拆装的最小可分辨项目，如分立半导体器件、电阻、集成电路、焊点和连接器等。
assembly(组件)设计成可装入某一单元并与类似或其它的组件一起工作，且由一定数量的元器件组成的组合件，如印制线路板组件、电源模块和磁心存贮器模块等。
unit(单元)装在机箱的一些机箱自含元器件和(或)组件。
它能完成一个特定功能或一组功能，并且可作为一个独立的部分从系统中更换，如自动驾驶仪的计算机和甚高频通讯设备的发射机。
equipment/system(设备或系统)互连或组装在一起后，能执行完整功能的若干单元的总称，如飞行控制系统和通讯系统。
item(产品)可以单独考虑的任一组件、单元、设备或系统的统称。
defect(缺陷)产品中可能导致出现故障的固有或诱发的薄弱点。
patent defect(明显缺陷)用常规的检查、功能测试和其它规定的方法，而不需用环境应力筛选可发现的缺陷。
latent defect(潜在缺陷)用常规的检查、功能测试和其它规定的方法不能发现的缺陷。
其中一部分缺陷若不用环境应力筛选将其排除，则在使用环境中可能会以早期故障形式暴露出来。
escaped defect(漏筛缺陷)引入缺陷中用筛选和检测未曾发现，漏入到下一组装等级的部分。
defect density(缺陷密度)一组(批)产品中每个产品所含缺陷的平均数。
缺陷密度可分为引入缺陷密度、漏筛缺陷密度、残留缺陷密度和观察到的残留缺陷密度。
part fraction defective(元器件缺陷率)以百万分之一(ppm)为单位表示的一组元器件中有缺陷元器件所占的比例。
应力筛选专门名词缩写词:ESS：环境应力筛选FBT：功能板测试仪ICA：电路分析仪ICT：电路测试仪LBS：负载板短路测试仪MTBF：平均故障间隔时间温度循环循环数：-STD-2164(GJB 1302-90)：在缺陷剔除试验中，温度循环数为10、12次，在无故障检测中则为10～20次或12～24次针对去除最可能发生的做工(workmanship)缺陷，大约需要6～10个循环才能够有效去除，1～10个循环[普通筛选、一次筛选]、20～60个循环[精密筛选、二次筛选]。
b.DOD-HDBK-344(GJB/DZ34)初始筛选设备和单元一级采用10～20个循环(通常≧10)，组件级采用20～40循环(通常≧25)。
温变率：-STD-2164(GJB1032)明确说明：[温度循环的温度变化率5℃/min]b.DOD-HDBK-344(GJB/DZ34)组件级15℃/min、系统5℃/minc.一般未规定温变率的温度循环应力筛选，其常用的度变化率通常为5°C/min温度循环应力筛选试验条件：应力筛选规列表应力筛选规：MIL-202C-106、107电子及电器部件试验方法标准MIL-781可靠性试验方法手册HB/Z213机载电子设备环境应力筛选指南HB6206机载电子设备环境应力筛选方法JESD22-A109-A器密试验方法TE000-AB-GTP-020环境应力筛选要求与海军电子设备应用CFR-Title 47-ChapterI-68.302美国联邦通讯委员会环境仿真GJB/Z34电子产品定量环境应力筛选指南HB/Z213组件级环境应力筛选温度循环：EC 68-2-14温度变化MIL-STD-2164电子设备环境应力筛选方法=GJB1032-1990 GJB1032-1990电子设备环境应力筛选方法DOD-HDBK-344电子设备环境应力筛选=GJB/Z34-1993 NABMAT-9492美军海军制造筛选JIS C5030热循环试验零件预烧试验：MIL-STD-883,Method 1008预烧MIL-STD-883,Method 1015(IC类预烧)MIL-STD-750,Method 1038(二极管类预烧)MIL-STD-750,Method1039晶体管类预烧)MIL-STD-883,Method 1010温度循环MIL-M-38510军用微型电路的一般规格MIL-S-19500半导体器件要求和特点系统预烧：MIL-781可靠性设计鉴定与生产接收试验MIL-810美国军标环境工程考虑和实验室试验相关厂商温度循环应力筛选循环数与温度条件：相关试验机台：温度循环试验箱(Thermal Shock RampTster(Air to air type)specifications)．温度循环试验箱可设定任意冲击温变率5℃～30℃(40℃)[任意变化温变率条件]．温度循环试验箱满足无铅制程、无铅焊锡、锡须(晶须)、DELL D4559、MOTO、IEC-60068-2-14NB、JESC22-A14C、IPC-9701..等试验要求．温度循环试验箱可执行RAMP(设定温变率)、三箱(过常温)、两箱(高低温冲击)冲击试验．温度循环试验箱可试验待测品负载量大．温度循环试验箱除霜循环数高，缩短试验时间与费用。