环境应力筛选

2014-7-18
环境应力筛选的方法介绍
2014-7-18
环境应力筛选的方法介绍
设计方法：
确定产品工作环境 确定产品在这种环境下所用元器件及材料的性能 防潮湿设计、防盐雾和腐蚀设计、防霉菌设计、抗冲击、振动和 噪声设计、电子设备抗辐射设计、热设计、等等
环境条件
气候环境条件
机械环境条件
2014-7-18
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2014-7-18
环境应力筛选 Environment Stress Screen
2014-7-18
环境应力筛选
环境应力筛选的定义 环境应力筛选的原理 环境应力筛选的方法介绍 环境应力筛选的应用
环境应力筛选的定义
环境应力筛选（Environment Stress Screen, ESS）是 指元器件以上各层次产品的筛选。ESS是通过向产 品施加合理的环境应力，将其内部的潜在缺陷加速 变成故障，并加以发现和排除的过程，其目的是剔 除产品的早期故障。
美国卫星 轨道故障 减少50% ANIUYK20V 计算机 MTBF从1150h 提高到9534h， 提高7.3倍 AG3变换器 MTBF从15000h 提高到44362h， 提高约3倍
我国某飞机的 大气数据计算机 故障率 降低40～70%
ESS的应用 及效益
A-A17惯导系统 内场故障 减少43%
2014-7-18
环境应力筛选的种类
常规筛选
指不要求筛选结果与产 品可靠性目标和成本建 立定量关系的筛选。所 用方法是凭经验确定的， 仅以能筛选出早期故障 为目标。常规筛选的结 果是产品的故障率不可 能达到F点。
2014-Leabharlann Baidu-18
环境应力筛选的种类
定量筛选
指要求筛选的效果和成本与产品的可靠性目标 和现场的故障修理费用之间建立定量关系的筛选。
内/外部目检（封帽前）：封装前后目视检查有无问题； 老练筛选：根据失效率特征（浴盆曲线），使器件在一定的温度 下工作一段时间； 温度循环：高低循环环境下放置一段时间 检漏：密封性检查，氦质谱细检、氟油初检 ......
破坏性试验
开帽目检：打开封装目视检查 芯片剪切强度试验： 变频振动试验：变频振动循环环境下放置一段时间
ESS的效果主要取决于施加的环境应力和检测仪表 的能力。施加应力的大小决定了能否将潜在缺陷变 为故障；检测能力的大小决定了能否将已被应力加 速变成故障的潜在缺陷找出来。
2014-7-18
环境应力筛选的原理
目的：
产品失效盆浴曲线
淘汰有缺陷的器件： 材料缺陷、工艺缺陷 、设备状况等因素引 入； 根据使用要求，筛去 不符合的器件：寿命 、使用环境，如温度 、辐射、振动等
环境应力筛选的应用
早期可靠性增长中激发 设计缺陷和工艺缺陷 环 境 应 力 筛 选 可靠性增长试验的预处理 可靠性鉴定试验前预处理
研制阶段
低组装等级筛选
可靠性验收试验前处理
生产阶段
常温验收前消除早期故障
大修后验收前消除早期故障
使用阶段
在 寿 命 期 各 阶 段 的 应 用
2014-7-18
环境应力筛选的应用
定量筛选的主要变量是引入缺陷密度、筛选检 出度、析出量或残留缺陷密度。
GJB/Z 34 《电子产品定量环境应力筛选方法》
2014-7-18
环境应力筛选的方法介绍
元器件筛选方法分类
非破坏性试验：对好的器件无损伤 破坏性试验；试验后器件损坏，不能使用
非破坏性试验项目（GJB597、GJB33）
不止一个方向 每个方向 5 min
频率 20 ~2000Hz 2 功率谱密度 0.04g /Hz
2014-7-18
环境应力筛选的方法介绍
电磁振动试验机
环境应力筛选的方法介绍
机械冲击试验台
1）试验条件
半正弦：加速度15g ~ 600g； 脉冲宽度：2 ms ~ 40ms ；
2）机台信息
① 冲击台尺寸：60 cm x 60 cm ； 螺孔间距：10 cm 孔径 M10 ； ② 最大承重：100 Kg
2014-7-18
环境应力筛选的方法介绍
环境条件对产品可靠性的影响
温度 22.2 振动 潮湿 47.3 11.38 沙尘 盐雾 低气压 10 4.6 1.11 1.94 1.94 冲击 其它原因
1971年， 美国对机载电子设备全年的故障统计结果
2014-7-18
环境应力筛选的方法介绍
各种筛选环境应力的相对筛选效率
辐射条件
生物条件
电条件
人为条件
环境影响和故障模式：
单一环境 复合环境
2014-7-18
环境应力筛选的方法介绍
无冷却系统的产品
温 度：最高 –55~ +125℃ 一般 –40 ~ +95℃ 最低 –40~ +75℃
温 变 率：最高 20℃/min
一般 15℃/min 最低 5℃/min 随机振动：若一个方向 10 min
HEWLITT 台式计算机 现场维修次数 减少50% 2014-7-18
电子燃料喷射系统 外场故障从23.5% 降到8%
注意事项
环境应力筛选(ESS)—应注意的事项
制定产品的ESS大纲，并严格执行； 不必准确模拟产品真实的环境条件； 不应改变产品的失效机理； 筛选可以提高批产品的可靠性水平，但不能提高产品的固 有可靠性，只有改进设计、工艺等才能提高后者； 它不是可靠性鉴定、验收试验，但经过筛选的产品有利于 鉴定和验收试验的顺利进行； 对关键产品要做到三个100%（元器件、电路板、整机）的 ESS。破坏性试验试验后器件损坏，不能使用。