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环境应力筛选资料(Environment Stress Screen, ESS)

日期:2020-05-01 15:05
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摘要: 环境应力筛选资料(Environment Stress Screen, ESS) 一.概念 (一)定义 GJB1032-1990 《电子产品环境应力筛选方法》(1991年颁布,后续相关部门有研究制定新版GJB1032A,但是目前为止没有查到新版的标准) 3.1环境应力筛选 在电子产品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。 GJB/Z 34-1993 《电子产品定量环境应力筛选指南》高低温快速温变试验箱 3.1.14 应力筛选 stress screening 将机械应力、电应力和(或)热...

环境应力筛选资料(Environment Stress Screen, ESS)

一.概念

(一)定义

GJB1032-1990 《电子产品环境应力筛选方法》(1991年颁布,后续相关部门有研究制定新版GJB1032A,但是目前为止没有查到新版的标准)

3.1环境应力筛选

在电子产品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。

GJB/Z 34-1993 《电子产品定量环境应力筛选指南》高低温快速温变试验箱

3.1.14  应力筛选 stress screening

将机械应力、电应力和(或)热应力施加到产品上,以使元器件和工艺方面的潜在缺陷以早期故障形式析出的过程。

GJB 451-90《可靠性维修性术语 Reliability and Maintainability Terms》

2.8.4 环境应力筛选试验 environmental stress screening test

为发现和排除不佳零件、元器件、工艺缺陷和防止出现早期失效,在环境应力下所做的一系列试验。

http://www.docin.com/p-505355254.html

 MIL-HDBK-2164A (1996) 《Department Of Defense Handbook Environmental Stress Screening Process for Electronic Equipment》

3.1 Definitions. Definitions applicable to this handbook are:

Environmental Stress Screening -ESS of a product is a process which involves the application of one or more specific types of environmental stresses for the purpose of precipitating to hard failure, latent, intermittent, or incipient defects or flaws which would otherwise cause product failure in the use environment. The stress may be applied either in combination or in sequence on an accelerated basis, but within product design capabilities.

(二)目的高低温快速温变试验箱

环境应力筛选的目的在于已知产品在实际使用中将会遇到的主要环境,以及其应力强度,选择其*能激发在研制中的缺陷的环境和应力。强调以剔除元器件、部件的早期失效及暴露设计和制造工艺的不足而采取的有效措施。

(三)分类

环境应力筛选可分为3种类型:1)常规环境应力筛选、2)定量环境应力筛选和3)高加速环境应力筛选。

1)常规环境应力筛选

是指不要求筛选结果与产品可靠性目标和成本阈值建立定量关系的筛选。筛选所使用的方法是凭经验确定的,对筛选效果的好坏和费用是否合理不作定量分析,仅以能筛选出早期故障为目标。常规环境应力筛选现行标准是GJB 1032-90《电子产品环境应力筛选方法》,它的特点是易以掌握和应用,它是目前应用*广泛、时间*长的筛选类型。

2)定量环境应力筛选

是指要求筛选的效果和成本与产品的可靠性指标和现场的故障修理费用之间建立定量关系的筛选。定量筛选是通过定量地选择所用应力的强度和检测仪表的检测率,正好把计算得到的制造过程所引入的产品的缺陷全部剔除,从而使产品的早期故障率达到规定的定量目标值,现行标准是GJB/Z 34—93《电子产品定量环境应力筛选指南》。高低温快速温变试验箱

由于定量筛选的应用需要提供正确的元器件和工艺的缺陷率、应力强度和检测设备检出能力的数据,而且筛选方案设计和方案调整过程非常繁杂,标准中提供的国内外这方面的数据不够完整且准确度差,所以应用较少。

3)高加速应力筛选(HASS)

是近年来在高加速极限试验(HALT)的基础上发展起来的一种新的筛选类型,这种方法的特点是使用的应力大,需要的时间短。HASS应力强度比常规ESS大得多,只适用于研制阶段过程应用HALT获得工作极限和破坏极限的产品。

HASS技术目前在国际上虽然已开始越来越广地应用,但并没有制订相应的标准。这一技术在国内基本还处于应用探索阶段。

二、原理

1、失效率模型

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浴缸曲线(bathtub curved)

产品的失效率随生命周期时间而变化,一般的变化趋势呈浴缸形,称之为浴缸曲线(bathtub curved)

 失效率浴缸曲线大致可分为三个阶段:

1)早夭失效期(infant mortality period)

2)偶发失效期(random failure period)

3)磨耗失效期(wear-out failure period)

1)早夭失效期(infant mortality period)

当产品刚制造完成时,就好像婴儿容易生病一样,失效率很高,因而称为为早夭失效期,在这个阶段中产品的失效率随时间增加而逐渐递减,称为递减失效率(decreasing failure rate, DFR)。

2)偶发失效期(random failure period)

当失效率随时间减低至某一程度后即不再有显著变化,失效现象为偶然随机发生,因此称为偶发失效期,其失效率几乎为一常数值,称为常数失效率(constant failure rate,CFR),这段时间属于产品设计的有用寿命期间,因此又称为有用寿命期(useful period)或壮年期。

3)磨损失效期(wear-out failure period)

过了偶发失效期,当时间接近产品的寿命时,由于在这个阶段发生的失效现象都是因为长期操作应力破坏累积所造成的磨耗型失效,因此称为磨耗失效期,在这个阶段产品的失效率急速随时间增加,称为递增失效率(increasing failure rate IER)。高低温快速温变试验箱

2、应力与强度模型

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典型的强度机率密度曲线

该模型研究实际环境应力与产品所能承受的强度的关系。

应力与强度均为随机变量,因此,产品的失效与否将决定于应力分布和强度分布。随着时间的推移,产品的强度分布将逐渐发生变化,如果应力分布与强度分布一旦发生了干预,产品就会出现失效。因此,研究应力与强度模型对了解产品的环境适应能力是很重要的。

一般产品若其按设计、选料和制造,理想中硬品的强度多为由正常群体(main population)所构成的单峰分布。

然而,在实际制造时,由于材料、零组件的质量不稳定,以及制造过程中技术人员素质不一、人为疏忽、或突发状况等因素造成的缺陷,在正常群体中混合 了一些早夭群体(infant population)或畸形群体(freak population),使产品的强度 分布呈双峰或多峰分布。高低温快速温变试验箱

 环境应力筛选的目的是筛除其中的早夭及畸形群体部份,而保留正常群体。

这些早夭和畸形群体在遭受正常的环境和使用应力就会发生失效现象,无法与正常群体一样正常使用,因此必须通过筛选应力的处理和各种检测方法的应用,才能有效的将产品中的缺陷发现并将其剔除。

不论对电子产品的生产过程进行多么严格的生产质量管理,材料、工艺、设备、操作、生产环境等总不可能优良不变,因此,在一批产品中,不可避免地有一部份产品存在一些潜在的缺陷和弱点。

3、*弱链条模型

*弱链条模型是基于元器件的失效是发生在构成元器件的诸因素中*薄弱的部位这一事实而提出来的。

该模型对于研究电子产品在高温下发生的失效*为有效,因为这类失效正是由于元器件内部潜在的微观缺陷和污染,在经过制造和使用后而逐渐显露出来的。暴露*显著、*迅速的地方,就是*薄弱的地方,也是*先失效的地方。

4、反应速度模型

该模型认为元器件的失效是由于微观的分子与原子结构发生了物理或化学的变化而引起的,从而导致在产品特性参数上的退化,当这种退化超过了某一界限,就发生失效,主要模型有Arrhenius(阿伦尼斯)模型和Eyring模型等。高低温快速温变试验箱

一般产品若按设计图纸选料和制造,理想中硬件的强度多为由正常群体所构成的单峰分布,然而在实际制造时,由于材料、零组件的质量不稳定,以及制造过程中技术人员素质不一、人为疏忽、或突发状况等因素造成的工艺水平不佳,而产生一些带有缺陷的产品,在正常群体中混合了一些早夭群体或畸型群体,使产品的强度力分布呈双峰或多峰分布。

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