ESS-環(huán)境應(yīng)力篩選介紹
                  一、概念                 
                  環(huán)境應(yīng)力篩選(Environment Stress 
                  Screen,ESS)是一種工藝手段，是通過向電子產(chǎn)品施加合理的環(huán)境應(yīng)力和電應(yīng)力，將其內(nèi)部的潛在缺陷加速變成故障，并通過檢驗發(fā)現(xiàn)和排除故障的過程,。
                  ESS旨在激發(fā)并排除早期故障,，使產(chǎn)品的可靠性接近設(shè)計的固有可靠性水平,。應(yīng)力水平以能激發(fā)出缺陷但不損壞產(chǎn)品為原則,。ESS分為常規(guī)篩選和定量篩選,。目前國內(nèi)僅廣泛開展常規(guī)篩選。
                  ESS的對象為元器件和各個組裝等級,，
                  二,、 典型篩選應(yīng)力
                  各類典型篩選應(yīng)力的強度及費用如下表所列。
                  表1 典型篩選應(yīng)力強度及費用對比
                  應(yīng)力類型 應(yīng)力強度 費用
                  溫度 恒定高溫 低 低
                  溫度循環(huán) 慢速溫變 較高 較高
                  快速溫變 高 高
                  溫度沖擊 較高 適中
                  振動 正弦掃頻 較低 適中
                  隨機振動 高 高
                  綜合 溫度循環(huán)與隨機振動 高 很高
                  下面簡單介紹以上幾種典型篩選應(yīng)力并比較其篩選效果,。
                  1. 恒定高溫
                  也稱為高溫老化,，使產(chǎn)品在規(guī)定高溫下連續(xù)不斷地工作，激發(fā)出早期故障,。篩選方法要根據(jù)受篩產(chǎn)品是否發(fā)熱制定,。該篩選廣泛應(yīng)用于元器件的篩選，不適用于組件級（印制線路板,、單元或系統(tǒng)）篩選,。篩選效果遠低于溫度循環(huán)。
                  2. 溫度循環(huán)
                  影響篩選結(jié)果的主要參數(shù)為溫度變化范圍,、溫度變化速率及循環(huán)次數(shù),。通常適用于組件級篩選。篩選溫度時間歷程考慮受篩產(chǎn)品通電和不通電兩種情況,。激發(fā)的故障模式主要有：
                  a) 使涂層,、材料或線頭上各種微觀裂紋擴大。
                  b) 使粘結(jié)不好的接頭松弛,。
                  c) 使螺釘連接或鉚接不當(dāng)?shù)慕宇^松弛,。
                  d) 使機械張力不足的壓配接頭松弛。
                  e) 使質(zhì)量差的釬焊接觸電阻加大或造成開路,。
                  f) 粒子污染,。
                  3. 溫度沖擊
                  影響篩選結(jié)果的主要參數(shù)為溫度變化速率、溫度轉(zhuǎn)換時間及溫度沖擊循環(huán)次數(shù),。因其溫度變化率較高,，產(chǎn)生的熱應(yīng)力較大，是篩選元器件,，尤其是集成電路器件的有效方法,。用于組裝等級時要注意其可能造成的附加損壞。篩選效果類似于溫度循環(huán),。激發(fā)的故障模式類似于溫度循環(huán),。
                  4. 正弦掃頻
                  在一定時間段內(nèi)依次對產(chǎn)品內(nèi)需要重點篩選的元部件的共振頻率進行激勵，產(chǎn)生共振,。篩選效果較隨機振動低,。激發(fā)的故障模式主要有：
                  a) 結(jié)構(gòu)部件,、引線或元件接頭產(chǎn)生疲勞，特別是導(dǎo)線上有裂紋或類似缺陷的情況下,。
                  b) 電纜磨損,。
                  c) 螺釘接頭松弛。
                  d) 安裝加工不當(dāng)?shù)募呻娐菲x開插座,。
                  e) 匯流條及連到電路板上的釬焊接頭受到高應(yīng)力，引起釬焊薄弱點故障,。
                  f) 與可作相對運動的部件橋形連接的元器件引線因沒有充分消除應(yīng)力而造成損壞,。
                  g) 已受損或安裝不當(dāng)?shù)拇嘈越^緣材料出現(xiàn)裂紋。
                  5. 隨機振動
                  在很寬的頻率范圍上對產(chǎn)品施加振動,，產(chǎn)品在不同的頻率上同時受到應(yīng)力,，使產(chǎn)品的許多共振點同時受到激勵。篩選效果大大增強,，篩選持續(xù)時間也減少到正弦掃頻的1/3-1/5,。激發(fā)的故障模式與正弦掃頻的相同，但能激發(fā)的故障機理更復(fù)雜,，激發(fā)故障的速度更快,。
                  6. 篩選效果對比
                  a) 振動應(yīng)力對于激發(fā)如松弛、碎屑和固定不緊的工藝缺陷更為有效,。一般說來,，發(fā)現(xiàn)缺陷中約20%是對振動響應(yīng)的結(jié)果。
                  b) 溫度循環(huán)對于發(fā)現(xiàn)參數(shù)漂移,、污染之類的元器件缺陷更為有效,。一般說來，發(fā)現(xiàn)缺陷中約80%是對溫度響應(yīng)的結(jié)果,。

                  三,、 針對不同組裝等級的ESS
                  根據(jù)圖1可知，組裝等級分為組件級,、單元級和系統(tǒng)（設(shè)備）級,。下面介紹組件級和單元級的優(yōu)缺點及可篩選出的主要缺陷。
                  1. 組件級
                  優(yōu)點：尺寸小,，不通電測試,，成本低；熱慣性小,，溫度變化率較高,；能進行比單元級的溫度變化幅度更大的篩選，篩選效率高,。
                  缺點：不通電導(dǎo)致尋找故障效率低,；如要通電檢測,，則需專門測試設(shè)備，成本將增加,；無法篩選單元級,、系統(tǒng)級引入的缺陷。
                  缺陷：漏檢的元器件缺陷,；元器件和電路板焊接點分離,；焊接缺陷；參數(shù)漂移,、超出容差,。
                  2. 單元級及以上組裝級
                  優(yōu)點：因為不需要專門設(shè)計檢測系統(tǒng)，篩選期間易進行通電和檢測,，檢測效率高,；單元中各級間的接口也能得到篩選；能篩選出各種類型的潛在缺陷,；能發(fā)現(xiàn)某些設(shè)計缺陷,。
                  缺點：熱慣性大，溫度變化速率小,，溫度循環(huán)時間需加長,；要考慮多種元部件的溫度極限，篩選溫度變化幅度減小,，篩選率降低,；成本高。
                  缺陷：組件級的連接缺陷,；導(dǎo)線連接缺陷,；輸入/輸出連接缺陷；單元內(nèi)部電纜缺陷,；組裝中使用了以前未經(jīng)篩選組件（如采購的組件等）引入的缺陷,。
                  小結(jié)：理論上應(yīng)當(dāng)對各個組裝等級進行逐級ESS，實際工作中則要權(quán)衡技術(shù)和成本等各方面因素,，結(jié)合產(chǎn)品確定*的篩選方案,。如果根據(jù)產(chǎn)品使用情況和其他試驗信息得知故障主要出現(xiàn)在某一組裝等級，則可僅針對該組裝等級進行ESS,。通常較為實用的方法是對組件進行溫度循環(huán)篩選,，對單元以上等級進行隨機振動試驗。
                  四,、 主要工作
                  ESS是提高批產(chǎn)品可靠性的重要工序,，是進行其他可靠性試驗的前提條件。后續(xù)工作如下,。
                  1. 對需篩選產(chǎn)品的各類故障信息進行統(tǒng)計分析,，盡可能確定故障主要出現(xiàn)的組裝等級,。故障信息主要包括：
                  1) 研制階段的故障信息，特別是故障類型分布和數(shù)量,，以及故障所在部位的信息,。
                  2) 各類試驗，如性能試驗,、環(huán)境試驗,、可靠性試驗等中的故障信息。
                  3) 產(chǎn)品使用過程中的故障信息,。
                  2.收集受篩選產(chǎn)品對溫度和振動響應(yīng)的特征信息,，主要包括產(chǎn)品中各重要元器件的熱點、溫度穩(wěn)定時間,、產(chǎn)品的共振點,、產(chǎn)品中振動響應(yīng)zui大的部位等,。
                  3. 收集產(chǎn)品使用的元器件和其他外構(gòu)件質(zhì)量水平信息,。主要包括出廠前是否進行ESS、批生產(chǎn)采用的ESS篩選應(yīng)力等,。
                  4. 根據(jù)以上收集到的信息進行評估分析,，權(quán)衡ESS效果、試驗設(shè)備能力及成本等因素,，初步設(shè)計ESS大綱,。
                  5. 按規(guī)定的設(shè)計準(zhǔn)則對大綱進行適當(dāng)調(diào)整，并根據(jù)實際情況實時調(diào)整,，使ESS更為經(jīng)濟有效,。

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