可靠性试验--环境应力筛选

环境应力筛选（EnvironmentStress Screen ,简称ESS）是鉴别和剔除产品工艺和和元件引起的早期故障的一种工序和方法，主要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故障的过程。

（一）ESS类型及规范

ESS分为常规筛选、定量筛选、HALT高加速寿命试验、HASS高加速应力筛选和POS适用临界条件筛选。HALT\\HASS\\POS这3种方法是施加比产品实际使用条件残酷得多的环境和工作应力，快速激发并排除产品潜在缺陷来达到提高可靠性和缩短高质量产品研制周期的目的。目前国内仅广泛开展常规筛选。制定环境应力筛选方案，科学合理的电子产品环境应力筛选方案是剔除产品早期失效的保证。国内外的筛选规范和方法如下表1所示：

表1    国内外环境应力筛选标准代号及名称

序号类型

国内标准代号及名称

国外标准代号及名称

1

常规筛选

GJB 1032—1990 电子产品环境应力筛选方法

HB 6206—1989 机载电子设备环境应力筛选方法

MIL-STD-3164(1985)电子设备环境应力筛选方法【美】

2

QJ 3138—2001 航天产品环境应力筛选指南

主要参考MIL-STD=2164

3

HB/Z 213—1992 机载电子设备环境应力筛选指南

IES(1990)组件环境应力筛选指南【美】

4

MIL-HDBK-2164A（1996）电子产品环境应力筛选方法【美】

5

定量筛选

GJB/Z—1993电子产品定量环境应力筛选指南

DOD-HDBK-344（1986）电子设备环境应力筛选【英】

6

DOD-HDBK-344A（1993）电子设备环境应力筛选【英】

7

高加速应力筛选

高加速应力筛选仅适用于研制阶段已通过高加速寿命试验找出其工作极限和工作破坏极限的产品的批生产过程。目前国内外尚未制订国家标准，只有部分企业标准

（二）ESS对不同等级的优缺点

环境应力筛选是可靠性试验的一种类型，也是产品制造过程中的一道工序。产品的组装等级可分为设备级、组件级和单元级，不同产品的组装等级上实施不同的ESS方法会更有针对性的提出早期缺陷。图1详细列明了组件级和单元级的主要潜在缺陷和筛选的优缺点。

图1     组件级和单元级ESS对比

（三）ESS应力强度和费用、效果

1、根据NASA-CR-173472标准，环境应力筛选效能统计见图2，热循环试验和随机振动试验是可靠性试验中最有效的两项环境应力筛选项目。

图2     环境应力效能统计

2、目前，各类典型筛选应力的强度、费用和效果不同，统计经验结果详见表2。

表2    典型筛选应力强度及费用对比

应力类型

应力强度

费用效果温度

恒定高温

低低低

温度循环

慢速温变

较高较高较高

快速温变

高高高

温度冲击

较高适中较高振动

正弦扫频

较低适中低

随机扫频

高高高综合

温度循环与随机振动

高很高

非常高

（四）ESS后续工作

ESS是提高批产品可靠性的重要工序，是进行其他可靠性试验的前提条件。我们要做好以下工作，才能使ESS取得最佳效果，并在可靠性工程管理工作中得以继承。

1.对需筛选产品的各类故障信息进行统计分析，尽可能确定故障主要出现的组装等级。故障信息主要包括：

1)研制阶段的故障信息，特别是故障类型分布和数量，以及故障所在部位的信息。

2)各类试验，如性能试验、环境试验、可靠性试验等中的故障信息。

3)产品使用过程中的故障信息。

2.收集受筛选产品对温度和振动响应的特征信息，主要包括产品中各重要元器件的热点、温度稳定时间、产品的共振点、产品中振动响应最大的部位等。

3.收集产品使用的元器件和其他外构件质量水平信息。主要包括出厂前是否进行ESS、批生产采用的ESS筛选应力等。

4.根据以上收集到的信息进行评估分析，权衡ESS效果、试验设备能力及成本等因素，初步设计ESS大纲。

5.按规定的设计准则对大纲进行适当调整，并根据实际情况实时调整，使ESS更为经济有效。

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