环境应力筛选(可拷贝).ppt

1、环境应力筛选,所谓筛选就是设法剔除由于原材料、不良元器件、工艺缺陷和其它原因所造成的早期故障，从而达到提高产品质量和可靠性以及经济效益的目的。筛选的种类很多，如产品生产过程中的各种工艺筛选，半成品、成品的电测试、显微镜、红外线、X射线等检查筛选，高温、低温、温度循环、温度冲击、振动、冲击等环境应力筛选。,产品的缺陷，尤其对具有潜在缺陷的产品，采用一般质量控制或检测方法，均不能把它们剔除出来，只有对它们采取特殊的检测或对它们施加有关应力，使这些潜在缺陷激活并导致产品故障，才能把它们剔除掉。环境应力筛选（ESS-environmentstressscreening）是一种应力筛选。环境应力筛选是迅

2、速暴露产品的隐患和激发缺陷最有效的一种筛选方法。,环境应力筛选的基本特性a由于环境应力筛选的目的是排除早期故障，因此不必精确模拟真实的环境条件。b环境应力筛选一般用于元器件、部件（组件）、产品（设备）。c环境应力筛选应对百分之百的产品进行。d环境应力筛选对于不存在缺陷而性能良好的产品应是非破坏性试验，对于有潜在缺陷的产品应能诱发其故障。e环境应力筛选不应改变故障机理。f它不能替代可靠性验证试验，但通过筛选的产品有利于验证。,环境应力筛选方案设计应考虑的主要内容和要求a环境应力筛选方案的设计应能使之激发出由于潜在缺陷而引起的早期故障。b所施加的环境应力不必模拟产品规定的试验剖面，但应该模拟规定条

3、件的各种工作模式；c应能迅速又经济地使产品的各种隐患和缺陷暴露出来；d不应使正常的产品发生故障；e筛选应力去掉后，不会使产品留下残余应力或影响产品的使用寿命；f应着重加强对元器件的筛选，重要的产品，为保证产品具有足够的可靠性，而应将筛选贯穿于制造过程的各阶段；g筛选方案要根据产品用途的重要程度，来确定应力条件，重要程度低的，可适当放宽条件。环境应力种类应该以费用效益上获得最好的结果为条件加以确定。,典型环境应力筛选效果比较筛选可以使用各种环境应力，但应力的选择原则是能激发故障，而不是模拟使用环境。在一般情况下，若使用方没有特殊的要求，环境应力筛选主要使用温度循环和随机振动两种应力。这两种应力可

4、以顺序施加，也可以综合施加。,各种应力筛选效果的比较,温度循环和随机振动激发缺陷类型,典型环境应力筛选特性分析,恒定高温恒定高温筛选也叫高温老化（老炼）。恒定高温筛选是析出电子元器件缺陷的有效方法，广泛用于元器件的筛选，但不推荐用于组件级（印制线路板、单元或系统）的筛选。,温度循环温度变化范围（幅度）一般来说，变化范围越大，筛选效率也越高，因此只要产品或产品中的元器件工作温度范围允许，可增大变化幅度提高效率。,典型环境应力筛选特性分析,温度变化速率温度循环之所以效率高，主要原因之一是因为采用了高的温度变化速率。温度变化速率越大，筛选效果越好。为了保证温度快速变化，应选用加热和制冷能力大的试验箱

5、。试验时若可能应打开设备外壳，使元器件暴露于空气流中。筛选标准规定温度变化速率为5/min，也可以根据需要提高温度变化速率，甚至高达30/min。,典型环境应力筛选特性分析,10/min,循环次数N,024681012,筛选度,1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.1,R=80,5/min,15/min,20/min,几种温度变化速率的筛选度对比曲线,循环次数所需筛选时间受温度循环次数控制。循环次数也是应力应变方向的变化次数。使有缺陷的产品故障要比使完好产品出故障所需循环次数少许多。适当地确定热应力大小及循环次数，就能析出故障而不消耗使用寿命。对于生产中的工艺筛选来说，循环

6、次数对筛选效果起很重要作用。筛选效率随循环数的增加而迅速提高，产品越复杂，所需的循环次数越多。,典型环境应力筛选特性分析,上、下限温度保持时间经验表明，温度循环中上、下限温度保持时间的长短对筛选效果影响不大，这一时间的长短只要能保证产品温度达到稳定即可。,典型环境应力筛选特性分析,温度冲击温度冲击这一方法能够提供较高的温度变化速率，产生的热应力较大，是筛选元器件，特别是集成电路器件的有效方法。在缺乏具有足够速率的高低温箱的情况下，温度冲击方法是一种可行的替代方法。,典型环境应力筛选特性分析,扫频正弦振动扫频正弦振动中，能依次用一定的时间对产品内要重点加以筛选的元部件的共振频率进行激励，产生共振

7、，但由于不是同时激励，作用时间较短，其筛选效果较随机振动低。,典型环境应力筛选特性分析,随机振动随机振动是在很宽的频率范围上对产品施加振动，产品在不同的频率上同时受到应力，使产品的许多共振点同时受到激励。这就意味着具有不同共振频率的元部件同时在共振，从而使安装不当的元器件受扭曲、疲劳、碰撞等而损坏的概率增加。由于随机振动这一同时激励特性，其筛选效果大大增强，筛选所需持续时间大大缩短，其持续时间可以减少到扫频正弦时间的1/31/5。,典型环境应力筛选特性分析,典型环境应力筛选特性分析,随机振动功率谱密度图,随机振动筛选效率与加速度均方根、试验时间的关系,量值低于4Grms时的筛选不太有效，而6G

8、rms量值下筛选效果要高得多；筛选效率还随振动时间的增加而迅速提高。该图中表明，振动30min将可发现80%左右故障。但大多数经验表明，振动515min就能达到理想的效果，因此标准中规定试验在最敏感轴向振动515min。,典型环境应力筛选特性分析,环境应力筛选方法环境应力筛选方法主要分为二种：常规筛选和定量筛选。常规筛选常规筛选是目前工程应用最为广泛的一种方法。常规筛选是指不要求筛选结果与产品可靠性指标和成本阈值建立定量关系的筛选。筛选所用的方法是凭经验确定的。仅以筛选出早期故障为目标。如果筛选条件选择不当，筛选后的产品不一定能达到故障基本恒定阶段。,温度循环和随机振动综合施加方法1979年，

9、美国海军在海军电子产品生产筛选大纲（NAVMATP-9492）推荐。,温度循环和随机振动综合施加示意图,温度循环和随机振动顺序施加方法,环境应力筛选程序图,随机振动515min,随机振动5min,40h,80h,定量筛选定量筛选是常规筛选的发展。定量筛选是指要求筛选效果、成本与产品可靠性现场的故障修理费用之间建立定量关系的筛选。定量筛选应在产品结构设计已确定（包括选用元器件）和掌握了筛选应力对其影响方面的信息情况下才能进行。,定量筛选有三大目标：第一个目标是使筛选后产品残留的缺陷密度与产品的可靠性要求值达到一致的水平，即真正达到恒定故障率；第二个目标是要保证筛选后所交付产品的无可筛缺陷概率达到规定的