環(huán)境應力篩選資料(Environment Stress Screen, ESS)

一.概念

（一）定義

GJB1032-1990 《電子產(chǎn)品環(huán)境應力篩選方法》（1991年頒布，后續(xù)相關部門有研究制定新版GJB1032A，但是目前為止沒有查到新版的標準）

3.1環(huán)境應力篩選

在電子產(chǎn)品施加隨機振動及溫度循環(huán)應力，以鑒別和剔除產(chǎn)品工藝和元件引起的早期故障的一種工序或方法。

GJB/Z 34-1993 《電子產(chǎn)品定量環(huán)境應力篩選指南》高低溫快速溫變試驗箱

3.1.14  應力篩選 stress screening

將機械應力、電應力和(或)熱應力施加到產(chǎn)品上，以使元器件和工藝方面的潛在缺陷以早期故障形式析出的過程。

GJB 451-90《可靠性維修性術(shù)語 Reliability and Maintainability Terms》

2.8.4 環(huán)境應力篩選試驗 environmental stress screening test

為發(fā)現(xiàn)和排除**零件、元器件、工藝缺陷和防止出現(xiàn)早期失效，在環(huán)境應力下所做的一系列試驗。

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）目的高低溫快速溫變試驗箱

環(huán)境應力篩選的目的在于已知產(chǎn)品在實際使用中將會遇到的主要環(huán)境，以及其應力強度，選擇其*能激發(fā)在研制中的缺陷的環(huán)境和應力。強調(diào)以剔除元器件、部件的早期失效及暴露設計和制造工藝的不足而采取的有效措施。

（三）分類

環(huán)境應力篩選可分為3種類型：1)常規(guī)環(huán)境應力篩選、2）定量環(huán)境應力篩選和3）高加速環(huán)境應力篩選。

1）常規(guī)環(huán)境應力篩選

是指不要求篩選結(jié)果與產(chǎn)品可靠性目標和成本閾值建立定量關系的篩選。篩選所使用的方法是憑經(jīng)驗確定的，對篩選效果的好壞和費用是否合理不作定量分析，僅以能篩選出早期故障為目標。常規(guī)環(huán)境應力篩選現(xiàn)行標準是GJB 1032-90《電子產(chǎn)品環(huán)境應力篩選方法》，它的特點是易以掌握和應用，它是目前應用*廣泛、時間*長的篩選類型。

2）定量環(huán)境應力篩選

是指要求篩選的效果和成本與產(chǎn)品的可靠性指標和現(xiàn)場的故障修理費用之間建立定量關系的篩選。定量篩選是通過定量地選擇所用應力的強度和檢測儀表的檢測率，正好把計算得到的制造過程所引入的產(chǎn)品的缺陷全部剔除，從而使產(chǎn)品的早期故障率達到規(guī)定的定量目標值，現(xiàn)行標準是GJB/Z 34—93《電子產(chǎn)品定量環(huán)境應力篩選指南》。高低溫快速溫變試驗箱

由于定量篩選的應用需要提供正確的元器件和工藝的缺陷率、應力強度和檢測設備檢出能力的數(shù)據(jù)，而且篩選方案設計和方案調(diào)整過程非常繁雜，標準中提供的國內(nèi)外這方面的數(shù)據(jù)不夠完整且準確度差，所以應用較少。

3）高加速應力篩選(HASS)

是近年來在高加速極限試驗(HALT)的基礎上發(fā)展起來的一種新的篩選類型，這種方法的特點是使用的應力大，需要的時間短。HASS應力強度比常規(guī)ESS大得多，只適用于研制階段過程應用HALT獲得工作極限和破壞極限的產(chǎn)品。

HASS技術(shù)目前在國際上雖然已開始越來越廣地應用，但并沒有制訂相應的標準。這一技術(shù)在國內(nèi)基本還處于應用探索階段。

二、原理

1、失效率模型

浴缸曲線（bathtub curved）

產(chǎn)品的失效率隨生命周期時間而變化，一般的變化趨勢呈浴缸形，稱之為浴缸曲線（bathtub curved）

 失效率浴缸曲線大致可分為三個階段：

1）早夭失效期(infant mortality period)

2）偶發(fā)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)

當產(chǎn)品剛制造完成時，就好像嬰兒容易生病一樣，失效率很高，因而稱為為早夭失效期，在這個階段中產(chǎn)品的失效率隨時間增加而逐漸遞減，稱為遞減失效率(decreasing failure rate， DFR)。

2）偶發(fā)失效期(random failure period)

當失效率隨時間減低至某一程度后即不再有顯著變化，失效現(xiàn)象為偶然隨機發(fā)生，因此稱為偶發(fā)失效期，其失效率幾乎為一常數(shù)值，稱為常數(shù)失效率(constant failure rate，CFR)，這段時間屬于產(chǎn)品設計的有用壽命期間，因此又稱為有用壽命期(useful period)或壯年期。

3）磨損失效期(wear-out failure period)

過了偶發(fā)失效期，當時間接近產(chǎn)品的壽命時，由于在這個階段發(fā)生的失效現(xiàn)象都是因為長期操作應力破壞累積所造成的磨耗型失效，因此稱為磨耗失效期，在這個階段產(chǎn)品的失效率急速隨時間增加，稱為遞增失效率(increasing failure rate IER)。高低溫快速溫變試驗箱

2、應力與強度模型

典型的強度機率密度曲線

該模型研究實際環(huán)境應力與產(chǎn)品所能承受的強度的關系。

應力與強度均為隨機變量，因此，產(chǎn)品的失效與否將決定于應力分布和強度分布。隨著時間的推移，產(chǎn)品的強度分布將逐漸發(fā)生變化，如果應力分布與強度分布一旦發(fā)生了干預，產(chǎn)品就會出現(xiàn)失效。因此，研究應力與強度模型對了解產(chǎn)品的環(huán)境適應能力是很重要的。

一般產(chǎn)品若其按設計、選料和制造，理想中硬品的強度多為由正常群體(main population)所構(gòu)成的單峰分布。

然而，在實際制造時，由于材料、零組件的質(zhì)量不穩(wěn)定，以及制造過程中技術(shù)人員素質(zhì)不一、人為疏忽、或突發(fā)狀況等因素造成的缺陷，在正常群體中混合 了一些早夭群體(infant population)或畸形群體(freak population)，使產(chǎn)品的強度 分布呈雙峰或多峰分布。高低溫快速溫變試驗箱

 環(huán)境應力篩選的目的是篩除其中的早夭及畸形群體部份，而保留正常群體。

這些早夭和畸形群體在遭受正常的環(huán)境和使用應力就會發(fā)生失效現(xiàn)象，無法與正常群體一樣正常使用，因此必須通過篩選應力的處理和各種檢測方法的應用，才能有效的將產(chǎn)品中的缺陷發(fā)現(xiàn)并將其剔除。

不論對電子產(chǎn)品的生產(chǎn)過程進行多么嚴格的生產(chǎn)質(zhì)量管理，材料、工藝、設備、操作、生產(chǎn)環(huán)境等總不可能**不變，因此，在一批產(chǎn)品中，不可避免地有一部份產(chǎn)品存在一些潛在的缺陷和弱點。

3、*弱鏈條模型

*弱鏈條模型是基于元器件的失效是發(fā)生在構(gòu)成元器件的諸因素中*薄弱的部位這一事實而提出來的。

該模型對于研究電子產(chǎn)品在高溫下發(fā)生的失效*為有效，因為這類失效正是由于元器件內(nèi)部潛在的微觀缺陷和污染，在經(jīng)過制造和使用后而逐漸顯露出來的。暴露*顯著、*迅速的地方，就是*薄弱的地方，也是*先失效的地方。

4、反應速度模型

該模型認為元器件的失效是由于微觀的分子與原子結(jié)構(gòu)發(fā)生了物理或化學的變化而引起的，從而導致在產(chǎn)品特性參數(shù)上的退化，當這種退化超過了某一界限，就發(fā)生失效，主要模型有Arrhenius（阿倫尼斯）模型和Eyring模型等。高低溫快速溫變試驗箱

一般產(chǎn)品若按設計圖紙選料和制造，理想中硬件的強度多為由正常群體所構(gòu)成的單峰分布，然而在實際制造時，由于材料、零組件的質(zhì)量不穩(wěn)定，以及制造過程中技術(shù)人員素質(zhì)不一、人為疏忽、或突發(fā)狀況等因素造成的工藝水平**，而產(chǎn)生一些帶有缺陷的產(chǎn)品，在正常群體中混合了一些早夭群體或畸型群體，使產(chǎn)品的強度力分布呈雙峰或多峰分布。