環(huán)境應(yīng)力篩選(Environment Stress Screen,ESS)是一種工藝手段，是通過(guò)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(guò)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)和排除故障的過(guò)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(jì)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(guó)內(nèi)僅廣泛開(kāi)展常規(guī)篩選。

 

環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)箱可以準(zhǔn)確地模擬低溫、高溫、高溫高濕、低溫低濕等復(fù)雜的自然環(huán)境，適用于塑膠、電子、食品、服裝、車(chē)輛、金屬、化學(xué)、建材等多種行業(yè)的產(chǎn)品可靠性檢測(cè)。應(yīng)用范圍：適用于電工、電子產(chǎn)品整機(jī)及零部件進(jìn)行耐寒試驗(yàn)、溫度快速變化或漸變條件下的適應(yīng)性試驗(yàn)。

 

下面簡(jiǎn)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(jí)（印制線路板、單元或系統(tǒng)）篩選。篩選效果遠(yuǎn)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(jí)篩選。篩選溫度時(shí)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(kuò)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(jī)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(kāi)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(shí)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(jí)時(shí)要注意其可能造成的附加損壞。篩選效果類(lèi)似于溫度循環(huán)。激發(fā)的故障模式類(lèi)似于溫度循環(huán)。

 

4. 正弦掃頻

 

在一定時(shí)間段內(nèi)依次對(duì)產(chǎn)品內(nèi)需要重點(diǎn)篩選的元部件的共振頻率進(jìn)行激勵(lì)，產(chǎn)生共振。篩選效果較隨機(jī)振動(dòng)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(lèi)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(kāi)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(diǎn)故障。

f) 與可作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件橋形連接的元器件引線因沒(méi)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(jī)振動(dòng)

 

在很寬的頻率范圍上對(duì)產(chǎn)品施加振動(dòng)，產(chǎn)品在不同的頻率上同時(shí)受到應(yīng)力，使產(chǎn)品的許多共振點(diǎn)同時(shí)受到激勵(lì)。篩選效果大大增強(qiáng)，篩選持續(xù)時(shí)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(jī)理更復(fù)雜，激發(fā)故障的速度更快。

 

6. 篩選效果對(duì)比

 

a) 振動(dòng)應(yīng)力對(duì)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(shuō)來(lái)，發(fā)現(xiàn)缺陷中約20%是對(duì)振動(dòng)響應(yīng)的結(jié)果。

b) 溫度循環(huán)對(duì)于發(fā)現(xiàn)參數(shù)漂移、污染之類(lèi)的元器件缺陷更為有效。一般說(shuō)來(lái)，發(fā)現(xiàn)缺陷中約80%是對(duì)溫度響應(yīng)的結(jié)果。