一、基本概念

    1、環境應力篩選的目的
     環境應力篩選的目的是通過向產品施加合理的環境應力，將其內部的潛在缺陷加速變成故障，並加以發現和排除的過（guò）程，其目的是剔除產品的早期故障。
    環境應力的篩選效果主要取決於施加的環境應力和檢測儀表的能力。施加應力的大小決定了能否將潛在的缺陷變（biàn）為故障；檢測（cè）能力的大小決定可（kě）能（néng）否將（jiāng）已被應（yīng）力加（jiā）速變成故障的潛在缺陷找出來。
    2、環境應力篩選的種類

    環（huán）境應力篩選通常有常規篩選、定（dìng）量篩（shāi）選和高加速應力篩選3種。

    （1）常規篩選
    常規篩選是指不要求篩選結果（guǒ）與（yǔ）產品可靠性目（mù）標（biāo）和成本（běn）閾（yù）值建立定量關係得篩選。篩選所用的方法是憑（píng）經驗確定的。篩選中不估（gū）計產品中引入的缺陷數量（liàng），對篩選效果好壞和費用合理性不做定量分析（xī），僅以能篩選出早期（qī）故障為目標。篩選後的產品不一定達到故障率恒定階段。如圖1所示，常規篩選的結果，產品的故障率（lǜ）不可能到達F點，而是其他點。
    （2）定量篩選
    定量篩選是指（zhǐ）要求篩選的效果和成本與產品的可靠性（xìng）目（mù）標和（hé）現場的故障（zhàng）修（xiū）理費用（yòng）之間建立（lì）定量關係得篩（shāi）選。
定量篩選的主要變量是引入缺（quē）陷密度（dù）、篩選檢出度、析出量或殘留缺陷密度。引入缺陷密度取決於製造過程中從元器件和製（zhì）造工（gōng）藝兩（liǎng）個（gè）方麵引入產品中的潛在缺陷數（shù）量；篩選檢出度取決於篩選用（yòng）的應力把引入的潛在缺陷加速發展成為故障的（de）能力和所用（yòng）的（de）檢測儀表將這些故（gù）障檢出的（de）能力；析出量或殘留缺陷密度則取決於引入缺陷密度和篩（shāi）選檢出度。
    定量篩選是通過定量地選（xuǎn）擇所用應力的強度和檢（jiǎn）測儀表的檢測率（lǜ），使（shǐ）通（tōng）過篩選析出並能檢出故障（zhàng）的能力達到這樣的水平，正好把計算得到的製造過程引（yǐn）入的（de）產品的缺陷全（quán）部剔除（chú），從而使產品的早期故障率達到規定的定量（liàng）目標值（zhí），即圖1中的F點。定量篩選的應（yīng）用需要元器件和工（gōng）藝（yì）的缺（quē）陷率數據正確，而且計算和調節過程繁雜。
    （3）高加速應力篩選（xuǎn）

    高加速應力（lì）篩（shāi）選（HASS)是今年來（lái）在高加速壽（shòu）命試驗（HALT)的基礎上發展起來的（de） 一種新（xīn）的篩選。這種方法的特點（diǎn）是使用的應力大，需要的時間短。與常規篩選和定量篩選不（bú）同，高加速應力（lì）篩選的應力要根據研製階段應用HALT得到的產品（pǐn）工作（zuò）極限（xiàn）和破壞極限來（lái）確定。HASS應力範圍（wéi）與常規篩選應力範圍的比較如圖2所示。

    3、環境應力篩選的作用
    環境應（yīng）力篩選的作用可用浴（yù）盆曲線加以說明。從圖1中可以看出（chū），產品壽命期（qī）的故（gù）障率-時間曲線分為（wéi）單個（gè）階段：早期故障期、使用（yòng）壽命（mìng）期（偶（ǒu）然（rán）故障期）和耗損期。環境應力篩選起作用的主要（yào）是早期故障期。在環境應力（lì）篩（shāi）選中，通過對產品（pǐn）施加一定的應力，使（shǐ）產品中本來會在壽命早期使用環境應力作用（yòng）下以早期故（gù）障形式暴露出來並（bìng）加以排除，從而使交付（fù）的產品達到或接近規定的（de）可靠性水平。

    產品（pǐn）通過了可靠性鑒定試驗（yàn）僅說明其設計的固有可靠性達到了規定的要求，產品可以投（tóu）入批生產，但不能保證批生產的產品均具有這一可靠性水平。產品樣本通過了可靠性驗收試驗，並不能表明該生產批中所有其他（tā）產品均具有與其相同的可靠性，因為生（shēng）產中引入缺陷是隨機的。因此，環境應力篩選一般不抽樣而應100%進行。

    二（èr）、環境（jìng）應力篩選（xuǎn）是工序

     ESS環境應力篩（shāi）選試驗的目的是通過施加一（yī）種或幾種規定的應力，將製造（zào）過程中引入產品的各種潛在缺陷在出廠前以硬件（jiàn）故障的（de）形式暴露出來並（bìng）加以剔除（chú），以防止其（qí）交付後在使（shǐ）用環（huán）境中變成故障，降低產（chǎn）品的使用可靠性。
    由於製造（zào）裝配過程各個環（huán）節（jiē）都有可能引入（rù）潛在缺陷，因此低組裝等級篩選 不能剔除裝配成高（gāo）組裝等級的過程中引入接（jiē）口方麵的缺陷，而高組裝等級篩選由（yóu）於使用的應力降低又不（bú）能有效剔除低組（zǔ）裝等級製造（zào）過程引入的潛（qián）在缺陷，因此（cǐ）原則上ESS應在製造過程的各個組裝等（děng）級上進行，才能完全剔除各種潛在缺陷。ESS實際上是製造過程中使用的一種剔除製造缺陷的手段，是製造過程檢驗（yàn）工作的延伸，是一種製造工序。
    環境應力篩選施加加速環境（jìng）應力目的是找出產品中的薄弱環節，但不能（néng）損壞好的部分或引入新的缺（quē）陷。選擇所用的環境和應力量值是極其重要的，不能認為產品未來的使用環境是有效的篩選環境。使（shǐ）用環境會使一些缺陷以故障形式析出，但（dàn）往往要在相當長的（de）壽命期內（nèi）慢（màn）慢析出。環境應力篩選使（shǐ）用其量值大於使用（yòng）環境的加速應力，利用這種環（huán）境應力把原來（lái）在產品壽命期（qī）離散析（xī）出的故障在相對很短的時間內集中析出。

    三、環境應力篩選與其他試驗（yàn）的關係

    1、與可靠（kào）性增長和可靠性增長摸底試驗（yàn）的關係
    環境應力篩選一般隻用於揭示並排除早期故（gù）障，使產品的可靠性接近設計的固有可靠性水平。
可靠性增長和增長摸底試驗是通過消除產品中由設計缺陷造成的故障源（yuán）或降低由設計缺陷造（zào）成的故障出現概率，提高產品的固有可靠性（xìng）水平（píng）。

    環境應力篩選與可靠（kào）性增長/增長摸底試（shì）驗的作用如圖3所示。圖3表明，二者改善可靠性（xìng）的模式不同，前者可提高（gāo）使用可靠性，後者（zhě）則（zé）提高固有可靠性。

    2、與可靠性統計試驗的關係
    環境應力篩選是可靠性統計試驗的預處理工藝。任何提交用於可靠性統（tǒng）計試驗的樣本必須經過環境應力篩選。隻有通過環（huán）境應力篩選、消除了早期故障的（de）樣本，其統計結果才能代表真實的可靠性水平。
    3、與批生產驗收的關係
    準備交付驗收的批生產產品應100%地進行環境應力篩（shāi）選，這是因為生產中引入產品的潛在缺陷是隨機（jī）的，即使生產產品的樣本驗收也不能代表該批中每一台產品的早期（qī）故障（zhàng）已排除。
    4、與老（lǎo）練試驗的關係
    老練（liàn）（burn-in)的目的也是為了剔除產品中用常規檢驗手段無法發現的潛在缺陷，以防止這（zhè）些缺陷在（zài）使用（yòng）條件下的應力和時間的作（zuò）用下，使產品出現早期失效或早（zǎo）期故障（zhàng），因（yīn）此老練實際上是（shì）一種早期的ESS工藝。
    老練這一技術，既適用於元器件，也適用於電路板（bǎn） 、組件和電（diàn）子設備。元器件和集（jí）成電路進行老練的條件和方法在其相應的試驗方法中都有明（míng）確規（guī）定，一般（bān）都包括一組（zǔ）高溫-時間要求，其特（tè）點是溫度高，時間長，例如MIL-STD—883E方法1015.9《老練試驗》中（zhōng）規定微（wēi）電子器件S級老練溫度為150攝氏度（dù），時間為120小時。自從美軍標MIL-STD—2164《電子設備環境應力篩選方法（fǎ）》標準頒布後，電子設備剔除早期故障的方法改為（wéi）標準中規定的高效環境應力篩選（xuǎn）方法，1990年美國環境科學（xué）協會頒布的效率更高的《組件（jiàn）環境應力篩選指南》和1988年（nián）美國空軍司（sī）令部頒布的美國空軍R&M2000 ESS指南中又（yòu）規定了（le）電路板和組件的環境應力篩選方法。這三個文件（jiàn）規定的方法可以取代原來電（diàn）路板、電子組件和電子設備的老練方法。
    一旦製定出的高效的ESS方法，就可以取代一直沿用的早期老（lǎo）練技術。應當指出，老練這一技術除了能夠剔除早期故障外，還能起到使電路（lù）和結構（gòu）件穩定（dìng）化的（de）作用，因此在某些情況下仍具有實用價值（zhí）。

    四、環境應力篩選的應用

    1、應用的組裝等級
    環境應力篩選（xuǎn）作為剔除產品製造過程中（zhōng）引入的（de）潛在缺陷的一道（dào）工序，應當納入批生產流程，用於產品的各個組裝等級。
    2、在產品壽命各階段的應用

    環境應力篩選主要用於產品（pǐn）的批生產（chǎn）階段（duàn）和產品使用後的大修中，但（dàn）由於（yú）其具有加速激發產品內部缺陷（xiàn）的能力，研製階段也可使用，其（qí）在產品壽命各階段的應用如圖4所示。

圖4

文章出自： 可靠性雜壇