電子產(chǎn)品ESS環(huán)境應(yīng)力篩選測(cè)試規(guī)范
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發(fā)布日期： 2021.09.28
一、目的
ESS（環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)
）是用在生產(chǎn)小批量階段，是生產(chǎn)工藝驗(yàn)證的一個(gè)環(huán)節(jié)，旨在驗(yàn)證生產(chǎn)工藝的一致性、穩(wěn)定性是否滿足大批量生產(chǎn)要求；通過(guò)ESS工作發(fā)現(xiàn)早期失效個(gè)體，并通過(guò)失效分析、改進(jìn)、再驗(yàn)證，使產(chǎn)品批量生產(chǎn)工藝穩(wěn)定性達(dá)到研發(fā)預(yù)期，產(chǎn)品發(fā)貨后早期失效率低。
二、概述
產(chǎn)品的可靠性是設(shè)計(jì)出來(lái)的，但實(shí)際使用中產(chǎn)品表現(xiàn)出來(lái)的可靠性與預(yù)期有較大偏差，產(chǎn)品個(gè)體之間也有較大偏差﹔原因就是在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，來(lái)料存在不一致性，生產(chǎn)工藝存在不一致性，設(shè)備狀況差異，操作者的技術(shù)水平和責(zé)任心，質(zhì)量檢驗(yàn)和管理差異等；這些差異造成產(chǎn)品存在或多或少的缺陷或隱患，明顯的缺陷可以通過(guò)常規(guī)的檢驗(yàn)和測(cè)試手段加以剔除，而潛在的缺陷僅僅靠常規(guī)手段難以剔除，在產(chǎn)品使用過(guò)程中，存在潛在缺陷的產(chǎn)品往往會(huì)轉(zhuǎn)化成早期故障，即在產(chǎn)品發(fā)貨1年左右的時(shí)間內(nèi)，故障率偏高。
ESS工藝流程就是設(shè)法剔除由原材料、不良元器件、工藝缺陷和其他原因造成的早期失效，從而提高產(chǎn)品的可靠性。
本文主要介紹ESS原理，并且把ORT（持續(xù)可靠度測(cè)試）工藝也并入此規(guī)范，因?yàn)檫@個(gè)工藝流程也是使用環(huán)境應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行抽檢或全檢。也是生產(chǎn)工藝驗(yàn)證的一個(gè)環(huán)節(jié)。
三、適用范圍
1、新產(chǎn)品
新開(kāi)發(fā)產(chǎn)品小批量階段。
2、變更產(chǎn)品
變更產(chǎn)品，分為產(chǎn)品設(shè)計(jì)變更和器件變更，由研發(fā)和測(cè)試評(píng)估是否需要做ESS篩選；重要變更建議做，如開(kāi)關(guān)電源、處理器、驅(qū)動(dòng)電路、功率模塊、PCB廠家、貼片工藝等重要變更。
3、量產(chǎn)產(chǎn)品
批量較大、持續(xù)生產(chǎn)產(chǎn)品，定期抽檢。
四、引用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范
GBT 2423.22-2012中華人民共和國(guó)國(guó)標(biāo)環(huán)境試驗(yàn)第2部分:試驗(yàn)方法，試驗(yàn)N:溫度變化
可靠性試驗(yàn)技術(shù)
GBT 16439-2009交流伺服系統(tǒng)通用技術(shù)條件
GB/T 12668-2006調(diào)速電氣傳動(dòng)系統(tǒng)
GJB/ 34-93電子產(chǎn)品定量環(huán)境應(yīng)力篩選指南
五、定義
1、ESS
ESS（Environment Stress
Screen環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)）是一種工藝手段，是通過(guò)向電子電產(chǎn)品施加合理的環(huán)境應(yīng)力和電應(yīng)力在生產(chǎn)早期階段該階段的檢測(cè)成本），將其內(nèi)部的潛缺陷加速變成故障，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，采用的應(yīng)力環(huán)境不能超過(guò)產(chǎn)品電子和機(jī)械性能的極限，應(yīng)力環(huán)境水平必需是適當(dāng)?shù)摹?/span>
2、ORT
ORT（Ongoing Reliabilitytest，持續(xù)可靠度測(cè)試），產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中持續(xù)抽測(cè)，確認(rèn)生產(chǎn)工藝是否持續(xù)穩(wěn)定，來(lái)料是否存在缺陷，通過(guò)測(cè)試把潛在缺陷激發(fā)成故障，從而提高產(chǎn)品可靠性。
3、可靠度
可靠度為產(chǎn)品在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，規(guī)定的條件下，完成規(guī)定功能成功的概率。
可靠度函數(shù)可用關(guān)于時(shí)間t的函數(shù)表示，可表示為∶
R（t）=P（T>t），其中，t為規(guī)定的時(shí)間，T表示產(chǎn)品的壽命
由可靠度的定義可知R（t）描述了產(chǎn)品在（0，t）時(shí)間內(nèi)完好的概率且R（0）=1，R（+oo）=0。
舉例∶某型號(hào)變頻器10000臺(tái)同時(shí)工作，1年內(nèi)發(fā)生了25次故障，t=1年
R（1年）=（10000-25）/10000*=0.9975，第365天時(shí)，產(chǎn)品的可靠度為0.9975，即這個(gè)時(shí)候任意一臺(tái)變頻器完成工作的概率的99.75%。
4、置信度
置信度也稱置信水平，在統(tǒng)計(jì)學(xué)中，一個(gè)概率樣本的置信區(qū)間（Confidenceinterval）是對(duì)這個(gè)樣本的某個(gè)總體參數(shù)的區(qū)間估計(jì)。置信區(qū)間展現(xiàn)的是這個(gè)參數(shù)的真實(shí)值有一定概率落在測(cè)量結(jié)果的周圍的程度。置信區(qū)間給出的是被測(cè)量參數(shù)的測(cè)量值的可信程度，即前面所要求的“一定概率”。這個(gè)概率被稱為置信水平。
5、HASS
HASS（HighlyAcceleratedStressScreen）高加速應(yīng)力篩選，通常使用HALT/HASS專用設(shè)備，HASS是ESS的一個(gè)分支，效果好，效率，費(fèi)用貴。
六、ESS基本特性
1）其目的是剔除早期故障﹔
2）應(yīng)力可以大于產(chǎn)品實(shí)際使用條件，如振動(dòng)、高低溫等，但不能超出設(shè)計(jì)極限，如器件的溫度上下限，電應(yīng)力的上下限等；
3）應(yīng)對(duì)所有產(chǎn)品進(jìn)行﹔
4）不超出產(chǎn)品的失效機(jī)理；
5）不能代替設(shè)計(jì)階段的摸底、型式試驗(yàn)，試驗(yàn)?zāi)康牟煌粋€(gè)是設(shè)計(jì)能力驗(yàn)證，一個(gè)是工藝水平驗(yàn)證。
七、ESS樣本選取
篩選合格的可以發(fā)貨，不合格的整改，參考選取規(guī)則C=1-R'n，根據(jù)計(jì)算可參考下表，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中可根據(jù)測(cè)試條件適當(dāng)增減。
八、測(cè)試應(yīng)力
1、各種篩選應(yīng)力效果對(duì)比
2、常用典型ESS應(yīng)力激發(fā)故障分析
3、應(yīng)力選擇
A、一般應(yīng)用場(chǎng)景，測(cè)試應(yīng)力選擇溫度循環(huán)，如一般電梯產(chǎn)品、伺服產(chǎn)品，但小批量試制推薦振動(dòng)+溫度循環(huán)篩選，即HASS篩選；推薦的HASS應(yīng)力選擇規(guī)則如下（參數(shù)需要參考HALT測(cè)試結(jié)果）表3HASS參數(shù)選取
B、產(chǎn)品使用時(shí)存在振動(dòng)的產(chǎn)品篩選應(yīng)力考慮增加循環(huán)數(shù)；
C、考慮資源與成本，一般篩選可以考慮使用溫度循環(huán)試驗(yàn)箱（快速溫變?cè)囼?yàn)箱）做溫度循環(huán)篩選，溫度變化速率1℃/min，高溫低溫各停留30分鐘，高溫選擇70℃，低溫選擇-40°℃，4個(gè)循環(huán)﹔
九、試驗(yàn)流程方法
結(jié)合公司現(xiàn)有生產(chǎn)流程圖，繪制HASS流程圖如下︰
十、注意事項(xiàng)
1）篩選合格的產(chǎn)品需要入庫(kù)發(fā)貨，領(lǐng)用和測(cè)試要注意保護(hù)產(chǎn)品，如外觀保護(hù)，ESD防護(hù)，測(cè)試中保證產(chǎn)品接地良好，操作帶靜電手套，搬運(yùn)存放要用防靜電周轉(zhuǎn)箱；
2）測(cè)試完要經(jīng)過(guò)生產(chǎn)驗(yàn)證后再入庫(kù)，比如變頻器生產(chǎn)中的負(fù)載測(cè)試，測(cè)試合格后再入庫(kù)，如果ESS時(shí)用的測(cè)試平臺(tái)就是生產(chǎn)的負(fù)載臺(tái)，這一步就忽略。
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