電子產(chǎn)品環(huán)境應(yīng)力篩選技術(shù)（ESS）
作者：
網(wǎng)絡(luò)
編輯：
瑞凱儀器
來源：
litaoweb.cn
發(fā)布日期： 2020.12.17
1、引言
環(huán)境應(yīng)力篩選技術(shù)（ESS）經(jīng)過一段時(shí)間的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)成為很多生產(chǎn)廠家用于剔除批量生產(chǎn)產(chǎn)品早期失效的一種非常有效的工具。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，針對電子行業(yè)的產(chǎn)品，溫度循環(huán)應(yīng)力被認(rèn)為是對產(chǎn)品篩選有效的單一應(yīng)力，這里所說的溫度循環(huán)應(yīng)力除了溫度的上下限之外，溫度變化速率對篩選起到關(guān)鍵的作用。
2、影響篩選效果的主要因素
2.1溫度的上下限值、溫度變化速率、試驗(yàn)時(shí)間
通常，大部分廠家將環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)放在整機(jī)組裝完成后進(jìn)行，然后對篩選后的產(chǎn)品進(jìn)行功能測試，功能正常的產(chǎn)品就直接投放市場。這種做法無疑能夠起到篩選的作用，從而提高產(chǎn)品的使用可靠性。目前市場上就有很多種品牌的環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)箱（這里推薦——瑞凱儀器）可以滿足用戶對整機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行篩選的要求。從環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)箱內(nèi)部的空氣循環(huán)方式來分，可以分成三種，參考圖1~圖3.
影響篩選效果的因素很多，根據(jù)環(huán)境應(yīng)力篩選度的數(shù)學(xué)模型，我們知道溫度的上下限值
(Tu、TL)、溫度變化速率（R1、R2)以及試驗(yàn)時(shí)間是主要因素，如圖4所示。
值得注意的是，上式中的溫度變化速率指的是被試產(chǎn)品的溫度變化速率，而不是環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)箱出風(fēng)口的溫度變化速率，而我們通常講溫度變化速率為15度/分鐘的試驗(yàn)箱是指該試驗(yàn)箱內(nèi)出風(fēng)口的溫度變化速率為15度/分鐘，在實(shí)際試驗(yàn)中產(chǎn)品上的溫度變化速率到底有多少應(yīng)該是可靠性工程師為關(guān)心的。怎樣才能使產(chǎn)品上的溫度變化速率與試驗(yàn)箱內(nèi)出風(fēng)口的溫度變化速率一致呢？我們來分析圖a和圖b。
2.2風(fēng)速、風(fēng)量、風(fēng)向和駐留時(shí)間
從圖a和圖b可以很清楚看到，風(fēng)速和風(fēng)量在環(huán)境應(yīng)力篩選中對篩選效果的影響非常大。是不是解決了上述因素的環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)箱就能夠達(dá)到非常好的篩選效果呢？其實(shí)不然。我們再仔細(xì)看看圖1~圖3所示試驗(yàn)箱的結(jié)構(gòu)，作為生產(chǎn)型企業(yè)，一般生產(chǎn)量很大，而產(chǎn)品的篩選要求是100%的篩選，用戶必然希望能夠充分利用試驗(yàn)箱的內(nèi)部空間（產(chǎn)品試驗(yàn)區(qū))，我們試想想，當(dāng)我們將圖1~圖3所示試驗(yàn)箱的產(chǎn)品試驗(yàn)區(qū)塞得滿滿的，產(chǎn)品的篩選效果會好嗎﹖空氣在試驗(yàn)箱內(nèi)部怎么可以流通呢﹖根據(jù)GB 2423.2-89規(guī)定，拿這種環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)箱做篩選試驗(yàn)時(shí)，被測產(chǎn)品的總體積不得超過試驗(yàn)箱內(nèi)部容積的1/5。作為企業(yè)來說，既要做到100%的篩選，又要不影響篩選效果，必然投入非常多的財(cái)力購買更多的篩選試驗(yàn)箱，這樣在市場競爭中的價(jià)格劣勢就體現(xiàn)出來，所以大部分企業(yè)就只能舍本求末，進(jìn)行抽樣篩選了。
3、全新的篩選方式
有沒有更好的方法可以讓篩選效果、篩選量和成本投入有機(jī)結(jié)合起來呢？
我們再來分析一下，一臺性能好的環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)箱。被測產(chǎn)品的體積也在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍之內(nèi)，篩選效果是不是非常好呢？
前面我們提到了，溫度循環(huán)（特別是快速溫度變化）試驗(yàn)對電子產(chǎn)品的篩選效果好，而作為電子產(chǎn)品來說，影響該產(chǎn)品功能的部件主要在于電子元器件集中的部件，例如:控制板、功能板、電源板等等，產(chǎn)品的外殼即使有損壞也不會影響產(chǎn)品的功能。充其量屬于材料方面的可靠性問題，而溫度循環(huán)試驗(yàn)對材料可靠性的效果并不明顯，而產(chǎn)品的外殼在整機(jī)篩選中存在嚴(yán)重的擋風(fēng)問題，恰恰是它影響了篩選效果。所以若將控制板、功能板和電源板從整機(jī)中拿出來單獨(dú)進(jìn)行環(huán)境應(yīng)力篩選的話，篩選效果、篩選量和成本投入將有機(jī)結(jié)合起來了，于是就出現(xiàn)了類似與圖5所示的板卡級產(chǎn)品環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)箱。這種試驗(yàn)箱在產(chǎn)品試驗(yàn)區(qū)形成均勻水平氣流，與圖1~圖3所示試驗(yàn)箱的空氣循環(huán)系統(tǒng)相比，其性能和效果均有明顯的區(qū)別。
這種試驗(yàn)箱的優(yōu)點(diǎn)在于:
1.被試驗(yàn)產(chǎn)品上的溫度變化速率與箱內(nèi)出風(fēng)口的空氣溫度變化速率一致；
2.水平吹風(fēng)或垂直吹風(fēng)設(shè)計(jì)；
3.風(fēng)量大、風(fēng)速快，熱交換速度快；
4.產(chǎn)品試驗(yàn)區(qū)內(nèi)各點(diǎn)風(fēng)量一致（均勻性好)；
5.產(chǎn)品試驗(yàn)區(qū)可以得到充分的利用。
這些特點(diǎn)剛好解決其他類型試驗(yàn)箱存在的不足。一般來說，板卡級產(chǎn)品的篩選試驗(yàn)可以當(dāng)作生產(chǎn)過程中的一道工序，完成板卡組裝后馬上進(jìn)行篩選試驗(yàn)是恰當(dāng)?shù)摹?/span>
4、結(jié)束語
當(dāng)然，要想充分利用該類試驗(yàn)箱的優(yōu)點(diǎn)，以下幾點(diǎn)還應(yīng)該注意:
1.合適的夾具，要根據(jù)被測產(chǎn)品的特點(diǎn)制訂合適的夾具，同時(shí)要考慮電源的接入；
2.被測板卡要方便加電。電應(yīng)力在ESS試驗(yàn)中是非常有效的應(yīng)力之一
3.被測板卡的可測性，為了預(yù)防間歇性失效的出現(xiàn)，希望在進(jìn)行篩選試驗(yàn)的同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。
以上幾點(diǎn)需要在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段就加以考慮。所以要想得到理想的篩選效果，必選擇合適的環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)箱、設(shè)計(jì)正確的篩選程序，并在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段，考慮產(chǎn)品的可靠性篩選試驗(yàn)。
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