一、基本概念

    1、環(huán)境應(yīng)力篩選的目的
     環(huán)境應(yīng)力篩選的目的是通過向產(chǎn)品施加合理的環(huán)境應(yīng)力，將其內(nèi)部的潛在缺陷加速變成故障，并加以發(fā)現(xiàn)和排除的過程，其目的是剔除產(chǎn)品的早期故障。
    環(huán)境應(yīng)力的篩選效果主要取決于施加的環(huán)境應(yīng)力和檢測(cè)儀表的能力。施加應(yīng)力的大小決定了能否將潛在的缺陷變?yōu)楣收希粰z測(cè)能力的大小決定可能否將已被應(yīng)力加速變成故障的潛在缺陷找出來。
    2、環(huán)境應(yīng)力篩選的種類

    環(huán)境應(yīng)力篩選通常有常規(guī)篩選、定量篩選和高加速應(yīng)力篩選3種。

    （1）常規(guī)篩選
    常規(guī)篩選是指不要求篩選結(jié)果與產(chǎn)品可靠性目標(biāo)和成本閾值建立定量關(guān)系得篩選。篩選所用的方法是憑經(jīng)驗(yàn)確定的。篩選中不估計(jì)產(chǎn)品中引入的缺陷數(shù)量，對(duì)篩選效果好壞和費(fèi)用合理性不做定量分析，僅以能篩選出早期故障為目標(biāo)。篩選后的產(chǎn)品不一定達(dá)到故障率恒定階段。如圖1所示，常規(guī)篩選的結(jié)果，產(chǎn)品的故障率不可能到達(dá)F點(diǎn)，而是其他點(diǎn)。
    （2）定量篩選
    定量篩選是指要求篩選的效果和成本與產(chǎn)品的可靠性目標(biāo)和現(xiàn)場(chǎng)的故障修理費(fèi)用之間建立定量關(guān)系得篩選。
定量篩選的主要變量是引入缺陷密度、篩選檢出度、析出量或殘留缺陷密度。引入缺陷密度取決于制造過程中從元器件和制造工藝兩個(gè)方面引入產(chǎn)品中的潛在缺陷數(shù)量；篩選檢出度取決于篩選用的應(yīng)力把引入的潛在缺陷加速發(fā)展成為故障的能力和所用的檢測(cè)儀表將這些故障檢出的能力；析出量或殘留缺陷密度則取決于引入缺陷密度和篩選檢出度。
    定量篩選是通過定量地選擇所用應(yīng)力的強(qiáng)度和檢測(cè)儀表的檢測(cè)率，使通過篩選析出并能檢出故障的能力達(dá)到這樣的水平，正好把計(jì)算得到的制造過程引入的產(chǎn)品的缺陷全部剔除，從而使產(chǎn)品的早期故障率達(dá)到規(guī)定的定量目標(biāo)值，即圖1中的F點(diǎn)。定量篩選的應(yīng)用需要元器件和工藝的缺陷率數(shù)據(jù)正確，而且計(jì)算和調(diào)節(jié)過程繁雜。
    （3）高加速應(yīng)力篩選

    高加速應(yīng)力篩選（HASS)是今年來在高加速壽命試驗(yàn)（HALT)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的 一種新的篩選。這種方法的特點(diǎn)是使用的應(yīng)力大，需要的時(shí)間短。與常規(guī)篩選和定量篩選不同，高加速應(yīng)力篩選的應(yīng)力要根據(jù)研制階段應(yīng)用HALT得到的產(chǎn)品工作極限和破壞極限來確定。HASS應(yīng)力范圍與常規(guī)篩選應(yīng)力范圍的比較如圖2所示。

    3、環(huán)境應(yīng)力篩選的作用
    環(huán)境應(yīng)力篩選的作用可用浴盆曲線加以說明。從圖1中可以看出，產(chǎn)品壽命期的故障率-時(shí)間曲線分為單個(gè)階段：早期故障期、使用壽命期（偶然故障期）和耗損期。環(huán)境應(yīng)力篩選起作用的主要是早期故障期。在環(huán)境應(yīng)力篩選中，通過對(duì)產(chǎn)品施加一定的應(yīng)力，使產(chǎn)品中本來會(huì)在壽命早期使用環(huán)境應(yīng)力作用下以早期故障形式暴露出來并加以排除，從而使交付的產(chǎn)品達(dá)到或接近規(guī)定的可靠性水平。

    產(chǎn)品通過了可靠性鑒定試驗(yàn)僅說明其設(shè)計(jì)的固有可靠性達(dá)到了規(guī)定的要求，產(chǎn)品可以投入批生產(chǎn)，但不能保證批生產(chǎn)的產(chǎn)品均具有這一可靠性水平。產(chǎn)品樣本通過了可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)，并不能表明該生產(chǎn)批中所有其他產(chǎn)品均具有與其相同的可靠性，因?yàn)樯a(chǎn)中引入缺陷是隨機(jī)的。因此，環(huán)境應(yīng)力篩選一般不抽樣而應(yīng)100%進(jìn)行。

    二、環(huán)境應(yīng)力篩選是工序

     ESS環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)的目的是通過施加一種或幾種規(guī)定的應(yīng)力，將制造過程中引入產(chǎn)品的各種潛在缺陷在出廠前以硬件故障的形式暴露出來并加以剔除，以防止其交付后在使用環(huán)境中變成故障，降低產(chǎn)品的使用可靠性。
    由于制造裝配過程各個(gè)環(huán)節(jié)都有可能引入潛在缺陷，因此低組裝等級(jí)篩選 不能剔除裝配成高組裝等級(jí)的過程中引入接口方面的缺陷，而高組裝等級(jí)篩選由于使用的應(yīng)力降低又不能有效剔除低組裝等級(jí)制造過程引入的潛在缺陷，因此原則上ESS應(yīng)在制造過程的各個(gè)組裝等級(jí)上進(jìn)行，才能完全剔除各種潛在缺陷。ESS實(shí)際上是制造過程中使用的一種剔除制造缺陷的手段，是制造過程檢驗(yàn)工作的延伸，是一種制造工序。
    環(huán)境應(yīng)力篩選施加加速環(huán)境應(yīng)力目的是找出產(chǎn)品中的薄弱環(huán)節(jié)，但不能損壞好的部分或引入新的缺陷。選擇所用的環(huán)境和應(yīng)力量值是極其重要的，不能認(rèn)為產(chǎn)品未來的使用環(huán)境是有效的篩選環(huán)境。使用環(huán)境會(huì)使一些缺陷以故障形式析出，但往往要在相當(dāng)長(zhǎng)的壽命期內(nèi)慢慢析出。環(huán)境應(yīng)力篩選使用其量值大于使用環(huán)境的加速應(yīng)力，利用這種環(huán)境應(yīng)力把原來在產(chǎn)品壽命期離散析出的故障在相對(duì)很短的時(shí)間內(nèi)集中析出。

    三、環(huán)境應(yīng)力篩選與其他試驗(yàn)的關(guān)系

    1、與可靠性增長(zhǎng)和可靠性增長(zhǎng)摸底試驗(yàn)的關(guān)系
    環(huán)境應(yīng)力篩選一般只用于揭示并排除早期故障，使產(chǎn)品的可靠性接近設(shè)計(jì)的固有可靠性水平。
可靠性增長(zhǎng)和增長(zhǎng)摸底試驗(yàn)是通過消除產(chǎn)品中由設(shè)計(jì)缺陷造成的故障源或降低由設(shè)計(jì)缺陷造成的故障出現(xiàn)概率，提高產(chǎn)品的固有可靠性水平。

    環(huán)境應(yīng)力篩選與可靠性增長(zhǎng)/增長(zhǎng)摸底試驗(yàn)的作用如圖3所示。圖3表明，二者改善可靠性的模式不同，前者可提高使用可靠性，后者則提高固有可靠性。

    2、與可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的關(guān)系
    環(huán)境應(yīng)力篩選是可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的預(yù)處理工藝。任何提交用于可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的樣本必須經(jīng)過環(huán)境應(yīng)力篩選。只有通過環(huán)境應(yīng)力篩選、消除了早期故障的樣本，其統(tǒng)計(jì)結(jié)果才能代表真實(shí)的可靠性水平。
    3、與批生產(chǎn)驗(yàn)收的關(guān)系
    準(zhǔn)備交付驗(yàn)收的批生產(chǎn)產(chǎn)品應(yīng)100%地進(jìn)行環(huán)境應(yīng)力篩選，這是因?yàn)樯a(chǎn)中引入產(chǎn)品的潛在缺陷是隨機(jī)的，即使生產(chǎn)產(chǎn)品的樣本驗(yàn)收也不能代表該批中每一臺(tái)產(chǎn)品的早期故障已排除。
    4、與老練試驗(yàn)的關(guān)系
    老練（burn-in)的目的也是為了剔除產(chǎn)品中用常規(guī)檢驗(yàn)手段無法發(fā)現(xiàn)的潛在缺陷，以防止這些缺陷在使用條件下的應(yīng)力和時(shí)間的作用下，使產(chǎn)品出現(xiàn)早期失效或早期故障，因此老練實(shí)際上是一種早期的ESS工藝。
    老練這一技術(shù)，既適用于元器件，也適用于電路板 、組件和電子設(shè)備。元器件和集成電路進(jìn)行老練的條件和方法在其相應(yīng)的試驗(yàn)方法中都有明確規(guī)定，一般都包括一組高溫-時(shí)間要求，其特點(diǎn)是溫度高，時(shí)間長(zhǎng)，例如MIL-STD—883E方法1015.9《老練試驗(yàn)》中規(guī)定微電子器件S級(jí)老練溫度為150攝氏度，時(shí)間為120小時(shí)。自從美軍標(biāo)MIL-STD—2164《電子設(shè)備環(huán)境應(yīng)力篩選方法》標(biāo)準(zhǔn)頒布后，電子設(shè)備剔除早期故障的方法改為標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的高效環(huán)境應(yīng)力篩選方法，1990年美國環(huán)境科學(xué)協(xié)會(huì)頒布的效率更高的《組件環(huán)境應(yīng)力篩選指南》和1988年美國空軍司令部頒布的美國空軍R&M2000 ESS指南中又規(guī)定了電路板和組件的環(huán)境應(yīng)力篩選方法。這三個(gè)文件規(guī)定的方法可以取代原來電路板、電子組件和電子設(shè)備的老練方法。
    一旦制定出的高效的ESS方法，就可以取代一直沿用的早期老練技術(shù)。應(yīng)當(dāng)指出，老練這一技術(shù)除了能夠剔除早期故障外，還能起到使電路和結(jié)構(gòu)件穩(wěn)定化的作用，因此在某些情況下仍具有實(shí)用價(jià)值。

    四、環(huán)境應(yīng)力篩選的應(yīng)用

    1、應(yīng)用的組裝等級(jí)
    環(huán)境應(yīng)力篩選作為剔除產(chǎn)品制造過程中引入的潛在缺陷的一道工序，應(yīng)當(dāng)納入批生產(chǎn)流程，用于產(chǎn)品的各個(gè)組裝等級(jí)。
    2、在產(chǎn)品壽命各階段的應(yīng)用

    環(huán)境應(yīng)力篩選主要用于產(chǎn)品的批生產(chǎn)階段和產(chǎn)品使用后的大修中，但由于其具有加速激發(fā)產(chǎn)品內(nèi)部缺陷的能力，研制階段也可使用，其在產(chǎn)品壽命各階段的應(yīng)用如圖4所示。

圖4

文章出自： 可靠性雜壇