電子產品環(huán)境應力篩選技術（ESS）
作者：
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編輯：
瑞凱儀器
來源：
m.lagrangecompost.com
發(fā)布日期： 2020.12.17
1、引言
環(huán)境應力篩選技術（ESS）經過一段時間的發(fā)展，現(xiàn)在已經成為很多生產廠家用于剔除批量生產產品早期失效的一種非常有效的工具。
據統(tǒng)計，針對電子行業(yè)的產品，溫度循環(huán)應力被認為是對產品篩選有效的單一應力，這里所說的溫度循環(huán)應力除了溫度的上下限之外，溫度變化速率對篩選起到關鍵的作用。
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、試驗時間
通常，大部分廠家將環(huán)境應力篩選試驗放在整機組裝完成后進行，然后對篩選后的產品進行功能測試，功能正常的產品就直接投放市場。這種做法無疑能夠起到篩選的作用，從而提高產品的使用可靠性。目前市場上就有很多種品牌的環(huán)境應力篩選試驗箱（這里推薦——瑞凱儀器）可以滿足用戶對整機產品進行篩選的要求。從環(huán)境應力篩選試驗箱內部的空氣循環(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，根據環(huán)境應力篩選度的數(shù)學模型，我們知道溫度的上下限值
(Tu、TL)、溫度變化速率（R1、R2)以及試驗時間是主要因素，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品的溫度變化速率，而不是環(huán)境應力篩選試驗箱出風口的溫度變化速率，而我們通常講溫度變化速率為15度/分鐘的試驗箱是指該試驗箱內出風口的溫度變化速率為15度/分鐘，在實際試驗中產品上的溫度變化速率到底有多少應該是可靠性工程師為關心的。怎樣才能使產品上的溫度變化速率與試驗箱內出風口的溫度變化速率一致呢？我們來分析圖a和圖b。
2.2風速、風量、風向和駐留時間
從圖a和圖b可以很清楚看到，風速和風量在環(huán)境應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)境應力篩選試驗箱就能夠達到非常好的篩選效果呢？其實不然。我們再仔細看看圖1~圖3所示試驗箱的結構，作為生產型企業(yè)，一般生產量很大，而產品的篩選要求是100%的篩選，用戶必然希望能夠充分利用試驗箱的內部空間（產品試驗區(qū))，我們試想想，當我們將圖1~圖3所示試驗箱的產品試驗區(qū)塞得滿滿的，產品的篩選效果會好嗎﹖空氣在試驗箱內部怎么可以流通呢﹖根據GB 2423.2-89規(guī)定，拿這種環(huán)境應力篩選試驗箱做篩選試驗時，被測產品的總體積不得超過試驗箱內部容積的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力購買更多的篩選試驗箱，這樣在市場競爭中的價格劣勢就體現(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結合起來呢？
我們再來分析一下，一臺性能好的環(huán)境應力篩選試驗箱。被測產品的體積也在標準要求范圍之內，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）試驗對電子產品的篩選效果好，而作為電子產品來說，影響該產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，產品的外殼即使有損壞也不會影響產品的功能。充其量屬于材料方面的可靠性問題，而溫度循環(huán)試驗對材料可靠性的效果并不明顯，而產品的外殼在整機篩選中存在嚴重的擋風問題，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中拿出來單獨進行環(huán)境應力篩選的話，篩選效果、篩選量和成本投入將有機結合起來了，于是就出現(xiàn)了類似與圖5所示的板卡級產品環(huán)境應力篩選試驗箱。這種試驗箱在產品試驗區(qū)形成均勻水平氣流，與圖1~圖3所示試驗箱的空氣循環(huán)系統(tǒng)相比，其性能和效果均有明顯的區(qū)別。
這種試驗箱的優(yōu)點在于:
1.被試驗產品上的溫度變化速率與箱內出風口的空氣溫度變化速率一致；
2.水平吹風或垂直吹風設計；
3.風量大、風速快，熱交換速度快；
4.產品試驗區(qū)內各點風量一致（均勻性好)；
5.產品試驗區(qū)可以得到充分的利用。
這些特點剛好解決其他類型試驗箱存在的不足。一般來說，板卡級產品的篩選試驗可以當作生產過程中的一道工序，完成板卡組裝后馬上進行篩選試驗是恰當?shù)摹?/span>
4、結束語
當然，要想充分利用該類試驗箱的優(yōu)點，以下幾點還應該注意:
1.合適的夾具，要根據被測產品的特點制訂合適的夾具，同時要考慮電源的接入；
2.被測板卡要方便加電。電應力在ESS試驗中是非常有效的應力之一
3.被測板卡的可測性，為了預防間歇性失效的出現(xiàn)，希望在進行篩選試驗的同時進行實時監(jiān)測。
以上幾點需要在產品的設計階段就加以考慮。所以要想得到理想的篩選效果，必選擇合適的環(huán)境應力篩選試驗箱、設計正確的篩選程序，并在產品的設計階段，考慮產品的可靠性篩選試驗。
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