环境应力筛选定义(精选)
电子通讯设备环境应力筛选ESS规定
电子通讯设备环境应力筛选ESS规定前言本标准规定电子通讯产品环境应力筛选的要求,包括环境应力条件,暴露持续时间,试验,试验设备的工作要求和针对缺陷要采取的措施,以及试验文件的编写要求。
1 范围本标准适用于DXC公司电子组件（PCB板），模块，分机组合及小型设备的环境应力筛选（ESS）。
2. 引用标准GJB 450 装备研制与生产的可靠性通用大纲GJB 1032 电子产品环境应力筛选方法GJB 451 可靠性、维修性术语3.名词术语3．1 环境应力筛选在电子产品上施加随机振动及温度循环应力，以鉴别和剔除产品工艺和元件引起的早期故障的一种工序或方法。
3．2 环境应力筛选故障在环境应力筛选试验中由产品工艺缺陷或元件缺陷引起的故障。
3．3 筛选度（screening strength,简称SS）某种筛选方法能将针对性的缺陷激发出来的概率。
4.环境应力筛选（ESS）的目的与手段4．1 ESS目的环境应力筛选作为一种工艺流程，是针对产品早期失效中出现的故障模式而进行的，它的目的在于检测和剔除元器件漏检、漏筛的缺陷和生产工序中引入的潜在缺陷，因此说ESS 是一种工艺手段，ESS所揭示的缺陷不能完全用来说明设计的不足。
4．2 ESS手段环境应力筛选为了在短时间内析出最多的缺陷，通常采用加速环境应力来激发故障。
ESS 手段包括高温老化、温度循环、温冲、扫频正弦振动、随机振动及综合手段（温度循环加随机振动），各种筛选手段效果见图1。
为有效达到ESS目的，我们选用了快速温变的温度循环和随机振动，因为这两种手段可剔除大部分可暴露缺陷。
5一般要求5.1 环境应力筛选对象研制开发阶段和批生产的产品（除特殊指明不做外）均要全部进行环境应力筛选。
在电子设备的开发、制造过程中，会引入新的缺陷。
在设计阶段，主要是由于设计临界产生潜在缺陷，在采购的原材料与器件中也不可避免地存在漏检、漏筛的隐患，制造过程中则可能因工艺上超出应力范围或临界而引入缺陷，在测试和可靠性试验中则有可能漏检、重复检验或缺陷不明显使缺陷未能查出，也有不适当的测试损坏器件、产品的情况存在。
环境应力筛选试验(ESS)
综合环境试验中，产品需要在模拟的复杂环境条件下进行测试，以检测其对各种环境因素的适应性和性能稳定性。 这种试验可以更真实地模拟产品在实际使用中可能遇到的各种环境条件，从而更准确地评估产品的可靠性和性能。
03
ESS试验步骤
试验前准备
确定试验目的
明确ESS试验的目标，是为了筛选出性 能稳定的电子产品，还是为了评估产品
详细描述
湿度试验通常在一定的湿度条件下进行，以检测产品对潮湿 环境的适应性和性能稳定性。该试验可以检测出因湿度引起 的腐蚀、电路短路、机械结构卡滞等问题，从而排除潜在的 故障和缺陷。
综合环境试验
总结词
综合环境试验是一种结合了多种环境因素（如温度、湿度、压力等）的应力筛选试验，用于全面评估产品的适应 性和可靠性。
的可靠性。
设计试验方案
根据试验目的和样品特性，设计合适 的ESS试验方案，包括试验条件、试
验步骤、试验周期等。
选择试验样品
根据试验目的，选择具有代表性的试 验样品，确保样品的数量和品质满足 要求。
准备试验设备
根据试验方案，准备相应的试验设备 和测试工具，确保设备精度和可靠性。
施加环境应力
温度应力
湿度应力
试验的可重复性与再现性
试验条件控制
为了确保试验的可重复性和再现 性，需要对试验条件进行严格控 制，包括温度、湿度、气压等环 境因素。
标准化操作流程
制定标准化的操作流程，确保试 验过程中的每一步都符合规范要 求，减少人为误差。
第三方验证
邀请第三方机构对试验结果进行 验证，以确保试验结果的准确性 和可靠性。
振动应力
通过控制温度变化，模拟产 品在不同温度下的工作状态， 检查产品的耐温性能和稳定 性。
gjb环境应力筛选大纲
GJB（国军标）环境应力筛选大纲是中国国防军工领域中的一项标准，用于指导军工产品的环境应力筛选测试和评估。
这些测试旨在确保军事装备在各种极端环境条件下的可靠性和稳定性。
以下是一个通常用于GJB环境应力筛选的大纲概述，但具体的测试要求可能会根据特定项目和产品的要求而有所不同：1. **引言和范围**：- 这一部分通常会介绍大纲的背景、目的和适用范围。
2. **术语和定义**：- 定义了在大纲中使用的术语和相关概念，以确保标准的一致性和理解。
3. **测试条件**：- 描述了进行环境应力筛选测试时的一般条件，包括温度范围、湿度、振动等。
4. **测试目的**：- 详细说明了为什么需要进行环境应力筛选测试，以及测试的具体目标和预期结果。
5. **测试项目**：- 列出了各种测试项目，这些项目包括温度循环、湿热循环、振动、冷冻、高温等。
每个测试项目都会详细描述其测试条件和参数。
6. **测试设备和仪器**：- 说明了用于执行测试的设备、仪器和测量工具的要求和规格。
7. **样品准备**：- 描述了进行测试前对样品进行的准备工作，包括样品的选择、标记和安装。
8. **测试程序**：- 提供了执行每个测试项目的具体步骤和程序，包括开始测试、监测和记录数据、结束测试等。
9. **测试报告**：- 描述了测试报告的内容和格式要求，包括记录的数据、测试结果、评估和建议。
10. **安全注意事项**：- 提供了在进行环境应力筛选测试时应遵守的安全规定和注意事项。
11. **附录**：- 可能包含额外的参考信息、标准或数据表格等。
请注意，GJB环境应力筛选大纲是一份具体的标准文件，其内容和细节可能会随时间和特定项目的要求而有所修改和更新。
因此，在进行环境应力筛选测试时，应始终参考最新的GJB标准文档以确保符合最新的要求。
此外，对于特定项目，还可能会有其他定制化的测试要求和程序。
ESS(环境应力筛选)概述
系统 -55~+70℃ -40~+65℃ -40~+50℃
表 6-2 硬品 电路板 单机
温度循环筛选温度变化率建议规格
最大
一般
最小
35℃/min
10℃/min
5℃/min
10℃/min
5℃/min
5℃/min
中国可靠性网
系统
10℃/min
5℃/min
根据美国环境科学学会在 1981 年及 1984 年所分别发表的环境应力筛选有 效性报告，在各种常用的筛选应力中，按其筛选效率加以比较，依次为温度循环、 随机振动、高温、电性应力、热冲击、定频正弦振动、低温、正弦扫描振动、复 合环境、机械冲击、湿度、加速度、高度，其中温度循环和随机振动的效率最佳， 如图 6-7 所示。就温度循环与随机振动所筛出的疵病加以比较，温度循环约占 77%~79%，随机振动则为 21%~23%。
事实上筛选(screening)是历史相当老的品管技术，广义的筛选应包括传 统的品管筛选、铸造件(金属、火工)的非破坏检验(non-destructive testing, NDT)(如 X 光、超音波等)、以及高压容器的耐压试验(proof pressure test)，所有这些方法 都是对试件施加「应力(stress)」，使利用普通检验方法无测得之潜存疵病提前暴 露出来，能够轻易的发现而将之剔除，达到管制质量的目的。 只是在今日广用电子设计的时代，所使用的应力以「环境应力(environmental stress)」的功效特别突出，在 1979 年以后在可靠度工作范围渐成一独立的领域。
环境应力筛选技术在国内虽然不算新鲜，但是一般电子工业厂商在引进及 应用环境应力筛选时，其进展不仅相当缓慢，甚至还多少遭遇到一些痛苦经验， 这种情形主要的原因在于对环境应力筛选的内涵不了解所造成的。 4.2 ESS 之基本原理
环境应力筛选概要
2018/8/11
环境应力筛选的方法介绍
2018/8/11
环境应力筛选的方法介绍
设计方法：
确定产品工作环境 确定产品在这种环境下所用元器件及材料的性能 防潮湿设计、防盐雾和腐蚀设计、防霉菌设计、抗冲击、振动和 噪声设计、电子设备抗辐射设计、热设计、等等
不止一个方向 每个方向 5 min 20 ~2000Hz 频率 2 功率谱密度 0.04g /Hz
2018/8/11
环境应力筛选的方法介绍
电磁振动试验机
环境应力筛选的方法介绍
机械冲击试验台
1）试验条件
半正弦：加速度15g ~ 600g； 脉冲宽度：2 ms ~ 40ms ；
2）机台信息
① 冲击台尺寸：60 cm x 60 cm ； 螺孔间距：10 cm 孔径 M10 ； ② 最大承重：100 Kg
内/外部目检（封帽前）：封装前后目视检查有无问题； 老练筛选：根据失效率特征（浴盆曲线），使器件在一定的温度 下工作一段时间； 温度循环：高低循环环境下放置一段时间 检漏：密封性检查，氦质谱细检、氟油初检 ......
开帽目检：打开封装目视检查 芯片剪切强度试验： 变频振动试验：变频振动循环环境下放置一段时间
ESS的效果主要取决于施加的环境应力和检测仪表 的能力。施加应力的大小决定了能否将潜在缺陷变 为故障；检测能力的大小决定了能否将已被应力加 速变成故障的潜在缺陷找出来。
2018/8/11
环境应力筛选的原理
目的：
产品失效盆浴曲线
淘汰有缺陷的器件： 材料缺陷、工艺缺陷 、设备状况等因素引 入； 根据使用要求，筛去 不符合的器件：寿命 、使用环境，如温度 、辐射、振动等
环境应力筛选试验介绍
环境应力筛选的基本原理
PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建
环境应力筛选的基本原理
环境应力筛选的目的就是要筛除其 中的早夭及畸形群体部份，而保留正常 的主群体。
何为环境应力筛选提早剔除早夭期失效即降低使用时的失效率提高mtbf或可靠度增强使用者的信心在研发阶段协助早期发现设计问题提高设计可靠度缩短研发进程确认具有潜伏性缺陷的零组件降低较高产品组合层次失效维修或报废的概率减低延误节省产品制造和维修整体成本发掘生产人员不熟练或疏忽所造成的工艺不良经过ess的产品在顾客手中使用时的失效率较低可提高顾客对公司产品的信心这是一种无形却非常重要的效ess的效益pdf文件使用试用版本创建www
何为环境应力筛选
在研发阶段协助早期发现 设计问题提高设计可靠度 缩短研发进程
提早剔除早夭期失效 即降低使用时的失效率 提高MTBF 或可靠度 增强使用者的信心
发掘生产人员 不熟练或疏忽 所造成的工艺不良
ESS 的效益
确认具有潜伏性 缺陷的零组件
经过ESS的产品在顾客手 中使用时的失效率较低，可提 高顾客对公司产品的信心，这 是一种无形却非常重要的效 益。
PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建
引言
在生产过程中,如何进行严格的质量控制或 通过什么样的试验,可以达到或接近设计的固有 可靠性水平,就成为大家极为关注的问题。
借鉴国内外经验和实践证明, 环境应力筛选 对剔除产品潜在的缺陷非常有效，为企业带来的 效益远超为筛选付出的代价，是产品创优的重要 手段。
何为环境应力筛选
环境应力筛选试验(ESS)
湿度试验
通过模拟产品在不同湿度条件下的表现，检 测产品的防潮、防霉等性能。
振动试验
通过模拟产品在不同振动条件下的表现，检 测产品的抗震、抗冲击等性能。
02
ESS试验的步骤
试验前准备
确定试验目的
明确ESS试验的目标，是为了筛选出性 能稳定的电子产品，还是为了评估产品
的可靠性。
制定试验计划
根据产品特性和试验要求，制定详细 的试验计划，包括试验条件、试验周
试验方法的改进
不断改进和优化ESS试验方法，以提高试验 的可靠性和可重复性，为产品的质量控制提 供更准确的数据支持。
应用拓展
新领域的应用
随着ESS试验技术的发展，其应用领 域将不断拓展，包括新材料、新能源、 生物医学等领域，为新产品的研发和 质量控制提供有力支持。
复杂环境模拟
多应力联合作用
研究多应力联合作用对产品性能的影 响，为产品的优化设计提供依据。
期、样品数量等。
选择试验设备
根据试验目的和试验要求，选择适合 的环境应力筛选设备，如温度循环设 备、湿度试验箱等。
准备样品
按照试验计划准备足够数量的待测样 品，确保样品状态良好，符合试验要 求。
施加环境应力
温度应力施加 湿度应力施加 压力应力施加 振动应力施加
根据试验计划，将样品暴露在高温和低温环境下，模拟产品在 实际使用中可能遇到的高温和低温条件。
电子产品
电子产品在生产过程中会受到各种环境因素的影响，如温度、湿度、振动等，这些因素可能导致产品 性能不稳定或出现故障。通过环境应力筛选试验，可以检测电子产品在各种环境条件下的性能表现， 确保产品的可靠性和稳定性。
环境应力筛选试验在电子产品领域的应用非常广泛，包括手机、电脑、电视、音响等各类电子产品的 生产和研发阶段。通过试验，可以发现并解决潜在的设计和生产问题，提高产品的质量和用户体验。
环境应力筛选试验(ESS)
综合应力筛选效果
Product Failure Domain 产品缺陷范围
Vibration
Thermal-Cycling
Burn-in
Power cycling, Electromigration电迁移
ESS的主要方法
ESS应该贯穿于产品的整个寿命阶段。
传统的ESS方法： Burn-in带电加温，或者称之为老化试验，让产品 在一定的应力条件下工作一段时间 Temperature Cycling温度循环 Vibration振动 Shock冲击
ESS的意义
Find
Defects Technical Benefits Quality and Reliability Benefits Financial Bene寿命周期的
1/15，所以做完HASS试验后，产品可放心出 货；HASS也同样是找到问题，，找到正确 处理方式，更改设计； HASS应用于产品制程阶段； HASS的主要内容：
振动与温度变换的综合循环（每个过程2-5小时）
POS试验
POS试验主要应用于产品设计开发阶段
在HALT时单点温度一般停留15分钟，单点振
动一般停留10分钟；
HASS试验
HASS是为消除生产过程中的产品的缺陷的一种筛 选过程。要求100%的产品参加筛选； HASS不采用应力步进施加的方法，而是选用比使 用中高得多的恒定的环境应力和电应力，在短时间 内激发出产品的可能的缺陷； HASS是发现产品生产过程中的工艺故障，HASS的 温度取值一般是HALT临界点的80%，振动和温变 取值一般是HALT临界点的50%；
当前方法：
HALT (High Accelerate Life Test)高加速寿命试
温度循环应力筛选
温度循环应力筛选应力筛选(Environmental Stress Screening，简称ESS)说明：应力筛选是产品在设计强度极限下，运用加速技巧外加环境应力，如：预烧(burn in)、温度循环(temperature cycling)、随机振动(random vibration)、开闭循环(power cycle)..等方法，透过加速应力来使潜存于产品的瑕疵浮现[潜在零件材料瑕疵、设计瑕疵、制程瑕疵、工艺瑕疵]，以及消除电子或机械类残留应力，还有消除多层电路板间的杂散电容，将澡盆曲线里面的早夭期阶段的产品事先剔除与修里，使产品透过适度的筛选，保存澡盆曲线的正常期与衰退期的产品，以避免该产品于使用过程中，受到环境应力的考验时而导致失效，造成不必要的损失，虽然使用ESS应力筛选会增加成本与时间，但是对于提高产品出货良率与降低返修次数，有显著的效果，对于总成本反而会降低，另外客户信任度也会有所提升，一般针对于电子零件的应力筛选方式有预烧、温度循环、高温、低温，PCB印刷电路板的应力筛选方式为温度循环，针对于电子成本的的应力筛选为：通电预烧、温度循环、随机振动，另外应力筛本身是一种制程阶段的过程，而不是一种试验，筛选是100％对产品进行的程序。
应力筛选适用产品阶段：研发阶段、批量生产阶段、出厂前(筛选试验可以在组件、器件、连接器等产品或整机系统中进行，根据要求不同可以有不同的筛选应力)应力筛选比较：a.恒定高温预烧(Burn in)的应力筛选，是目前电子IT产业常用析出电子元器件缺陷的方法，但是这种方式比较不适合用于筛选零件(PCB、IC、电阻、电容)，根据统计在美国使用温度循环对零件进行筛选的公司数要比使用恒定高温预烧对组件进行筛选的公司数多5倍。
b.GJB/DZ34表示温度循环和随机振动筛选出缺陷的比例，温度约占80%，振动约占20%各种产品中筛出缺陷的分情况c.美国曾对42家企业进行调查统计，随机振动应力可筛出15～25%的缺陷，而温度循环可筛选出75～85%，如果两者结合的话可达90%。
谈谈电子产品的环境应力筛选试验
谈谈电子产品的环境应力筛选试验可靠性工程的一个重要组成部分.是促进产品可靠性噌长和评价J品可靠性水平的一个重要手段._J特性试验有多种分类方法,国军标GJB450--88中把可靠性试验分成两大类:工程验和统计试验.工程试验又分为环境应力筛选试验和可靠性增长试验;统计试验分为性鉴定试验和可靠性验收试验.工程试验与统计试验是有区别的.工程试验的目的在于暴露故障并加以排除.这种试验由承箭方进行.统计试验的目的不在于暴露故障,而是为了验证产品是否符合规定的可靠性要求,这种试验一般是按订购方与承制方事先商量好的方案进行.本文将重点讨论工程试验之一一环境应力筛选试验.二,环境应力筛选试验1.环境应力筛选的目的任何没计合理工艺成熟,质量控制严格的生产线生产出来的产品都具有一定的可生,它充分体现了产品的设计水平,称之为产品的固有可靠性.这些产品的寿命分布f燕陶定的.但南于制造工艺及质量控翩的某些差异,一般来说.批产品中都包古两徘分寿命特性不阿的产晶,即早期失效的产品和寿命正常的产品.早期失效的产品其平J寿命遥远瓤jjl常产品,且早期失效产品的存在使所在批产品的使用可靠性大大下降.电子产品典型的失效率曲线如图1所示.I区(0一一t):早期失效期Ⅱ区(t.一一t2):偶然失效斯Ⅲ医(t2一.c):耗损失效期一98—l区的存在说明产占占批中混杂着各种质量有问题的期失效产品,如果把早期失效的产射除掉.或把产晶期失效的故障因素排除,就能使产品从开始使用就进人失效率低而恒定的时期,即提高了产品的使用可靠性.这就是环境应力筛选的目的.￡’革ltI{I蚓】叱予产品失效率曲线2环境应力筛选的特点环境应力筛选试验具有如下特点:(1)对于不存在缺陷,性能良好的产品来说,是一种非破坏性试验,而对于有潜在缺陷的产晶来说.应该能诱发其失效.产品的缺陷通常可分为质虽缺陷和潜在缺陷,对于后者.只有施加某种应力使这些潜在缺陷激活,并导致产品失效方能把它们排除掉.(2)应力筛选试验应对100%的产品进行,筛选的等级是根据对产品的寿命要求和产品的表l环境应力筛选在不同产品级试验花费(3)环境应力筛选只能提高产品的使用可靠性,不能提高产品的固有可靠性的潜在缺井使其暴露fI:来,又使正常产品失效.同时.当筛选应力去掉以后,不会留下残糸.jj.筛选应力的种类,对组件,整机与元器件有所不同.电子元器件的筛选不仅包括环境应力筛选,而且包括检查筛选,密封筛选和寿命筛选.组件,整机的筛选应力只有两种,高低温循环(或热冲击)和振动.美国的经验已证明.对产品的各个装配级逐级避行热循环和随机振动的环境应力筛选.是剔除制造和工艺缺陷最经济最有效的手段.嘲2,圈3为美国军用手册MIL-HDBK-781中规定的电子设备筛选的环境应力.为了_玎能有效地进行环境应力筛选试验的热循环暴露,有必要进行高频率的温度转换.,j一浩室蔓.4.,,『～…—]\\,ff,,\_~]i;}…0……一,口曲一蝴-}圈3随机振动应力存次试验中热循环移(数推荐如下:复杂度热循环次数简型(畲有|00个I乜子元器件)lI?等(含有500个电子元器件)3复杂(禽有2000个电子元器件)6板复杂’含有4000个电子元器件)10热循环的温度极限值应当是设各规范中规定的那些温度值.立『I航空电子设备的热衢j度扳限值一般为一54”C～+55.c;安装在地面防护设施中的没备为0.c～40.C.电子i的环境应力筛选一般是不加电的.因此热循环的温度极限值应当是设备的贮存温度如某地面设备的贮存温度为—40.c～55.c.某车载设备的贮存温度为—40.c～7l.c.标准的振动应力是随机振动.若振动方向是单轴向的,则至少应旌加10分钟的随机搬动.在要求多轴向振动时.沿着一轴向至少应施加5分钟的随机振动应力.图4为国外某军用电子设备实际环境应力蘸加情况.从图中可知,该设备温度循环周期为8小时,在高温时施加10trio振动应力.设备处于工作状态.一l0一t--～}周期.1一”J0钟圈4国外某设备的试验应力周期4.环境应力筛选持续时间的确定环境应力筛选的时间应这样确定,使之在这段时间里施加上述有效的应力-能以预选规定的某一高概率确保排除受试产鼯的所有有缺陷的部件.筛选时间T可由下式估算:一一()——一式中:p:筛选完成后不再有缺陷的予定概率值Nd:预计的有缺陷部件数=存缺陷的各部件的失效率事实上,上述公式中的参数是不犬容易硫定的.因而按公式计算也就失去了实际意义.在不具备以估算T的敦据时,筛选时间T应以往类似产品筛选周期或工程判断-然后随着试验经验的不断积累加以修正.也可用图解来确定.厂图5环境应力筛选图示数据曲线图解法把观测的失效率和经修正的失效率绘铽成一个曲线图,应力筛选时间定在一10I一枉一巾～\一一.”一炎效率曲线l地陡变的拐点处为宜.在图5的例子中.筛选持续时问定为70小时就比较☆j.美军用标准MIL-STD一2164/(Ec)推荐的电子设备筛选持续时间为80小时～120小时.j中无缺f试时rHj为40小时,在这段时间里将克分暴露由于制造和加工工艺不‘遣收地J晶皱陷无缺醋试验时间为40小时～80小时,这段时间的目的是用验证9---.”,璺在l兀缺陷予试阶段充分暴露,井以解决.三,进行环境应力筛选试验后的效果国军标GJB450指出.环境应力筛选试验.一般用于元器件部件,分组件或设函.我们对采购来的主要元器件已连续多年进行各种筛选试验.并已显示出它的作用.如我们研制的菜工程配套设备四个品种7台f套).由于在装机之前元器件严格进行了老化瓣选.设备在现场累积运行～万几千小时无器件失效故障.近两年.在继续完善元器件筛选的同时.我们又制订了印制插忤板的环境应力筛选.尽管此项工作开展的时问还长,但也已经取得了效果.某设备的印饲插件板经环境应力筛选后.确保了整机的可靠性.在现场使用三千多小时投出现硬件故障.最近,我们为某工程的配套设备做插忤扳的环境应力筛选.通过筛选投现了有的印翩板上电阻,电容腿留得过长.经筛选断腿或冗件本身断裂:有的印翩板上紧固件固定不牢.筛选后松动严重甚至脱落;有的焊点厩挝不好,筛选后接触不良甚至断开;并且还进一步地筛选出某些有缺陷的器件.这些j-盟和缺附的早期发现与排除.为设备在规定的环境条件下稳定可靠地运行打下了基石:【J.四,结束语王{:境应力筛选试验目前还是一个新课题,有关标准美国倡防部1985年才发布,我国汽末见到.从实施情况看,在美国一般性的环境试验越来越多地用于设计研制和产品定阶段.而投入批生产产品的质量保证试验更多地使用环境应力筛选,即对产品的各个lI级连级进行热循环和随机振动试验.在美国海军中这种做法已显示出很大的优越我J国内.普遍停留在低装配级别的筛选试验.而且往往不加电.这样就得不到动-,效数措,暴嚣出的早期失效不够完全.为了提高产品的使用可靠性,特别是为了确‘乐统的f靠性,我们应秘搬创造条件.开展并完善这一工作,以便太大降低装备的::凿川:。