可靠性筛选试验
可靠性环境应力筛选试验
筛选试验是一种对产品进行全数检验的非破坏性试验。
其目的是为选择具有一定特性的产品或剔早期失效的产品，以提高产品的使用可靠性。
产品在制造过程中，由于材料的缺陷，或由于工艺失控，使部分产品出现所谓早期缺陷或故障，这些缺陷或故障若能及早剔除，就可以保证在实际使用时产品的可靠性水平。
可靠性筛选试验的特点是：
A.这种试验不是抽样的，而是100%试验；
B.该试验可以提高合格品的总的可靠性水平，但不能提高产品的固有可靠性，即不能提高每个产品的寿命；
C.不能简单地以筛选淘汰率的高低来评价筛选效果。
淘汰率高，有可能是产品本身的设计、元件、工艺等方面存在严重缺陷，但也有可能是筛选应力强度太高。
淘汰率低，有可能产品缺陷少，但也可能是筛选应力的强度和试验时间不足造成的。
筛选试验可以在元件、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应力筛选试验，环境应力筛选的主要试验为：
电应力筛选：加电工作试验、加电加负荷试验
温度应力筛选：高温、低温、高温工作或低温工作
环境应力筛选：温度变化
机械应力筛选：冲击或振动
其他筛选：参数筛选、一致性筛选
筛选试验也可分为普通筛选
参照标准：
MIL-STD-2164-85
GJB1032－90“电子产品环境应力筛选方法”GJB451-90
MIL-STD-721C-81
MIL-STD-785B-80。
可靠性测试培训-完整版资料
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二、产品的寿命规律及常用分布
1.指数分布
许多元器件在工作时间内会由于“偶然”原因而失效， 而不服从某一失效机理，因为这时对应于某一机理的所谓早 期失效产品已通过设计、工艺控制、或实验而消除。因此， 当元器件足够多、时间足够长时，失效率λ（t）便趋近于某 一稳定值，其值的大小只与工作条件和外部环境有关，而与 产品的工作时间无关，产品的这种寿命分布规律称为指数分 布。大多数电子产品，包括大部分仪器仪表在剔除早期失效 后到发生老化变质前的随机失效阶段都服从指数分布。 许多国家所制定的标准中，绝大多数都以指数分布为基 础对电子元器件产品的可靠性等级进行鉴定。如我国GB/T 1772-1979《电子元器件失效率试验方法》
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四、可靠性寿命试验
5)检验项目及技术要求：
检验项目 技术要求 外观、流量、 电阻、电流、 功率、杨程、 噪音、配合 室温、湿度、 气压、电压、 耐压测试 寿命次数 通断比 外观、流量、 电阻、电流、 功率、杨程、 噪音、配合 检验样板数 允许不合格数 检验不合格数
试验前参数
2.威布尔分布
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二、产品的寿命规律及常用分布
2.正态分布 正态分布又叫高斯分布，一般大多用它描述产 品随机失效比较集中发生现象的一种分布，如产品 由于损耗或退化而产生的失效;再如材料强度、磨 损寿命、疲劳失效。
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二、产品的寿命规律及常用分布
可靠性试验技术
可靠性试验技术可靠性试验就是论证、验证、评价与分析产品的可靠性而进行的各种试验，它是评价分析产品可靠性的必要手段。
在研制阶段，通过改进可靠性试验中暴露的问题而使产品达到预定的可靠性指标；在定型阶段，通过可靠性试验可以全面考核产品的可靠性指标；在稳定生产阶段，通过可靠性试验可以验证质量的稳定程度。
通过可靠性试验还可以了解电子元器件在不同环境和应力条件下的失效模式，分析失效原因，找出薄弱环节，以达到提高可靠性水平的目的。
可靠性试验主要包括可靠性寿命试验、可靠性环境试验、筛选试验等。
可靠性寿命试验用以考核、评价和分析产品的寿命特征及失效规律，以便得出产品的平均寿命和失效率等可靠性数据，并作为可靠性设计、可靠性预测和改进产品质量的依据。
可靠性环境试验是考察和评价产品实际使用、运输和储存环境下的性能，分析、研究环境因素影响程度及其作用机理而进行的一系列试验，如气候(如风、雪等)、机械(如振动、冲击等)、生物(如霉菌)、辐射、电磁、人为因素(如使用、组装等)"试验条件和程序主要依据GJB548A——96微电子器件试验方法和程序的规定来实施。
GJB548A——96包括为确定军用及空间应用的自然因素和条件的抗损坏能力而进行的基本环境试验；物理和电试验；设计、封装和材料的限制；标志的一般要求;工作质量和人员培训程序；以及为保证微电子器件满足预定用途的质量与可靠性水平而必需采取的其他控制和限制。
通过环境试验能够在集成电路研制早期，评价其使用参数对各种环境强度的敏感性，探测可能发生的故障形式。
在研制后期，探索并验证其受环境强度影响下可靠性指标变化的规律。
传统的环境试验是基于真实环境模拟的试验方法，这种试验方法的特点是模拟真实环境，考虑设计裕度，确保试验过关。
其缺陷在于试验的效率低，试验的资源耗费巨大。
加速环境试验是一项新兴的可靠性试验技术,它是利用高应力水平下的平均寿命去外推正常应力水平下的平均寿命，其关键是要建立加速曲线及描述该曲线的数学物理方程。
可靠性筛选及环境试验技术
二、环境试验标准
电 子 类 环 境 试 验 标 准
国标提供的55种环境试验方法的其中4 国标提供的55种环境试验方法的其中4种 55种环境试验方法的其中 GB2423.1~89 试验A：低温试验方法 GB2423.2~89 试验B：高温试验方法 GB2423.3~93 试验Ca：恒定湿热试验方法 GB2423.4~93 试验Db：交变湿热试验方法 国军标的部分环境试验标准 GJB 150.1~86 军用设备环境试验方法 总则 GJB 150.3~86 军用设备环境试验方法 高温试验 GJB 150.4~86 军用设备环境试验方法 低温试验 GJB 150.5~86 军用设备环境试验方法 温度冲击试验 GJB 150.6~86 军用设备环境试验方法 温度-高度试验 GJB 367.2~87 军用通信设备通用技术条件 环境试验方法
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二、环境试验标准
电 子 类 环 境 试 验 标 准 了解标准
1. 2. 3. 4. 5. 6. 国标（GB242 1~4、GJB360）与IEC是设备和元器 件的通用标准； 军标（GJB150、MIL810）是设备环境试验标准； 国家标准（GB、JIS、BS）协会标准（IPC）； 企业标准是已经过裁剪的，针对企业产品的标准； 标准中不能说哪个更好、更有效的保证可靠性； 一般来说最严酷的环境试验标准是汽车工业和宇航 企业的标准
在产品使用环境条件下极限应力水平已知时， 给试验样品施加该应力，考核产品能否承受 这样大的应力水平，而结构不发生损坏；或 者考核产品在低于正常使用极限应力的应力 水平下使用的潜在能力，验证产品结构是否 已经达到最低的安全余度要求。这种试验要 求试样在试验中或应力去掉后结构完好，电 气、机械性能正常，不允许有结构失效或潜 在的结构失效现象。
常用可靠性试验分类
常用可靠性试验分类〖可靠性试验大体可以分为筛选试验、评价鉴定试验及寿命试验（耐久性试验）等。
所有的可靠性试验都离不了环境试验，因此环境试验是可靠性试验的重要组成部分，目前环境试验被认为是确认与改善工业产品质量主要方法。
筛选试验：消除在早期失效期发生的产品缺陷及不良问题，提高产品可靠性的试验。
评价鉴定试验：产品选择的比对试验、产品的质量认证试验、交收验收试验（失效率试验）。
失效率试验是可以确定一定失效率的期间内进行的试验，常被用于交收试验和质量认证。
寿命试验：用于调查分析何时出现电子元器件和机械零件的摩耗和使用寿命的问题，使用寿命的故障分布函数呈什么样的形状以及分析失效率上升的原因而进行的试验。
2．1 试验形式2．1 筛选试验筛选(Screening )：采用非破坏性应力检查所有产品消除隐患。
筛选测试：主要用于消除早期失效和减少不合格产品数目。
筛选测试经常被生产方作为出厂检查，使用方作为使用前的检查。
包括高温条件下的测试和其他应力测试，筛选测试被广泛采用在高可靠产品所使用的各类元器件、组件。
筛选试验：为了决定理想的筛选试验应力，必须首先分析早期失效和确定最有可能引起这些失效的应力类型。
2．2 老化试验老化(Burn-in)：产品或元器件在投入使用之前试工作一段时间用于稳定产品性能。
老化试验：目的是为了通过试验剔除浴盆曲线中的早期失效，常用于整机、组件。
为了保证试验时不使产品劣化变质，达到甄选缺陷品的目的，其重点是试验条件如何设定。
2．3 型式试验（验证试验、定型试验）型式试验在产品研制和开发阶段同步或后期进行，试验目的是考核研制的产品在满足技术指标情况下对各种环境条件的适应性。
为生产的产品取得相应质量许可作准备。
型式试验应尽量涵盖环境试验的内容。
在开发阶段对元器件、PCB板、连接器等易产生问题的部件要通过试验做到心中有数，生产过程中的部分试验（如焊接温度、焊接时间、固化温度、固化时间、静电防护），成品阶段的产品环境适应性。
第五章-可靠性筛选试验
• 可靠性筛选的目的和意义 • 可靠性筛选的特点 • 可靠性筛选的分类 • 可靠性筛选条件的选择 • 常用的筛选方法及其效果 • 筛选试验技术
可靠性筛选的目的和意义
可靠性筛选目的：就是设法在一批元器件中剔除 那些由于原材料、设备、工艺等 (包括人的因素) 方面潜在的不良因素所造成的有缺陷元器件— —早期失效元器件，而把具有一定特性的合格 元器件挑选出来。
②筛选工作应在质量验收合格后才能进行。 ③筛选工作要有适当的标准，应该根据产品的需要规定合格或被淘
汰的标准，要特别注意避免“合格不合用”的现象发生。 ④可靠性筛选与性能分挡应区别开来 ⑤筛选要有针对性 ⑥加强筛选工作的管理，要特别强调筛选的工作质量。 ⑦要加强筛选工作的数据统计和分析工作 ⑧对筛选工作人员一定要加强可靠性筛选理论和方法的培训与教育，
• 丁级：适用于一般民用设备所用的电子元器件
常用的筛选方法
• 镜检筛选 • 红外线筛选 • X射线筛选 • 密封性筛选 • 高温储存筛选 • 功率老化筛选 • 温度循环和热冲击筛选 • 离心加速度筛选 • 监控振动和冲击 • 精密筛选
镜检筛选
• 定义：产品在封装以前用显微镜检查。 • 特点：无损筛选 • 设备：30—150x立体显微镜
同时加强工作人员的责任心教育，提高工作人员的质量意识与技 术业务水平。
可靠性筛选意义：一批元器件由于通过筛选剔除 了早期失效的产品，就可提高该批产品的可靠 性水平。在正常情况下，失效率可以降低半个 到一个数量级，个别的甚至可降低两个数量级。
可靠性筛选的特点
• 无论是电子元器件，还是电子设备，其失效机理在产品制造出来 以后就已经固定。所以，可靠性筛选不能改变其失效机理，不能 改变单个产品的固有可靠性水平。但是，通过筛选，可剔除早期 失效产品，从而提高成批产品总体的可靠性水平。或者说，筛选 不能 提高产品的固有可靠性，只能提高产品的使用可靠性。
可靠性鉴定试验
可靠性鉴定试验可靠性鉴定试验是一种用于评估产品或系统在正常使用条件下的稳定性和可靠性的方法。
通过对产品进行一系列可控的测试，我们可以确定其在特定时间段内是否能够持续正常运行，以及在各种不同条件下是否会出现故障。
本文将介绍可靠性鉴定试验的目的、方法和实施步骤，以及其在工程领域的应用。
第一部分：可靠性鉴定试验的目的可靠性鉴定试验的主要目的是确定产品或系统的可靠性指标，包括故障率、平均无故障时间（MTBF）、可修复性等。
通过对产品进行长期运行测试，可以获得其在实际使用中的性能表现，并对其可靠性进行评估。
第二部分：可靠性鉴定试验的方法2.1 加速寿命试验加速寿命试验是可靠性鉴定试验中常用的一种方法。
该方法通过提高产品的工作负荷、温度、湿度等环境条件，模拟产品在正常使用中可能遇到的极端情况，以加速产品的老化过程，从而评估其在不同环境条件下的可靠性。
2.2 应力-损伤模型应力-损伤模型是另一种常见的可靠性鉴定试验方法。
该方法通过在不同的应力水平下，监测产品的性能损伤程度，从而建立应力与损伤之间的关系模型，进而预测产品在实际工作环境下的可靠性。
第三部分：可靠性鉴定试验的实施步骤3.1 制定试验计划在进行可靠性鉴定试验之前，需要制定详细的试验计划。
试验计划中应包括试验的目的、方法、测试的环境条件和持续时间等内容，以确保试验的科学性和可行性。
3.2 搭建试验平台根据试验计划，搭建适当的试验平台。
对于大型系统或复杂产品，可能需要建立专门的测试场地或实验室来完成试验。
3.3 进行试验测量按照试验计划进行试验测量。
根据所采用的试验方法，对产品在不同条件下的性能进行监测和记录。
3.4 数据分析和结果评估通过对试验数据的分析，评估产品的可靠性指标。
根据分析结果，可以对产品进行改进和优化，提高其可靠性。
第四部分：可靠性鉴定试验的应用可靠性鉴定试验在工程领域具有广泛的应用。
它可以用于评估产品的可靠性，指导产品的设计改进；用于评估系统的可靠性，指导系统的运维和维护工作；还可以用于对供应商提供的产品进行筛选和评估，确保采购到可靠的产品。
可靠性试验简介
试验项目
工程试验
试验目的 保证和提高产品的可靠性
试验条件 对暴露问题快速、有效
试验方法 多种多样不受限
试验结果 产品可靠性得到提高
统计试验 对产品达到的可靠性水平给出定量评估 尽可能模拟实际使用情况 需满足一定的统计规则 产品可靠性得到评估
我们对产品进行可靠性试验，是为了达到 如下目的：
• ① 保证出售产品的可靠性（如产品质量认证、批量合 格与否的判定等）；
工程阶段 研制开发 设计定型 生产定型 批量生产
试验目的
摸清产品当 前达到的可 靠性水平和 问题 验证其是否 已达到研制 合同的可靠 性指标 验证其是否 仍保持可靠 性鉴定时的 指标
试验方法 定时截尾 定数截尾
标准型定时截尾 可提前接收定时截尾 序贯截尾 标准型定时截尾 可提前接收定时截尾 序贯截尾 全数
(5)
产品在时刻T的MTBF点估计值为：
(T )
1 abT b1
3.4 .Duane可靠性增长模型
设可靠性增长试验的产品，在总累积试验时间t
时，共发生 r(t)次故障，显然随着试验时间t的延 长，故障的累积数 r(t)也逐渐增大，并记
(t)
r(t) t
at k
（9）
为累积故障函数，则产品的累积MTBF函数与累积
a．制定试验计划—受试样品、试验设备、试验时 间、试验经费、增长目标
b．增长试验—试验条件、试验项目、试验方法 c．故障分析与改进—故障定位、故障机理分析； 偶然性故障特征：个别产品/偶然引成/随机发生/ 修复、更换/可排除早期故障。 系统性故障特征：全体产品/必然引成/随机发生/ 设计改进/固有可靠性可提高。 d．再试验—验证改进措施、继续暴露故障隐患。
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可靠性筛选试验பைடு நூலகம்
可靠性筛选试验
v第一节 可靠性筛选的目的和意义 v第二节 可靠性筛选试验的特点和分类 v第三节 常用的可靠性筛选方法 v第四节 可靠性筛选试验项目筛选应力和筛选时间 的确定
v第五节 工作实例
第一节 可靠性筛选的目的和意义
一、可靠性筛选的目的
就是设法在一批元器件中剔除那些由于原材料、设备、工艺等 (包括人的因素)方面潜在的不良因素 所的有缺陷元器件——早期失效元器件，而把具有一定特性的合格元器件挑选出来。
2.
3.
4.
镜检筛选
• • • • 定义：产品在封装以前用显微镜检查。 特点：无损筛选 设备：30—150x立体显微镜 发现的问题：表面反型层和体内缺陷以外的几乎所有工艺过程中的潜在缺陷，包括：管芯中 异物、键合缺陷、组装缺陷、氧化光刻缺陷、金属化层缺陷，等等。镜检标难的制定非常重 要， • 镜检筛选标准的制定：必须定得既合理又实用。定得太严会将优品误判为劣品，损失较大； 定得太松，劣品就容易漏网。 • 镜检筛选是由工艺线上的人员进行的。凡是重要一些的工艺流程都要实施镜检。具体镜检标 准应根据主要的失效模式和机理，再结合具体工艺情况拟定。
筛选试验应注意的问题
①筛选工作只能提高元器件的使用可靠性，但不能提高元器件的固有可靠性。 ②筛选工作应在质量验收合格后才能进行。 ③筛选工作要有适当的标准，应该根据产品的需要规定合格或被淘汰的标准， 要特别注意避免“合格不合用”的现象发生。 ④可靠性筛选与性能分挡应区别开来 ⑤筛选要有针对性 ⑥加强筛选工作的管理，要特别强调筛选的工作质量。 ⑦要加强筛选工作的数据统计和分析工作 ⑧对筛选工作人员一定要加强可靠性筛选理论和方法的培训与教育，同时加 强工作人员的责任心教育，提高工作人员的质量意识与技术业务水平。
红外线筛选
• 通过红外探测或照相技术可以揭示器件的热分布特性，从中可以剔除体内或表面热缺陷严重的 器件。 • 红外线检验是非破坏性的筛选方法，它能用来观察反偏结上所发生的二次发光、硅片内部的位 错网络、PN结不均匀击穿点、金属膜内部的小孔与键合处的裂纹，以及由于针孔、尖端扩散 或二氧化硅层台阶处的局部热点等。尤其适用于大功率器件及大规模集成电路的筛选、检验。 • 对于金属管壳的器件，红外线不能透过，需要在封帽前检查；对于陶瓷管壳，红外线能透过， 所以封帽后也可用红外线检查。
二、可靠性筛选试验的分类
根据筛选的性质和所加的应力或所使用的仪器设备的不同，可靠性筛选试验大致可以分类如下： 1.检查筛选 （1）目视或放大镜、显微镜检查筛选 （2）红外线非破坏性检查筛选 （3）x射线非破坏性检查筛选 （4）颗粒碰撞噪声测试筛选 2.密封性筛选（1）液浸浸没检漏筛选 （2）氦质谱检漏筛选 （3）放射性同位素气体示踪检漏筛选 （4）度试验筛选 3.环境应力筛选（1）力学环境应力筛选 （2）气候环境应力筛选 （3）特殊环境应力筛选 （4）混合环境应力筛选 4.寿命筛选 （1）高温贮存筛选 （2）低温贮存筛选 （3）功率老炼筛选 5.测试筛选 （1）初始参选筛选（又称分布截尾帅选） （2）线性判别筛选
二、可靠性筛选的意义
一批元器件由于通过筛选剔除了早期失效的产品，就可提高该批产品的可靠性水平。在正常情况下， 失效率可以降低半个到一个数量级，个别的甚至可降低两个数量级。
浴盆曲线
浴盆曲线是指产品从投入到报废为止的整个寿命周期内，其可靠性的变化呈现一定的规律。 如果取产品的失效率作为产品的可靠性特征值，它是以使用时间为横坐标，以失效率为纵坐标的 一条曲线。因该曲线两头高，中间低，有些像浴盆，所以称为“浴盆曲线”。 失效率随使用时间变化分为三个阶段：早期失效期、偶然失效期和耗损失效期。
筛选等级—根据用途和可靠性等级
1. 甲级：对可靠性要求极高，且维修和更换极难，或根本 不可能维修、更换的电子系统， 如宇航、导弹、海缆 等所用的电子元器件要采用甲级筛选； 乙级：对可靠性要求甚高，且维修、更换较难的电子系 统，如大型电子计算机；航空电子设备等所用的电子元 器件采用乙级筛选； 丙级：对可靠性要求较高，一般可进行维修、更换的地 面设备和大型工业控制用的电子系统所用的电子元器件 采用丙级筛选一 丁级：适用于一般民用设备所用的电子元器件
确定筛选项目的原则
1.选择那些对剔除元器件早期失效有重大影响的项目； 2.所有筛选项目应使筛选过的元器件具有较高的稳定性和可靠性。 3.所有筛选项目不仅要具有较好的经济性，而且还要有理想的、较高的筛选 效率。 4.确定筛选试验的应力类型和等级时，应能最有效地激发早期失效，将不可 靠的产品剔除而不损坏可靠的产品。 5.任何时候筛选应力的类型和等级都不得使产品承受过应力而改变其固有的 失效理，引进新的不应有的失控模式。 6.筛选时间的确定，应通过大量的摸底试验，根据产品早期失效的分布形式 确定正确的筛选时间。
第二节 可靠性筛选试验的特点和分类
一、可靠性筛选的特点
1.无论是电子元器件，还是电子设备，其失效机理在产品制造出来以后就已经固定。所以，可靠性筛选不能 改变其失效机理，不能改变单个产品的固有可靠性水平。但是，通过筛选，可剔除早期失效产品，从而提高成批 产品总体的可靠性水平。或者说，筛选不能提高产品的固有可靠性，只能提高产品的使用可靠性。 2.可靠性筛选对性能良好的产品应该是一种非破坏性试验，即试验应力对好产品的损伤要尽可能小。反映在 整批产品特性上，就是不应影响其失控机理、失效模式和正常工作，在此前提下，可考虑加大应力进行筛选，以 提高筛选效果和缩短筛选时间。 3.可靠性筛选不同于对产品的质量验收和工艺质量管理。第一，筛选的目的不是检查产品在测量的时候是否 合格，而是假设所有产品在开始时都是合格的；第二，筛选是一个挑选过程，故要对产品进行100％的筛选检查； 第三，由筛选分出的等级是由寿命要求和产品预期应用的工作条件而定的。 因此，从概念上说，筛选与质量验收工艺、质量管理不同，它不是因为一个或几个参数测量值超过 可接收的标准范围而加以剔除，而是考虑这 些测量值可能是潜在的早期失效(不可靠)的预兆。 （1）筛选试验一般要100%地对受试产品施加压力，目的是暴露产品固有的以及生产和、工艺过程引进和那 些一般在正常质量检验和试验过程中不会出现的缺陷； （2）筛选试验是一种非破坏性试验，不应影响整批产品失效机理、失效模式和正常工作； （3）筛选试验是一个挑选过程，对产品进行100%的筛选检查，由筛选分出的等级是相应于寿命要求和产品 预期应用的工作条件而定的，但筛选试验条件不必准确模拟真实的工作条件和环境条件。 （4）对单个产品来说，可靠性筛选试验不能提高其可靠性，相反，若筛选项目和所用的“应力”水平选择 不当，还会使单个产品的可靠性降低，同时，对于生产部门来说，可靠性筛选试验好要付一定的代价（成品率 降低、成本增加、生产周期加长等），但由于通过可靠性筛选试验剔除了整批产品中的早期失效产品，因此可 提高整批产品的可靠性，
X射线筛选
• 主要用于检验器件密封后管壳内有无外来物和装片、键合或封装工序中的潜在缺 陷及芯片有 无裂纹等。 • x射线法具有双重作用：一是在制造过程中，借助于这种方法，可以剔除有关失效产 品；二 是由于这种方法是非破坏性的，可用它做失效分析。
精密筛选
• • • • • • • • • • • • 精密筛选试验技术是在研制海缆系统增音机用高可靠晶体管过程中发展起来的一项新的筛选技 术。通过精密筛选可以保证元器件在20年连续工作中参数漂移不超过规定的指标，如晶体管的 hEF变化可以小于3％，其失效率与筛选前相比可以降低一个数量级， 达到超高可靠水平。 精密筛选试验通常在较低的应力条件下(接近或略高于元器件的现场使用条件)进行3000—5000 小时的电老化。在老化过程中对元器件的电参数进行精确的测量，找出参数随时间的变化规律， 从而外推出样品在所要求的工作期限内的参数漂移量，从中挑选出一 部分漂移小且能满足使 用要求的元器件，剔除漂移大的和异常变化的元器件。由于选择了低应力老化，故避免了引入 新的失效机理，但要延长试验周期。 精密筛选试验要对元器件进行多次测量，由于优质元器件在低应力老化中参数变化极小，故必 须采用精密测试仪器 精密筛选试验需要专门的仪器设备，故费用昂贵，且周期长，一般仅在海缆，通讯卫星等要求 长期稳定可靠的系统元器件筛选中作为必要的筛选项目。