快速溫變試驗箱之環境應力篩選的學習資料

快速溫變試驗箱 技術規格：

1979年，美國海軍代表WilloughbyW J先生開始提出環境應力篩選（ESS）方法。1980年代，環境應力篩選（ESS）技術在我國個別工業部門的某些產品的生產中開始應用。1988年（一說1989年）G•K•Hobbs博士[美]提出高加速壽命試驗（HALT）和高加速應力篩選（HASS）兩種新的可靠性試驗方法。到1990年代，隨著國軍標GJB 1302《電子產品環境應力篩選方法》的頒布以及國內對環境應力篩選技術認識的提高，ESS技術在我國軍工產品的研制生產中的應用日趨廣泛，取得了較好的效果，對提高軍工產品的質量和可靠性起到十分重要的作用，所有電子設備均經過100%的環境應力篩選。
 
一、環境應力篩選（Environment Stress Screen, ESS）的基本概念
 

GJB 451-90《可靠性維修性術語》
2.8.4 環境應力篩選試驗 environmental stress screening test：為發現和排除不良零件、元器件、工藝缺陷和防止出現早期失效，在環境應力下所做的一系列試驗。

GJB 1032-90《電子產品環境應力篩選方法》
3.1 環境應力篩選
在電子產品上施加隨機振動及溫度循環應力，以鑒別和剔除產品工藝和元件引起的早期故障的一種工序或方法。
 
簡言之，環境應力篩選（Environment Stress Screen ,簡稱ESS）是鑒別和剔除產品工藝和和元件引起的早期故障的一種工序和方法，主要通過向元器件以上各層次產品施加合理的環境應力（如溫循、隨機振動等）和電應力，將其內部的潛在缺陷加速變成故障，并通過檢驗發現和排除故障的過程，是一種工藝手段。

環境應力篩選對有潛在缺陷的產品能誘發其故障，排除出早期故障，即下圖浴盆曲線中描述的早期故障期的缺陷產品。對于不存在缺陷性能良好的產品是非破壞性試驗。

環境應力篩選的主要目的是剔除制造過程中使用的不良元器件和引入的工藝缺陷，應著重加強對元器件的篩選，但為保證產品具有足夠的可靠性，也應將篩選貫穿于制造過程的各階段，應盡量在每一組裝層次上進行，以剔除低層次產品裝成高層次產品過程中引入的缺陷。
 
ESS的效果主要取決于施加的環境應力和檢測儀表的能力。施加應力的大小決定了能否將潛在缺陷變為故障；檢測能力的大小決定了能否將已被應力加速變成故障的潛在缺陷找出來。

環境應力篩選產品在壽命期各階段的應用

二、環境應力篩選的種類

ESS分為常規篩選、定量篩選、HALT高加速壽命試驗、HASS高加速應力篩選和POS適用臨界條件篩選。HALT\HASS\POS這3種方法是施加比產品實際使用條件殘酷得多的環境和工作應力，快速激發并排除產品潛在缺陷來達到提高可靠性和縮短高質量產品研制周期的目的。目前國內僅廣泛開展常規篩選。

1、常規篩選

指不要求篩選結果與產品可靠性目標和成本建立定量關系的篩選。所用方法是憑經驗確定的，僅以能篩選出早期故障為目標。

GJB1032《電子產品環境應力篩選方法》1990年頒布，等效美國MIL-STD-2164《電子產品環境應力篩選方法》。該標準在我國武器裝備的研制和生產中得到了廣泛應用，為剔除產品早期故障提供了有效手段，并在提高武器裝備質量和可靠性方面發揮了重大作用。

GJB1032和GJB/Z34《電子產品定量環境應力篩選指南》均是環境應力篩選方面的標準。GJB/Z34是根據MIL-HDBK-344《電子產品環境應力篩選方法》編寫的。該標準內容先進，但由于篩選大綱設計、調整、控制和實施過程十分復雜，而且元器件和工藝缺陷率方面的數據又不十分完整，可操作性不強，所以在國內尚未得到應用。

GJB1032以一般要求和詳細要求的形式對篩選實施中的應力和應力容差，應力施加方式，篩選設備檢測儀表，傳感器安裝，性能檢驗和記錄，故障記錄、分析和改進措施，篩選實施過程，故障處理，剔除故障和*檢驗時間等內容都作了明確規定，而且還以附錄形式說明了溫度應力施加時間的確定方法以及環境應力響應和故障調查方法。可以說GJB1032為環境應力篩選確定了統一的要求和實施方法，具有較好的指導意義和較強的可操作性，在統一環境應力篩選方法上起到了一定的作用。該標準得到了各工業部門的重視，并在軍工產品研制生產中得到了廣泛應用。

相關標準：
GJB 1032-1990 電子產品環境應力篩選方法
等效美軍標 MIL-STD-2164 1986 電子設備環境應力篩選方法
新美標為 MIL-HDBK-2164A 1996電子設備環境應力篩選方法

2、定量篩選

指要求篩選的效果和成本與產品的可靠性目標和現場的故障修理費用之間建立定量關系的篩選。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。

定量環境應力篩選是要求在篩選效果、成本和產品的可靠性目標、現場故障修理費用之間建立定量關系的篩選，他是環境應力篩選的階段，是一個十分復雜的過程，需要大量的數據進行支持，并且隨產品復雜程度情況需進行多批次的試驗和調整后方可成型。

常規環境應力篩選不要求篩選結果與可靠性目標值和成本閾值建立定量關系，篩選所用應力強度和方法是憑經驗確定的，其相應標準是GJB/Z34《電子產品環境應力篩選方法》，因此，篩選前不必估計制造過程中引入產品的缺陷數，也不用定量估算應力強度和檢測效率，對篩選效果的好壞和費用的合理性不作定量分析和計算。

GJB/Z34是根據MIL-HDBK-344《電子產品環境應力篩選方法》編寫的。該標準內容先進，但由于篩選大綱設計、調整、控制和實施過程十分復雜，而且元器件和工藝缺陷率方面的數據又不十分完整，可操作性不強，所以在國內尚未得到應用。

相關標準：
GJB/Z 34-93 電子產品定量環境應力篩選指南
等效美軍標 MIL-HDBK-344 1986 電子設備環境應力篩選
新版美軍標為MIL-HDBK-344A 1993 電子設備環境應力篩選

3、高加速壽命試驗（HALT）&高加速應力篩選（HASS）

1979年，美國海軍代表Willoughby W J先生開始提出環境應力篩選（ESS）方法。主要是采用美軍標（MIL）所規定的試驗克服產品的薄弱環節，而MIL試驗都是模擬試驗，無法提供足夠的應力去暴露產品的潛在缺陷，可靠性強化試驗（RET）在這種背景下脫穎而出。并從80年代末到90年代初，相繼在各工業部門推廣應用，并取得很大成功。1988年G•K•Hobbs博士提出高加速壽命試驗（HALT）和高加速應力篩選（HASS）兩種新的可靠性試驗方法。波音公司在應用HALT技術時將之稱為可靠性強化試驗。這兩種方法和ALT一起構成了加速可靠性試驗的基本體系，如圖所示。

加速可靠性試驗體系
HALT/HASS是用人為的施加環境應力的方法，快速派出并清除產品的潛在缺陷來達到提高可靠性的目的，其所使用的產品應力量級遠遠高于技術條件所規定的值。國外多年的實踐證明，HALT與HASS過程的結合對暴露產品的潛在缺陷、改進產品的強度和可靠性非常有效。

國外在航空、汽車及電子等高科技產業都廣泛開展了HALT技術與應用方面尚處于起步階段，主要局限于理論與技術的跟蹤研究，還沒有在實際中應用的報道。設備研制方面也處于探索階段，而國外對我國相關設備引進采取限制措施，阻礙強化試驗技術在我國的研究與應用。目前，國防科技大學可靠性實驗室和北京航空航天大學可靠性工程中心在HALT研究和應用方面取得了一定成果，尚未見到國內其他單位在可靠性強化試驗領域的應用研究報道。

HALT是利用高機械應力和高溫變速率來實現高加速的。應用時機是設計鑒定試驗開始前，在小批試產前或小批試產產品上進行。優點是快速發現和解決環境鑒定試驗中不能發現的故障模式。國外經驗表明，一個典型的HALT只要3天~5天時間。通過HALT得到的產品工作和破壞極限可作為確定HASS量值的依據。

HASS是一個過程，用于產品的生產階段，目的是暴露和剔除產品的制造和工藝缺陷，確保產品在HALT過程獲得的高可靠性、高強度不因制造過程而降低。HALT是進行HASS的前提，只有完成了適當的HALT，而且所發現的問題均已得到解決，才允許進行HASS。
雖然目前HASS仍然是一門新興的技術，但HASS已經在國外（美國、日本、新加坡和西歐各國等）得到廣泛開展，并取得了大量的研究成果。