1、精品好資料學習推薦環境應力篩選試驗1 環境應力篩選的目的和原理1.1 環境應力篩選的目的環境應力篩選的目的在于發現和排除產品的早期失效，使其在出廠時便進入隨機失效階段，以固有的可靠性水平交付用戶使用。1.2 環境應力篩選的原理環境應力篩選是通過向電子裝備施加合理的環境應力和電應力，將其內部的潛在缺陷加速變成故障，以便人們發現并排除。環境應力篩選是裝備研制生產的一種工藝手段，篩選效果取決于施加的環境應力、電應力水平和檢測儀表的能力。施加應力的大小決定了能否將潛在的缺陷在預定時間內加速變為故障；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，以便加以排除。因此，環境應力篩選又可看作

2、是產品質量控制檢查和測試過程的延伸。2 缺陷分類2.1 通用定義產品喪失規定的功能稱失效。對可修復產品通常也稱為故障。對設備而言，任一質量特征不符合規定的技術標準即構成缺陷。絕大多數電子裝備的失效都稱為故障，以故障原因對其進行分解可以參閱圖2.1.1。從圖中可知，裝備故障分為偶然失效型故障和缺陷型故障兩大類。人們認為偶然故障表現為隨機失效，是由元器件、零部件固有失效率引起的；而缺陷型故障由原材料缺陷、元器件缺陷、裝配工藝缺陷、設計缺陷引起，元器件缺陷本身又由結構、工藝、材料等缺陷造成，設計缺陷則包含電路設計缺陷、結構設計缺陷、工藝設計缺陷等內容。結構工藝材料電路設計結構設計工藝設計缺陷缺陷缺陷

3、缺陷缺陷缺陷元器件缺陷設計缺陷原材料裝配工藝缺陷缺陷缺陷型故障偶然失效型故障電子裝備故障圖2.1.1電子裝備故障原因分解示意2.2 電子設備可視缺陷分類按照GJB 2082電子設備可視缺陷和機械缺陷分類，從影響與后果方面缺陷分為致命缺陷、重缺陷、輕缺陷；從可視的角度來看，產生缺陷的主要工藝類型有：焊接、無焊連接、電線與電纜、多余物、防短路間隙、接點、印制電路板、零件制造安裝、元器件、纏繞、標記等，其中多數都可能產生致命缺陷或重缺陷，輕缺陷比較普遍。致命缺陷是指對設備的使用、維修、運輸、保管等人員會造成危害或不安全的缺陷，或可能妨礙某些重要裝備（如艦艇、坦克、大型火炮、飛機、導彈等）的戰術性能的

4、缺陷。重缺陷是指有可能造成故障或嚴重降低設備使用性能，但又不構成致命缺陷的缺陷。輕缺陷是指不構成重缺陷，但會降低設備使用性能或不符合規定的技術標準，而對設備的使用或操作影響不大的缺陷。可視缺陷是指通過人的視覺器官可直接觀察到的，或采用簡單工具對設備質量特征所能判定的缺陷。承制單位的質量檢驗人員對大多數可視缺陷都可以發現并交有關部門排除，唯有不可視缺陷需要進行環境應力篩選或其它方法才能被發現，否則影響產品可靠性。3 篩選應力及其效應表達式3.1 常規篩選與定量篩選常規篩選是指不要求篩選結果與產品可靠性目標和成本閾值建立定量關系的篩選。篩選方法是憑經驗確定的，篩選中不估計產品引入的缺陷數量，也不知

5、道所用應力強度和檢測效率的定量值，對篩選效果好壞和費用是否合理不作定量分析，僅以能篩選出早期失效為目標。篩選后的產品不一定到達其故障率恒定的階段。定量篩選是要求篩選的結果與產品的可靠性目標和成本閾值建立定量關系的篩選。定量篩選有關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方面引進到產品中的潛在缺陷數量；篩選檢出度取決于篩選的應力把引入的潛在缺陷加速發展成為故障的能力和所用的檢測儀表把這些故障檢出的能力；殘留缺陷密度和缺陷析出量則取決于引入缺陷密度和篩選檢出度。定量環境應力篩選關系式如下： DR=DINF =DIN(1TS) (

6、2-3-1) TS=SSDE (2-3-2)式中：DR殘留缺陷密度，平均個/產品； DIN 裝備引入的缺陷密度，平均個/產品； F境應力篩選析出的缺陷量，平均個/產品； TS篩選檢出度； SS篩選度； DE檢測效率。在進行定量篩選之前，首先要按照可靠性要求確定殘留缺陷密度的目標值DRG，然后通過適當地選擇篩選應力種類及其量值的大小、檢測方法、篩選所在等級等參數設計篩選大綱。實施此大綱時，要進行監測和評估，確定DIN、SS、DR的觀察值，并與設計估計值比較，以便及時采取措施保證實現定量篩選目標，并使之最經濟有效。定量環境應力篩選的控制過程請參閱圖2.3.2。3.2 恒定高溫應力3.2.1參數的計

7、算3.2.1.1 篩選度計算設恒定高溫篩選的應力參數是溫度Tu 、篩選時間t、環境溫度TE (一般取25)，其篩選度SS的表達式為：SS1exp-0.0017(R0.6)0.6 t (2-3-3)式中：RTuTE Tu25 溫度變化范圍，；t恒定高溫的持續時間，h。按公式(2-3-1)計算的恒定高溫篩選度數據見表2-3-1。加工引入的缺陷 DIN加制造篩選產品元器件材料缺陷 DIN元 DIN SSDE DR DIN = TS = DR= DIN元DIN加 SSDE DINF F=DINTS圖2.3.2定量環境應力篩選變量關系示意3.2.2篩選故障率計算恒定高溫篩選時缺陷的故障率表達式如下：Dl

8、n(1SS)/t (2-3-4)式中：D 故障率，次小時；SS篩選度;根據式(2-3-4)計算的恒定高溫故障率(D)見表2-3-1表2-3-1恒定高溫篩選度(SS)和故障率(D)時間溫度增量(Dt）H01020304050607080100.01240.06770.09910.12400.14520.16390.18090.19640.2108200.02470.18080.18850.23260.26930.30100.32900.35420.3772300.03680.18960.26890.32780.37540.42560.45040.48100.5084400.04880.24450

9、.34140.41120.46610.51140.54980.58300.6121500.06060.29560.40670.48420.54360.59150.63120.66490.6938600.07230.34330.46550.54810.60990.65840.69790.78070.7884700.08390.38770.51850.60420.66650.71440.75250.78360.8093800.09530.42920.56630.65330.71490.76120.79730.82610.8495900.10650.46780.60930.69630.75630.8

10、0040.83390.86020.88121000.11760.50380.64800.73390.79170.83310.86400.88770.90631100.12860.53740.68290.76690.82190.86050.88800.90970.92601200.13940.56870.71440.79680.84780.88330.90870.92750.94161300.15010.59790.74270.82110.86990.90250.92520.94170.95391400.16070.62510.76870.84330.88880.91840.93880.9532

11、0.96391500.17110.65050.79120.86280.90490.93180.94980.96240.97131600.18140.67420.81190.87980.91870.94300.95890.96970.97741700.19160.69620.83050.89470.93250.95230.96630.97570.98211800.20170.71680.84730.90770.94060.96020.97240.98050.98591900.21160.73600.86250.91920.94920.96670.97740.98430.98892000.2214

12、0.75380.87610.92920.95660.97210.98150.98740.9912D0.00130.00700.01040.01320.01570.01790.01990.02190.02373.2.3恒定高溫應力激發的故障模式或影響恒定高溫能激發的故障模式(或對產品的影響)主要有：使未加防護的金屬表面氧化，導致接觸不良或機械卡死，在螺釘連接操作時用力不當或保護涂層上有小孔和裂紋都會出現這種未防護的表面。加速金屬之間的擴散，如基體金屬與外包金屬，釬焊焊料與元件，以及隔離層薄弱的半導體與噴鍍金屬之間的擴散；使液體干涸，如電解電容和電池因高溫造成泄漏而干涸；使熱塑料軟化，如該熱塑料件

13、處于太高的機械力作用下，則產生蠕變；使某些保護性化合物與灌封蠟軟化或蠕變；提高化學反應速度，加速與內部污染物的反應過程；使部分絕緣損壞處絕緣擊穿。3.3 溫度循環應力3.3.1溫度循環應力參數溫度循環應力參數有：上限溫度、下限溫度、循環次數、溫度變化速率。3.3.2溫度循環應力篩選度計算 SS1exp0.0017(R0.6)0.6Ln(ev)3N(2-3-5)式中：R=TuTL ，溫度變化范圍，；Tu 上限溫度，； TL下限溫度，； V 溫度變化速率，min； N 循環次數； e =2.71828，自然對數的底。按式(2-3-5)計算的溫度循環應力篩選度見表2-3-2。表2-3-2 溫度循環應

14、力篩選度次速率溫度范圍數/m20406080100120140160180250.16830.23490.28860.33240.36970.40230.43120.45720.48092100.20970.40310.48120.54100.58910.62900.66290.69200.71732150.39110.52540.61240.67520.72320.76120.79200.81750.83882200.47070.61550.70340.76360.80750.84070.86650.88710.9037450.29980.41470.49390.55430.60270.64

15、270.67650.70540.73054100.49690.64370.73080.78930.83120.86240.88630.90510.92014150.62920.77480.84980.89450.92340.94300.95670.96670.97404200.71980.85220.91200.94410.96290.97460.98220.98730.9907650.41410.52220.64000.70250.74960.78840.81600.84010.86016100.64310.78730.86030.90330.93060.94090.96170.97080.

16、97746150.77420.89310.94180.96570.97890.98640.99100.99390.99586200.85170.94320.97390.98680.99290.99600.99760.99860.9991850.50950.65740.74390.80140.84220.87230.89530.91320.92748100.74690.87310.92750.95560.97150.98110.98710.99100.99368150.86250.94930.97740.98890.99410.99670.99810.99890.99938200.92150.9

17、7810.99230.99690.99860.99970.99970.99980.99991050.58980.73790.81780.86740.90050.92730.94050.99290.962310100.82040.92420.96240.97960.98830.99300.99560.99120.998210150.91630.97590.99130.99640.99840.99920.99960.99980.999910200.95850.99160.99770.99930.99970.99990.99990.99990.99991250.65680.79940.87040.9

18、1150.93730.95440.96610.97440.980412100.87260.95480.98050.99060.98520.99740.99850.99910.999512150.94900.98860.99660.99880.99960.99980.99990.99990.999912200.97800.99680.99930.99980.99990.99990.99990.99990.99993.3.3溫度循環應力故障率計算D = Ln (1-SS) / N (2-3-6) 式中：D 故障率，平均次循環； SS 篩選度； N 循環次數。各參數組對應的故障率見表2-3-3。3.

19、3.4溫度循環應力激發的故障模式或影響使涂層、材料或線頭上各種微細裂紋擴大；使粘接不好的接頭松馳；使螺釘連接或鉚接不當的接頭松馳；使機械張力不足的壓配接頭松馳；使質量差的焊點接觸電阻加大或開路；粒子污染；密封失效。表2-3-3溫度循環故障率(D)速率溫度循環范圍/min2040608010012014016018050.08910.13390.17030.20200.23080.25730.28210.30550.3278100.17170.25800.32810.38930.44470.49580.54360.58880.6317150.24800.37260.47390.56230.642

20、30.71610.78520.85040.9125200.31810.47790.60770.72120.82370.91841.00701.09061.77023.4 掃頻正弦振動應力3.4.1掃頻正弦振動應力的篩選度計算SS =1exp0.000727(G)0.863 t (2-3-7)式中：G高于交越頻率的加速度量值，g；t振動時間，min。按式(2-3-7)計算的結果見表2-3-4。3.4.2掃頻正弦振動應力的故障率D = Ln (1SS ) / t (2-3-8)式中：D 故障率，次h； SS篩選度；t時間，h。按式(2-3-8)計算的結果也見表2-3-4。表2-3-4掃頻振動篩選度

21、和故障率時間加速度量值（g）Min0.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.05.0020.0036.0051.0066.0080.0099.0107.0120.0132.0145.0157.0169.0181.019310.0040.0072.0103.0131.0519.0186.0212.0238.0263.0287.0312.0355.0359.038215.0060.0108.0154.0196.0289.0278.0316.0354.0391.0428.0464.0499.0534.056820.0080.0144.0204.0261.031

22、6.0368.0420.0470.0519.0566.0614.0660.0705.075025.0099.0180.0255.0325.0393.0458.0522.0584.0644.0703.0761.0818.0874.092930.0119.0216.0305.0389.0470.0547.0623.0696.0768.0838.0906.0937.1039.110135.0139.0251.0355.0452.0546.0636.0723.0807.0890.0970.1049.1122.1201.127540.0159.0287.0404.0515.0621.0723.0822.

23、0917.1010.1101.1189.1276.1361.144445.0178.0322.0454.0578.0696.0810.0919.1026.1129.1230.1328.1424.1517.160950.0198.0357.0503.0640.0770.0895.1016.1133.1246.1357.1464.1569.1671.177155.0217.0392.0552.0701.0844.0980.1112.1239.1362.1482.1598.1711.1822.198060.0237.0427.0600.0763.0917.1065.1207.1344.1476.16

24、05.1730.1852.1970.2089D.0240.0436.0619.0793.0962.1126.1286.1443.1597.1749.1899.2048.2194.23393.4.3掃頻正弦振動應力激發的故障模式或影響使結構部件、引線或元器件接頭產生疲勞，特別是導線上有微裂紋或類似缺陷的情況下；使電纜磨損，如在松馳的電纜結處存在尖緣似的缺陷時；使制造不當的螺釘接頭松馳；使安裝加工不當的IC離開插座；使受到高壓力的匯流條與電路板的釬焊接頭的薄弱點故障；使未充分消除應力的可作相對運動的橋形連接的元器件引線造成損壞，例如電路板前板的發光二極管或背板散熱板上的功率晶體管；已受損或安裝不當

25、的脆性絕緣材料出現裂紋。3.5 隨機振動應力3.5.1隨機振動應力的參數隨機振動應力的參數有：頻率范圍、加速度功率譜密度(PSD)、振動時間、振動軸向數。其振動譜可參閱圖2.3.3。3.5.2隨機振動應力篩選度隨機振動應力篩選度的計算式如下：SS=1exp0.0046(Grms)1.71t (2-3-9)式中：Grms加速度均方根值，g；Grms =（A1 A2 A3 ）1/2； (2-3-10) A1 、A2 、A3 隨機振動譜的面積，g2 (見圖2.3.3)；t動時間，min。加速度功率譜密度 g2/Hz +3db/oct 3db/oct A1 A2 A3頻率HZ 0 20 80 350

26、2000圖2.3.3隨機振動譜示意3.5.3隨機振動應力故障率計算隨機振動應力的故障率計算式如下：D = Ln (1-SS) / t (2-3-11)式中：D 故障率，平均次h； SS篩選度；t時間，h。按照式(2-3-9)計算的篩選度和按照式(2-3-11)計算的故障率數值見表2-3-5。表2-3-5隨機振動篩選度和故障率時間加速度均方根值 (g)min0.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.05.007.023.045.012.104.140.178.218.260.303.346.389.431.47810.014.045.088.140.198

27、.260.324.389.452.514.572.627.677.72315.021.067.129.202.282.363.444.522.595.661.720.772.816.85420.028.088.168.260.356.452.543.626.700.764.817.861.896.92325.035.109.206.314.424.529.625.708.778.835.880.915.941.95930.041.129.241.363.484.595.691.772.836.885.922.948.966.97935.048.149.275.409.538.651.746.8

28、82.878.920.949.968.981.98940.055.168.308.452.586.700.791.860.910.944.966.981.989.99445.061.187.339.492.629.742.829.891.933.961.978.988.994.99750.068.205.369.529.668.778.859.915.951.973.986.993.996.99855.074.224.397.563.702.809.884.938.964.981.991.996.998.99960.081.241.424.595.734.836.905.948.973.987

29、.994.997.9991.00D.084.276.552.9031.321.802.352.953.614.325.095.906.777.693.5.4隨機振動應力激發的故障模式或影響隨機振動應力激發的故障模式或影響與正弦掃頻振動應力相同，但故障機理更復雜，發展故障的速度要比掃頻正弦振動應力快得多，這是由于隨機振動能同時激勵許多共振點的作用結果。3.6 篩選效果對比3.6.1溫度應力對比 a) 對恒定高溫應力的分析恒定高溫篩選的篩選度與溫度增量、篩選時間密切相關，但其量值很小，由表2-3-1查得當溫度增量為最大(80)、老煉篩選時間最長(200h)時，篩選度為0.9912。恒定高溫的故障率

30、只與溫度增量有關，其值也很小，同樣從表2-3-1查得溫度增量最大(80)時故障率為平均0.0237次h。即為了暴露1個缺陷，用溫度增量為80的恒定高溫進行篩選平均需要42個小時。如果按有些產品以45(溫度增量為20)高溫進行老煉篩選的話，其故障率為0.0104次/h，需要平均老煉100小時才能暴露1個缺陷。因此可見，為了達到消除早期失效的目的，用恒定高溫的老煉篩選時間要很長，不僅篩選效率低下，而且有可能要影響產品的使用壽命。故障率低和可能影響產品的使用壽命是恒定高溫篩選應力的致命缺點。 b) 對溫度循環應力的分析溫度循環應力的篩選度與溫度范圍、循環次數有關，并且與溫度變化速率關系最密切，即溫度

31、升降速率越大，其篩選度也越大。由表2-3-2可查得溫度范圍為180、循環次數為4、溫度變化速率為20/min時，篩選度為0.9907。歸一化后其故障率與溫度變化范圍和溫度變化速率成正相關。由表2-3-3可查得,當溫度變化范圍為80、溫度變化速率為5/min時溫度循環應力的故障率平均為0.2020次/循環，一般每個循環時間在3.54.0小時之間，因此該應力的故障率相當于平均0.0505次/h0.0577次/h之間。因此，故障率高、篩選效率高、不會影響產品使用壽命是溫度循環應力的特點。 c) 溫度應力的比較由上分析可知，溫度變化范圍為80、溫度變化速率為5/min的溫度循環應力的故障率是溫度增量為

32、80的恒定高溫應力的2倍多(0.0505與0.0237之比)。而且在工程上要實現前者比后者容易得多。溫度增量為80的恒定高溫應力要讓產品經受105（8025）高溫的相當長時間的工作過程，平均42小時才能暴露1個故障。而溫度循環應力，通常采用溫度交變試驗箱，此類設備對溫度范圍為80（由35變化到45）、溫變速率為5/min的性能參數是最低的要求，輕易便可實現，此應力可使產品平均篩選20小時便可以暴露1個故障，比恒定高溫應力的篩選效率高很多。為了進一步提高溫度循環應力的篩選效率，可以通過提高溫度變化率的應力參數來實現。由表2-3-2可知，當溫度范圍仍為80、溫度變化速率由5/min提高到20/mi

33、n時，其故障率由平均0.2020次/循環提高到平均0.7212次/循環，后者是前者的3.5倍多，即平均5個小時便可以暴露1個缺陷。當然，溫度交變試驗箱要實現20/min的溫變速率，需要大幅度地增加升降溫系統的功率，甚至要在機械致冷的基礎上加裝液態氮致冷系統及其控制裝置。這需要增加投入。為了提高篩選效率、減少篩選對產品壽命的影響，提高溫變速率是最好的方法，為此而增加投入也是適宜的。3.6.2振動應力對比一般說來，振動應力是定量環境應力篩選方法才采用的應力，它可以暴露溫度循環暴露不了的某些缺陷。據統計，對電子設備而言，溫度應力平均可以暴露79的缺陷，而振動應力平均可以暴露21的缺陷。因此，振動是不

34、可缺少的篩選應力。掃頻正弦振動臺和隨機振動臺都可以作為振動環境應力篩選的設備，但由表2-3-4和表2-3-5的數據可以比較它們的故障率(即篩選效率)。我們按照GJB 1032電子產品環境應力篩選標準要求的典型的隨機振動譜(見圖2.3.3)算得其加速度均方根值為7.2g，取為7g；設持續時間為5min，查表2-3-5得篩選度為0.478、故障率為7.692次/小時。同樣設掃頻正弦振動的加速度為7g、持續時間為5min，查表2-3-4可得篩選度為0.0193、故障率為0.2339次/小時。兩種振動應力的故障率相差甚大，隨機振動是掃頻振動的33倍！幾種應力的篩選度和故障率的對比見表2-3-6。表2-

35、3-6篩選應力效果對比項目恒溫45恒溫105交變805/min交變8020/min掃頻7g5min隨機 rms7g5/minSS0.87610.9912中等高0.01930.478D(1/h)0.01040.02370.20200.72120.233970.692H/次故障100425240.30.13(70.8min)影響壽命較大較大基本不影響不影響不影響不影響試驗設備造價低低較低較高低較高當然，只有隨機振動控制設備和與之配套的電磁振動臺才能提供隨機振動應力，其設備價格要比掃頻振動臺昂貴，但是為了提高篩選效率，最大限度地消除早期故障，這個投入還是合算的。3.6.3結論 a) 經典的老煉工藝與

36、常規的恒溫篩選對暴露產品的缺陷有一定的作用，但其篩選度和故障率數值很小，效率十分低，需要用相當長的時間才能達到消除早期失效(缺陷)的效果，因而可能會影響產品的使用壽命，有必要改用定量環境應力篩選方法。 b) 如果采用常溫考機的辦法作為產品出廠的依據，在幾百小時內暴露不了一個缺陷，也說明不了產品的可靠性有什么樣的水平，此法意義不大。 c) 定量環境應力篩選，需要采用溫度循環應力，其效率已比恒定高溫老煉篩選大為提高；就溫度循環篩選而言，提高溫變速率又是進一步提高篩選效率、減少篩選對產品使用壽命影響的最佳方法，我們要為此項篩選創造條件。 d) 定量環境應力篩選，需要采用振動應力，其中又可以采用掃頻正

37、弦振動或隨機振動方式，但從篩選效率對比可知，隨機振動方式是最佳的應力。為了提高篩選效率、減少振動應力篩選對產品結構件壽命的影響，應創造條件采用隨機振動方式。4. 環境應力篩選方案設計4.1 設計原則環境應力篩選試驗方案的設計原則是：使篩選應力能激發出由于潛在設計缺陷、制造缺陷、元器件缺陷引起的故障；所施加的應力不必模擬產品規定的壽命剖面、任務剖面、環境剖面；在試驗中，應模擬設計規定的各種工作模式。根據條件和是否必要來確定常規篩選或是定量篩選；根據不同階段和產品的特征制訂篩選方案。4.1.1研制階段的篩選研制階段一般按照經驗得到的篩選方法進行常規篩選.，其主要作用是：一方面用于收集產品中可能存在

38、的缺陷類型、數量及篩選方法效果等信息；另一方面，在可靠性增長和工程研制試驗前進行了常規試驗，可節省試驗時間和資金；同時利于設計成熟快捷的研制試驗方法。研制階段的常規篩選要為生產階段的定量篩選收集數據，為定量篩選作準備,設計定量篩選的大綱。4.1.2生產階段的篩選生產階段的篩選主要是實施研制階段設計的定量篩選大綱；并通過記錄缺陷析出量和設計估計值的比較，提出調整篩選和制造工藝的措施；參考結構和成熟度相似產品的定量篩選經驗數據，完善或重新制訂定量篩選大綱。這些經驗數據主要有：故障率高的元器件和組件型號；故障率高的產品供貨方；元器件接收檢驗、測試和篩選的數據；以往篩選和測試的記錄；可靠性增長試驗記錄

39、；其它試驗記錄。4.2 設計依據4.2.1依據產品缺陷確定篩選應力4.2.1.1 影響產品缺陷數量的因素如前所述，產品在設計和制造過程引入的缺陷主要是：設計缺陷、工藝缺陷、元器件缺陷。這些缺陷可歸納為兩種類型，一是固有缺陷，它是存在于產品內部的缺陷，如材料缺陷、外購元器（部）件缺陷和設計缺陷；二是誘發缺陷，它是人們在生產或修理過程中引入的缺陷，如虛焊、連接不良等。這些缺陷的可視缺陷或用常規檢測手段便可發現缺陷，可在生產中被排除；除此之外的缺陷便成為潛在缺陷，構成裝備的早期故障根源。裝備的早期故障一般要經過100小時以內的工作才能暴露，從而被排除。影響產品缺陷數量的主要因素有：產品的復雜程度。產

40、品越復雜，包含的元器件類型和數量越多、接頭類型和數量越多，則設計和裝焊的難度越大，設計制造中引入缺陷的可能性越大。同時也增加環境防護設計的難度。元器件質量水平。元器件質量水平是裝備缺陷的主要來源，元器件質量水平包括質量等級和缺陷率指標兩個方面，后者用PPM表示，一般生產廠要在說明書中表示。這是定量篩選方案設計的重要依據。組裝密度。組裝密度高，元器件排列擁擠，裝焊操作難度大，易碰傷元器件，工作中散熱條件差，易引入工藝缺陷和使缺陷加速擴大。設計和工藝成熟程度。設計和工藝的成熟程度的提高，可以大大地減少產品的設計缺陷和工藝缺陷的種類及其數量。一般，在研制階段，在結構設計定型之前，設計缺陷占主導地位；

41、在生產階段，設計缺陷減少，元器件缺陷和工藝缺陷比例增加，并且隨著設計的改進和工藝的不斷成熟，元器件缺陷將占主導地位。制造過程控制。制造過程控制主要是質量控制，包括采用先進的工藝質量控制標準和管理制度，管理控制得越嚴格，引入缺陷的機會就越少。4.2.1.2 環境應力對缺陷的影響現場環境應力是影響缺陷發展成故障的主要因素。任何缺陷發展成為故障都需要受到一定強度應力經過一定時間的作用，產品只有受到能產生等于或大于閾值的環境應力才能使某些缺陷變為故障；在某些溫和的環境應力中，許多缺陷不會發展為故障。因此，只有選擇能暴露某些缺陷的應力作為篩選的條件，才能達到篩選的目的。常用的應力所能發現的典型缺陷見表2

42、-4-1。據統計，溫度應力可篩選出80的缺陷，振動應力可篩選出20左右的缺陷。表2-4-1常用應力能發現的典型缺陷溫度循環應力振動應力溫度加振動應力元器件參數漂移電路板開路、短路粒子污染焊接缺陷壓緊導線磨損硬件松脫晶體缺陷元器件安裝不當混裝元器件缺陷錯用元器件鄰近板摩擦緊固件問題密封失效相鄰元器件短路元器件破損導線松脫電路板蝕刻缺陷導線束端頭缺陷元器件粘接不良夾接不當機械性缺陷大質量元器件緊固不當4.2.2根據缺陷分布確定篩選等級4.2.2.1 缺陷分布缺陷在裝備研制生產的不同階段的類別和分布是變化的，因此在制定篩選大綱時要根據產品缺陷的分布確定篩選等級。在研制階段，設計缺陷的比例最大；在生產

43、初期，設計缺陷比例下降，工藝缺陷比例增加，占最大比例；在生產成熟階段，設計和工藝趨于成熟，個人操作熟練，元器件缺陷比例變得最大，此時設計缺陷一般只占5以下，工藝缺陷在30以下，而元器件缺陷可占60以上。表2-4-2是不同裝備在單元或模塊組裝等級進行環境應力篩選暴露的缺陷比例，反映了缺陷的分布情況，可作參考。表2-4-2各種產品篩選的缺陷比例硬件類型篩選組裝等級溫度篩選故障%振動篩選故障%飛機發電機單元5545計算機電源單元8812航空設備計算機單元8713艦載計算機單元937接收處理機單元7129慣性導航裝置單元7723接收系統單元8713機載計算機模塊8713控制指示器單元7827接收、發射

44、機模塊7426平均綜合79214.2.2.2 篩選組裝等級的選擇為了保證基本消除裝備的早期故障，最好在各個裝配等級上都安排環境應力篩選。任何篩選都不可能代替高一裝配等級上的篩選。而任何高一級的篩選雖然可以代替低一級的篩選，但篩選效率會降低，篩選成本要提高。一般裝備分成設備或系統級（包括電纜和采購的單元）、單元級（包括采購的組件和布線）、組件級（包括印制電路板和布線）、元器件等4個級別。據經驗介紹，對元器件的篩選成本需要15個貨幣單位的話，組件級篩選則需要3050貨幣單位，單元級需要250500貨幣單位，設備或系統級需要5001000貨幣單位。根據多數單位的情況來看，設計篩選取組件級及以下和取單

45、元級及以上的較多。從綜合的角度來看，組件級篩選的優點是：每檢出一個缺陷的成本低，尺寸小、不通電可進行成批篩選、效率高；組件的熱慣性低，可進行更高溫度變化率的篩選，篩選效率提高。其缺點是：由于不通電，難以檢測性能，篩選尋找故障的效率低；如果改成通電篩選檢測，需要專門設計設備，成本高；不能篩選出該組裝等級以上的組裝引入的缺陷。單元級以上的篩選優點是：篩選過程易于安排通電監測，檢測效率高；通常不用專門設計檢測設備；單元中各組件的接口部分也得到篩選，能篩選各組件級引入的潛在缺陷。其缺點是：由于熱慣性較大，溫度變化速率不能大，溫度循環時間需要加長；單元級包含了各種元部件，溫度變化范圍較小，會降低篩選效率

46、；每檢出一個缺陷的成本高。4.2.3根據檢測效率確定定量篩選目標檢測效率是環境應力篩選工作的重要因素。給產品施加應力把潛在缺陷變成明顯的故障后，能否準確定位和消除,就要取決于檢測手段及其能力。當選擇在較高組裝等級進行篩選時，有可能利用較現成的測試系統或機內檢測系統；在選擇高組裝級篩選時，能準確地模擬各種功能接口，也便于規定合理的驗收準則，容易實現高效率的檢測，提高檢測效率。表2-4-3列出了不同組裝等級情況的檢測效率，表2-4-4列出了各種測試系統的檢測效率范圍，可用于計算析出量的估計值。需要指出的是，綜合利用各種檢測系統能提高檢測效率。表2-4-3不同組裝等級情況的檢測效率組裝等級測試方式檢

47、測效率組件生產線工序間合格測試0.85組件生產線電路測試0.90組件高性能自動測試0.95單元性能合格鑒定測試0.90單元工廠檢測測試0.95單元最終驗收測試0.98系統在線性能監測測試0.90系統工廠檢測測試0.95系統定購方最終驗收測試0.99表2-4-4不同測試系統檢測效率范圍(%)電路類型負載板短路測試(LBS)電路分析儀(ICT)電路測試儀(ICT)功能板測試儀(FBT)數字式4565507585949098模擬式355570290968090混合式400600879483954.2.4元器件缺陷率的確定確定環境應力篩選的定量目標必須確定產品的元器件缺陷率。可以按以下方法確定元器件缺

48、陷率。4.2.4.1 查表法國產元器件由GJB 299電子設備可靠性預計手冊規定質量等級，當產品選定某個等級的元器件后，按照使用環境條件，可以從GJB/Z34電子產品定量環境應力篩選指南的附錄A的相應表中查得不同質量等級、不同使用環境的各種電子元器件的缺陷率數據（以PPM表示）。進口元器件問題較復雜，我們不可能查得每一個國家每一種元器件的缺陷率，只能參考美國MILHDBK217E查出質量等級，然后從GJB/Z34中查出進口元器件的缺陷率。4.2.4.2 試驗驗證法當所用的元器件質量等級無法從手冊中查得缺陷率數據時，可根據GJB/Z34電子產品定量環境應力篩選指南提供的方法對元器件進行抽樣篩選，處理試驗數據獲得該元器件的缺陷率。4.2.4.3 推算法當具備足夠的失效