1、艾默生網絡能源 有限公司規范編碼：TS-S100302002版本：V1.0密級：秘密可靠性規范生效日期：頁數：2環境應力篩選規范(En viro nmen tai Stress Scree n)擬制：日期：審核：日期：規范化審查：日 期：批準：日期：更改信息登記表規范名稱：環境應力篩選規范(Environmentai Stress Screen )規范編碼：版本更改原因更改說明更改人更改時間V1.0新擬制無胡林忠2002.1.16名稱環境應力篩選(Environmentai Stress Screen)規范 V10第3頁，共11頁1.目的2.適用范圍3.引用/參考標準或資料4.定義5.規范內容

2、5.1環境應力篩選程序5.2快速溫度循環篩選基本參數5.3溫度循環特性分析5.3.1誘發故障和篩選機理5.3.2溫度上、下限極值選定準則5.3.3上、下限溫度的持續時間確定準則5.5.4溫度變化速率確定準則5.3.5溫度循環次數（或篩選時間）選擇準則5.3.6設備狀態（通斷電和性能測試）確定準則5.3.7溫度循環篩選度計算5.3.8溫度箱內產品的安裝名稱環境應力篩選(Environmental Stress Screen)規范 V10第4頁，共11頁1. 目的本文規定了快速溫度循環環境應力篩選的基本程序和方法，以規范環境應力篩 選工作。2. 適用范圍本規范適用于二次電源模塊以及其他產品的單板環

3、境應力篩選。對中試驗證批產品、生產返修產品和某些可靠性要求較高的產品需要采用以下 方法進行篩選。對其他產品是否按照以下方法篩選參考有關文件規定。3. 引用/參考標準或資料可靠性試驗技術，國防工業出版社可靠性試驗，航空航天出版社MIL-HDBK-338B，Electronic Reliability Design Handbook ，1998.10GJB/Z 34-93電子產品定量環境應力篩選指南，19934. 定義4.1 環境應力篩選(Environmental Stress Screen )通過向電子產品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，并通過檢驗發現和排除的過程

4、，是一種工藝手段。典型的篩選應力為隨機振動、溫度循環和電應力，根據我司的實際情況選擇快 速溫度循環+高溫工作老煉篩選方法。4.2 篩選度(Screen Strength )產品中存在對某一特定篩選敏感的潛在缺陷時，該篩選將該缺陷以故障形式析 出的概率。名稱環境應力篩選(Environmentai Stress Screen)規范 V10第5頁，共11頁5. 規范內容5.1環境應力篩選程序000102030405060708圖一、環境應力篩選程序程序說明：00開始安排篩選計劃，準備篩選有關資源。01初始性能檢測根據規定對產品安排初始性能檢測和外觀檢查，不合格的產品需要排除。如果 從歷次的結果來看

5、合格率較高，達到 98 %以上，則可不安排初始性能檢查。02篩選預處理為避免產品內部水汽含量過高，在進行快速溫度循環篩選之前需要進行干燥處名稱環境應力篩選(Environmentai Stress Screen)規范 V10第6頁，共11頁理，在溫度循環篩選試驗箱內在以下條件下進行預處理：溫度：100 °C或者產品最高存貯溫度（兩者取其最低值）時間：30min （如果樣品較大，可適當延長干燥時間）03快速溫度循環篩選按照5.2節的要求進行快速溫度循環篩選。04溫度恢復在進行溫度循環篩選后，在試驗箱內按照以下條件恢復：溫度：25 C或者室溫時間：30min （如果樣品較大，可適當延長恢

6、復時間）05檢查測試在進行溫度循環篩選后，根據有關規定對產品進行外觀檢查和性能測試。如果 根據以往的數據，篩選中發現的失效較少，可以簡化該步驟，可以在產品高溫老煉 時上電檢測其主要功能。對篩選中發現的問題需要進行認真分析，要求閉環解決。06高溫老煉產品安排高溫帶載老煉，具體的老煉時間、加載方式等參考有關規定執行。07檢查測試老化過程后進行外觀檢查和性能測試。08結束合格樣品入庫。5.2快速溫度循環篩選基本參數表征溫度循環篩選應力的基本參數包括上限溫度Tu、下限溫度Tl、溫度變化速率V、上限溫度保溫時間tu、下限溫度保溫時間tL、和循環次數N，見圖2第7頁，共11頁環境應力篩選(Environm

7、entai Stress Screen)規范 V10咼溫(TH)低溫(TL)高溫保溫時間(Tu)保溫時間(Tu)篩選預處理溫度循環篩選(循環次數N次)室溫恢復Cycle恢復圖2溫度循環篩選溫度剖面根據我司實際情況，制定以下基線篩選方案，一般產品可按照以下方案選取篩 選條件，對有特殊要求的產品根據下文的選擇準則進行調整。表1溫度循環篩選基線條件應力類型應力參數組裝等級確定原則快速溫度循環二次電源單板單元設備級下限溫度C)-40-4040參考5.3.2上限溫度(C)1008570參考5.3.2溫度持續時間(min)303060參考5.3.3溫度變化速率(C /min)151515參考5.3.4循環

8、次數101010參考5.3.5通/斷電工作不通電不通電通電參考5.3.6篩選度0.99960.99930.9989參考5.3.7名稱環境應力篩選(Environmental Stress Screen)規范 V10第8頁，共11頁5.3溫度循環特性分析531誘發故障和篩選機理當溫度在上、下限溫度內循環時，設備交替膨脹和收縮，使設備中產生熱應力 和應變。如果某產品內部有瞬時的熱梯度（溫度不均勻性），或產品內部鄰接材料的 熱膨脹系數不匹配，則這些熱應力和應變將會加劇。這種應力和應變在缺陷處最大， 它起著應力集中者（“提升者”）的作用，這種循環加載使缺陷長大，最終可大到能 造成結構故障并產生電故障。

9、例如，有裂紋的電鍍通孔其周圍最終完全裂開，引起 開路。熱循環是使釬焊接頭和印制電路板上電鍍通孔等產生故障的首要原因。溫度循環激發出的主要故障模式如下：a. 使涂層、材料或線頭上各種微觀裂紋擴大；b. 使粘結不好的接頭松弛；c. 使螺釘連接不當的接頭松弛；d. 使機械張力不足的壓配接頭松弛；e. 使質差的釬焊接觸電阻加大或造成開路；f. 粒子污染。由于缺陷在應力條件下的失效速度遠高于正常部位，因此使有缺陷的產品出故 障要比使完好產品出故障所需循環次數少許多，適當地確定熱應力大小，就能析出 故障而不消耗使用壽命。溫度循環諸參數中，對篩選效果最有影響的是溫度變化范圍 R、溫度變化速率 V以及循環次數

10、N。提高溫度變化范圍和變化速率能加強產品的熱脹冷縮程度和縮 短這一過程的時間，增強熱應力，而循環次數的增加則能積累這種激發效應。因此 加大上述參數中任一參數的量值均有利于提高溫度循環篩選效果。縮短在上、下限溫度值上的停留時間有利于縮短整個溫度循環的周期，提高篩選的效率。產品溫度達到穩定的時間可以以產品中的關鍵部件為準，必要時要特別 監測該部件的溫度，以保證篩選有效和防止其損壞。溫度循環中試驗箱內氣流速度是關鍵因素， 因為它直接影響到產品的溫度變化 速率。產品溫度變化速率一般遠低于試驗箱內空氣溫度的變化速率，提高箱內氣流名稱環境應力篩選(Environmental Stress Screen)規

11、范 V10第9頁，共11頁速度能使產品溫度變化速率加大。532溫度上、下限極值選定準則溫度循環中的溫度極值決定了篩選強度，溫度范圍（高、低溫之差）表明了產 品在每一個循環中經受的熱應力/應變。篩選方案設計者可通過選擇最佳溫度極值， 使將缺陷發展為故障析出所需的循環次數最少。選擇溫度極值的關鍵是給硬件施加 適當應力以析出缺陷而又不損壞好的產品。一般情況下，對不通電篩選可選擇以下條件中較大的值：a、在不通電的情況下可以直接選取產品的最高和最低存貯溫度；b、 組成產品中組件、原材料和電子元器件的存貯溫度極限，取其最差者；。c、 如果產品已進行摸底試驗，那么可在高低溫存貯極限范圍內取20 C的安全 余

12、量進行篩選。對通電產品，可選擇以下條件中較大的值：a、產品的最高和最低工作溫度進行篩選。b、如果產品已進行摸底試驗，低溫選擇最低工作極限，高溫可選擇高溫工作極 限范圍內取20 C的安全余量。533上、下限溫度的持續時間（溫度極值下的停留時間）確定準則受篩產品在溫度箱空氣溫度中停留時間包括元器件（零部件）溫度達到穩定所 需要時間和在溫度極值下浸泡所需要的時間，該時間會影響篩選持續時間和效果， 從而也影響篩選費用。由于在溫度循環篩選中，最主要的激發應力是溫度變化，因 此高低溫浸泡時間主要目的是使產品溫度與空氣溫度到達均衡。有以下兩種選取準則：a、當受篩產品中響應最慢的部分的溫度與最終溫度之差在規定

13、值Te （一般選擇厶Te=10 C）之內時，就認為實現了穩定。不推薦把受篩產品中具有最高熱慣性（最慢熱響應或最大熱滯后）的元、部（器）件作為確定溫度穩定的部位，因為這 樣會要求用過多的時間來使那些不重要的大質量元、部（器）件作為確定溫度穩定名稱環境應力篩選(Environmentai Stress Screen)規范 V10第10頁，共11頁的部位；這樣做可能使一些重要的元、部（器）件經受不到適當的熱應力來析出其 內部缺陷。b、當受篩產品中響應最慢的部分的溫度變化速率達到某一規定最小值時，就認為實現了穩定。經驗表明，這一準則會導致篩選持續時間太長，篩選費用太大，因 此一般不米用。5.5.4溫度

14、變化速率確定準則溫度變化速率以復雜的方式影響篩選強度，也影響篩選持續時間，從而影響篩 選費用。溫度變化速率的選擇取決于受篩產品特性和預期的缺陷性質。對析出像電鍍通 孔這樣一類結構部分的缺陷而言，高的溫度變化速率預期最為有效；相反，對析出 錫焊接頭處的缺陷而言，低的溫度變化速率和在高溫下長的停留時間預期最為有效。 篩選強度不會隨著溫度變化速率的增加而無限增加。溫度變化速率不小于 5 °C /min。這一速率是指試驗箱內空氣溫度變化的平均速 率，由于受篩產品本身的熱慣性，其實際溫度變化速率遠低于5C/min，具體取決于受篩產品本身的熱慣性，產品在箱內的安裝，風速和試驗箱的能力等。溫度變化

15、速率低于5 C /min，篩選效果將降低。溫度循環下限溫度高于0 C的篩選效果不大，寧可進行長時間恒定高溫篩選。5.3.5溫度循環次數（或篩選時間）選擇準則溫度循環次數影響篩選的有效性和持續時間，從而影響篩選費用。對電子設備來說，由于基本上是結構件和電子元器件組成，其失效率水平一般 都在10 _6/h水平，因此環境應力篩選所消耗的元器件壽命可以忽略不計，不必擔心ESS持續時間對產品可靠性的影響。選擇篩選循環次數的時間需要根據篩選效果要求或時間要求確定。5.3.6設備狀態（通斷電和性能測試）確定準則篩選中是否通電和進行性能測試視具體情況而定。名 稱環境應力篩選（Environmentai Str

16、ess Screen）規范 V10 第11頁，共11頁從提高篩選效果出發，篩選中應盡量通電并進行性能檢測。這是因為電應力本 身將受篩產品中某些缺陷加速發展成為故障；另一方面，篩選出的故障中，有50%左右的故障是在環境應力下才能發現的間歇故障，必須在篩選環境應力作用下通過 通電檢測才能找出來。從可能性和經濟性出發，一般在高組裝級（單元或系統級）進行通電和檢測， 低組裝級（印刷電路組件）不進行通電和檢測，這是因為低組裝級往往不具備檢測 性能的條件。對于通斷電篩選，因為通電使產品發熱，會影響產品溫度變化速率，所以從低 溫升向高溫和高溫保溫期間，應通電并檢測性能；工作時處于最大電源負載狀態， 高溫向低

17、溫下降且達到溫度穩定以前應斷電。在溫度循環篩選中，在高低溫溫度穩 定后應通斷電源各三次，同時應盡量增加性能檢測次數，以及時發現故障和進行修 復，節省篩選時間。537 溫度循環篩選度溫度循環篩選度可按公式（1）計算：(1)SS = 1- exp （ -0.0017 （ R+0.6）0.6 In（e+v） 3N） 式中：SS-篩選度；R-溫度變化范圍（Tu -Tl）C；e -自然對數的底；v -溫度變化速率（°C /min）;N -循環次數。F表是關于溫度循環篩選度計算的一個自動表格。名稱環境應力篩選(Environmentai Stress Screen)規范 V10第12頁，共11頁表二篩選度計算表篩選度計算表2、溫度循環篩選篩選高溫Tu，C：100篩選低溫Tl, C：-40溫度變化范圍R，C140溫度變化速率v：C/min15e=2.718282循環次數N:10篩選時間t，h：篩選度,SS:SS=1-exp-0.0017*N*(R+0.6)0.6*tln (e+v)30.999610961468失效率ld,次/每循環d=-l n(1-SS)/N0.785183216582圖3為溫度變化幅度80 C時幾種溫度變化速率的篩選度對比曲線。從圖中 看出，溫度變化速率越快，篩選度越大。圖3溫度循環篩選