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环境应力筛选试验箱相关知识说明

2021-08-30 [81]
环境应力筛选(Environment Stress Screen,ESS)是一种工艺手段,是通过向电子产品施加合理的环境应力和电应力,将其内部的潜在缺陷加速变成故障,并通过检验发现和排除故障的过程。
 
ESS旨在激发并排除早期故障,使产品的可靠性接近设计的固有可靠性水平。应力水平以能激发出缺陷但不损坏产品为原则。ESS分为常规筛选和定量筛选。目前国内仅广泛开展常规筛选。
 
环境应力筛选试验箱可以准确地模拟低温、高温、高温高湿、低温低湿等复杂的自然环境,适用于塑胶、电子、食品、服装、车辆、金属、化学、建材等多种行业的产品可靠性检测。应用范围:适用于电工、电子产品整机及零部件进行耐寒试验、温度快速变化或渐变条件下的适应性试验。
 
下面简单介绍以上几种典型筛选应力并比较其筛选效果。
 
1. 恒定高温
 
也称为高温老化,使产品在规定高温下连续不断地工作,激发出早期故障。筛选方法要根据受筛产品是否发热制定。该筛选广泛应用于元器件的筛选,不适用于组件级(印制线路板、单元或系统)筛选。筛选效果远低于温度循环。
 
2. 温度循环
 
影响筛选结果的主要参数为温度变化范围、温度变化速率及循环次数。通常适用于组件级筛选。筛选温度时间历程考虑受筛产品通电和不通电两种情况。激发的故障模式主要有:
a) 使涂层、材料或线头上各种微观裂纹扩大。
b) 使粘结不好的接头松弛。
c) 使螺钉连接或铆接不当的接头松弛。
d) 使机械张力不足的压配接头松弛。
e) 使质量差的钎焊接触电阻加大或造成开路。
f) 粒子污染。
 
3. 温度冲击
 
影响筛选结果的主要参数为温度变化速率、温度转换时间及温度冲击循环次数。因其温度变化率较高,产生的热应力较大,是筛选元器件,尤其是集成电路器件的有效方法。用于组装等级时要注意其可能造成的附加损坏。筛选效果类似于温度循环。激发的故障模式类似于温度循环。
 
4. 正弦扫频
 
在一定时间段内依次对产品内需要重点筛选的元部件的共振频率进行激励,产生共振。筛选效果较随机振动低。激发的故障模式主要有:
a) 结构部件、引线或元件接头产生疲劳,特别是导线上有裂纹或类似缺陷的情况下。
b) 电缆磨损。
c) 螺钉接头松弛。
d) 安装加工不当的集成电路片离开插座。
e) 汇流条及连到电路板上的钎焊接头受到高应力,引起钎焊薄弱点故障。
f) 与可作相对运动的部件桥形连接的元器件引线因没有充分消除应力而造成损坏。
g) 已受损或安装不当的脆性绝缘材料出现裂纹。
 
5. 随机振动
 
在很宽的频率范围上对产品施加振动,产品在不同的频率上同时受到应力,使产品的许多共振点同时受到激励。筛选效果大大增强,筛选持续时间也减少到正弦扫频的1/3-1/5。激发的故障模式与正弦扫频的相同,但能激发的故障机理更复杂,激发故障的速度更快。
 
6. 筛选效果对比
 
a) 振动应力对于激发如松弛、碎屑和固定不紧的工艺缺陷更为有效。一般说来,发现缺陷中约20%是对振动响应的结果。
b) 温度循环对于发现参数漂移、污染之类的元器件缺陷更为有效。一般说来,发现缺陷中约80%是对温度响应的结果。