快速温变试验箱之环境应力筛选的学习资料

快速温变试验箱 技术规格：

1979年，美国海军代表WilloughbyW J先生开始提出环境应力筛选（ESS）方法。1980年代，环境应力筛选（ESS）技术在我国个别工业部门的某些产品的生产中开始应用。1988年（一说1989年）G•K•Hobbs博士[美]提出高加速寿命试验（HALT）和高加速应力筛选（HASS）两种新的可靠性试验方法。到1990年代，随着国军标GJB 1302《电子产品环境应力筛选方法》的颁布以及国内对环境应力筛选技术认识的提高，ESS技术在我国军工产品的研制生产中的应用日趋广泛，取得了较好的效果，对提高军工产品的质量和可靠性起到十分重要的作用，所有电子设备均经过100%的环境应力筛选。
 
一、环境应力筛选（Environment Stress Screen, ESS）的基本概念
 

GJB 451-90《可靠性维修性术语》
2.8.4 环境应力筛选试验 environmental stress screening test：为发现和排除不良零件、元器件、工艺缺陷和防止出现早期失效，在环境应力下所做的一系列试验。

GJB 1032-90《电子产品环境应力筛选方法》
3.1 环境应力筛选
在电子产品上施加随机振动及温度循环应力，以鉴别和剔除产品工艺和元件引起的早期故障的一种工序或方法。
 
简言之，环境应力筛选（Environment Stress Screen ,简称ESS）是鉴别和剔除产品工艺和和元件引起的早期故障的一种工序和方法，主要通过向元器件以上各层次产品施加合理的环境应力（如温循、随机振动等）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，是一种工艺手段。

环境应力筛选对有潜在缺陷的产品能诱发其故障，排除出早期故障，即下图浴盆曲线中描述的早期故障期的缺陷产品。对于不存在缺陷性能良好的产品是非破坏性试验。

环境应力筛选的主要目的是剔除制造过程中使用的不良元器件和引入的工艺缺陷，应着重加强对元器件的筛选，但为保证产品具有足够的可靠性，也应将筛选贯穿于制造过程的各阶段，应尽量在每一组装层次上进行，以剔除低层次产品装成高层次产品过程中引入的缺陷。
 
ESS的效果主要取决于施加的环境应力和检测仪表的能力。施加应力的大小决定了能否将潜在缺陷变为故障；检测能力的大小决定了能否将已被应力加速变成故障的潜在缺陷找出来。

环境应力筛选产品在寿命期各阶段的应用

二、环境应力筛选的种类

ESS分为常规筛选、定量筛选、HALT高加速寿命试验、HASS高加速应力筛选和POS适用临界条件筛选。HALT\HASS\POS这3种方法是施加比产品实际使用条件残酷得多的环境和工作应力，快速激发并排除产品潜在缺陷来达到提高可靠性和缩短高质量产品研制周期的目的。目前国内仅广泛开展常规筛选。

1、常规筛选

指不要求筛选结果与产品可靠性目标和成本建立定量关系的筛选。所用方法是凭经验确定的，仅以能筛选出早期故障为目标。

GJB1032《电子产品环境应力筛选方法》1990年颁布，等效美国MIL-STD-2164《电子产品环境应力筛选方法》。该标准在我国武器装备的研制和生产中得到了广泛应用，为剔除产品早期故障提供了有效手段，并在提高武器装备质量和可靠性方面发挥了重大作用。

GJB1032和GJB/Z34《电子产品定量环境应力筛选指南》均是环境应力筛选方面的标准。GJB/Z34是根据MIL-HDBK-344《电子产品环境应力筛选方法》编写的。该标准内容先进，但由于筛选大纲设计、调整、控制和实施过程十分复杂，而且元器件和工艺缺陷率方面的数据又不十分完整，可操作性不强，所以在国内尚未得到应用。

GJB1032以一般要求和详细要求的形式对筛选实施中的应力和应力容差，应力施加方式，筛选设备检测仪表，传感器安装，性能检验和记录，故障记录、分析和改进措施，筛选实施过程，故障处理，剔除故障和*检验时间等内容都作了明确规定，而且还以附录形式说明了温度应力施加时间的确定方法以及环境应力响应和故障调查方法。可以说GJB1032为环境应力筛选确定了统一的要求和实施方法，具有较好的指导意义和较强的可操作性，在统一环境应力筛选方法上起到了一定的作用。该标准得到了各工业部门的重视，并在军工产品研制生产中得到了广泛应用。

相关标准：
GJB 1032-1990 电子产品环境应力筛选方法
等效美军标 MIL-STD-2164 1986 电子设备环境应力筛选方法
新美标为 MIL-HDBK-2164A 1996电子设备环境应力筛选方法

2、定量筛选

指要求筛选的效果和成本与产品的可靠性目标和现场的故障修理费用之间建立定量关系的筛选。定量筛选的主要变量是引入缺陷密度、筛选检出度、析出量或残留缺陷密度。

定量环境应力筛选是要求在筛选效果、成本和产品的可靠性目标、现场故障修理费用之间建立定量关系的筛选，他是环境应力筛选的阶段，是一个十分复杂的过程，需要大量的数据进行支持，并且随产品复杂程度情况需进行多批次的试验和调整后方可成型。

常规环境应力筛选不要求筛选结果与可靠性目标值和成本阈值建立定量关系，筛选所用应力强度和方法是凭经验确定的，其相应标准是GJB/Z34《电子产品环境应力筛选方法》，因此，筛选前不必估计制造过程中引入产品的缺陷数，也不用定量估算应力强度和检测效率，对筛选效果的好坏和费用的合理性不作定量分析和计算。

GJB/Z34是根据MIL-HDBK-344《电子产品环境应力筛选方法》编写的。该标准内容先进，但由于筛选大纲设计、调整、控制和实施过程十分复杂，而且元器件和工艺缺陷率方面的数据又不十分完整，可操作性不强，所以在国内尚未得到应用。

相关标准：
GJB/Z 34-93 电子产品定量环境应力筛选指南
等效美军标 MIL-HDBK-344 1986 电子设备环境应力筛选
新版美军标为MIL-HDBK-344A 1993 电子设备环境应力筛选

3、高加速寿命试验（HALT）&高加速应力筛选（HASS）

1979年，美国海军代表Willoughby W J先生开始提出环境应力筛选（ESS）方法。主要是采用美军标（MIL）所规定的试验克服产品的薄弱环节，而MIL试验都是模拟试验，无法提供足够的应力去暴露产品的潜在缺陷，可靠性强化试验（RET）在这种背景下脱颖而出。并从80年代末到90年代初，相继在各工业部门推广应用，并取得很大成功。1988年G•K•Hobbs博士提出高加速寿命试验（HALT）和高加速应力筛选（HASS）两种新的可靠性试验方法。波音公司在应用HALT技术时将之称为可靠性强化试验。这两种方法和ALT一起构成了加速可靠性试验的基本体系，如图所示。

加速可靠性试验体系
HALT/HASS是用人为的施加环境应力的方法，快速派出并清除产品的潜在缺陷来达到提高可靠性的目的，其所使用的产品应力量级远远高于技术条件所规定的值。国外多年的实践证明，HALT与HASS过程的结合对暴露产品的潜在缺陷、改进产品的强度和可靠性非常有效。

国外在航空、汽车及电子等高科技产业都广泛开展了HALT技术与应用方面尚处于起步阶段，主要局限于理论与技术的跟踪研究，还没有在实际中应用的报道。设备研制方面也处于探索阶段，而国外对我国相关设备引进采取限制措施，阻碍强化试验技术在我国的研究与应用。目前，国防科技大学可靠性实验室和北京航空航天大学可靠性工程中心在HALT研究和应用方面取得了一定成果，尚未见到国内其他单位在可靠性强化试验领域的应用研究报道。

HALT是利用高机械应力和高温变速率来实现高加速的。应用时机是设计鉴定试验开始前，在小批试产前或小批试产产品上进行。优点是快速发现和解决环境鉴定试验中不能发现的故障模式。国外经验表明，一个典型的HALT只要3天~5天时间。通过HALT得到的产品工作和破坏极限可作为确定HASS量值的依据。

HASS是一个过程，用于产品的生产阶段，目的是暴露和剔除产品的制造和工艺缺陷，确保产品在HALT过程获得的高可靠性、高强度不因制造过程而降低。HALT是进行HASS的前提，只有完成了适当的HALT，而且所发现的问题均已得到解决，才允许进行HASS。
虽然目前HASS仍然是一门新兴的技术，但HASS已经在国外（美国、日本、新加坡和西欧各国等）得到广泛开展，并取得了大量的研究成果。