環境應力篩選試驗箱相關知識說明

環境應力篩選(Environment Stress Screen,ESS)是一種工藝手段，是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故障的過程。

 

ESS旨在激發并排除早期故障，使產品的可靠性接近設計的固有可靠性水平。應力水平以能激發出缺陷但不損壞產品為原則。ESS分為常規篩選和定量篩選。目前國內僅廣泛開展常規篩選。

 

環境應力篩選試驗箱可以準確地模擬低溫、高溫、高溫高濕、低溫低濕等復雜的自然環境，適用于塑膠、電子、食品、服裝、車輛、金屬、化學、建材等多種行業的產品可靠性檢測。應用范圍：適用于電工、電子產品整機及零部件進行耐寒試驗、溫度快速變化或漸變條件下的適應性試驗。

 

下面簡單介紹以上幾種典型篩選應力并比較其篩選效果。

 

1. 恒定高溫

 

也稱為高溫老化，使產品在規定高溫下連續不斷地工作，激發出早期故障。篩選方法要根據受篩產品是否發熱制定。該篩選廣泛應用于元器件的篩選，不適用于組件級（印制線路板、單元或系統）篩選。篩選效果遠低于溫度循環。

 

2. 溫度循環

 

影響篩選結果的主要參數為溫度變化范圍、溫度變化速率及循環次數。通常適用于組件級篩選。篩選溫度時間歷程考慮受篩產品通電和不通電兩種情況。激發的故障模式主要有：

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) 使螺釘連接或鉚接不當的接頭松弛。

d) 使機械張力不足的壓配接頭松弛。

e) 使質量差的釬焊接觸電阻加大或造成開路。

f) 粒子污染。

 

3. 溫度沖擊

 

影響篩選結果的主要參數為溫度變化速率、溫度轉換時間及溫度沖擊循環次數。因其溫度變化率較高，產生的熱應力較大，是篩選元器件，尤其是集成電路器件的有效方法。用于組裝等級時要注意其可能造成的附加損壞。篩選效果類似于溫度循環。激發的故障模式類似于溫度循環。

 

4. 正弦掃頻

 

在一定時間段內依次對產品內需要重點篩選的元部件的共振頻率進行激勵，產生共振。篩選效果較隨機振動低。激發的故障模式主要有：

a) 結構部件、引線或元件接頭產生疲勞，特別是導線上有裂紋或類似缺陷的情況下。

b) 電纜磨損。

c) 螺釘接頭松弛。

d) 安裝加工不當的集成電路片離開插座。

e) 匯流條及連到電路板上的釬焊接頭受到高應力，引起釬焊薄弱點故障。

f) 與可作相對運動的部件橋形連接的元器件引線因沒有充分消除應力而造成損壞。

g) 已受損或安裝不當的脆性絕緣材料出現裂紋。

 

5. 隨機振動

 

在很寬的頻率范圍上對產品施加振動，產品在不同的頻率上同時受到應力，使產品的許多共振點同時受到激勵。篩選效果大大增強，篩選持續時間也減少到正弦掃頻的1/3-1/5。激發的故障模式與正弦掃頻的相同，但能激發的故障機理更復雜，激發故障的速度更快。

 

6. 篩選效果對比

 

a) 振動應力對于激發如松弛、碎屑和固定不緊的工藝缺陷更為有效。一般說來，發現缺陷中約20%是對振動響應的結果。

b) 溫度循環對于發現參數漂移、污染之類的元器件缺陷更為有效。一般說來，發現缺陷中約80%是對溫度響應的結果。