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可靠性试验技术专题

 

【可靠性试验概述】

 

 

可靠性试验是为了解、分析、评价、提高产品的可靠性而进行的试验的总称。可靠性试验一般包括环境应力筛选、可靠性研制试验、可靠性增长试验、可靠性鉴定与验收试验、寿命试验等。可靠性试验的目的是:发现产品在设计、工艺、元器件、零部件、原材料等方面的各种缺陷和故障;确认产品是否符合可靠性要求;为评估和改进产品可靠性提供信息。根据GJB450A,按试验目的的分类如下图所示。

 

 

各种可靠性试验类型的目的和适用对象如下:

(1)环境应力筛选的目的是在产品交付使用前发现和排除不良元器件、制造工艺和其它原因引入的缺陷造成的早期故障,主要适用于电子产品(包括元器件、组件和设备),也可用于电气、机电、光电和电化学产品。

(2)可靠性研制试验的目的是通过对产品施加适当的环境应力、工作载荷,寻找产品中的设计缺陷,以改进设计,提高产品的固有可靠性水平,适用于电子产品、电气、机电、光电和电化学产品和机械产品。

(3)可靠性增长试验的目的是通过对产品施加模拟实际使用环境的综合环境应力,暴露产品中的潜在缺陷并采取纠正措施,使产品的可靠性达到规定的要求,适用于电子产品、电气、机电、光电和电化学产品和机械产品。

(4)可靠性鉴定试验的目的是验证产品的设计是否达到规定的可靠性要求,主要适用于电子产品、电气、机电、光电和电化学产品和火工类产品。

(5)可靠性验收试验的目的是验证批生产的产品的可靠性是否保持在规定的水平,主要适用于电子产品、电气、机电、光电和电化学产品和火工类产品。

(6)寿命试验的目的是测定、验证产品在规定的条件下的使用寿命、贮存寿命是否达到规定的要求,适用于有使用寿命、贮存寿命要求的各类产品。

有关可靠性试验与评估的主要标准有:

 

 

【环境应力筛选】

 

 

环境应力筛选(EnvironmentalStressScreening,简称ESS)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激发成为故障,并通过检测发现和排除的过程,也是一种工艺手段。ESS目的是为了发现和排除不良元器件、制造工艺和其它原因引入的缺陷所造成的早期故障。这种早期故障通常用常规的方法(如目视检查或测试等)是无法发现的。ESS使用的应力主要用于激发故障,不模拟使用环境,常用应力的强度、费用和效果如下表所示。

 

 

常规的筛选是指不要求筛选结果与产品可靠性目标和成本之间建立定量关系的筛选。筛选所用的方法是凭经验确定的,仅以能筛选出早期故障为目标。常规筛选方法是目前广泛应用的一种方法。常规的ESS程序如下图所示。

 

 

有关调查给出了13种应力筛选效果的对比情况,如下图所示。

 

 

ESS工程应用要点主要包括:

(1)ESS主要适用于电子产品,也可用于电气、机电、光电和电化学产品等。

(2)ESS应尽量在每一组装层次上100%的进行,以剔除低层次产品组装成高层次产品过程中引入的缺陷和接口方面的缺陷。

(3)ESS所使用的环境条件和应力施加程序应着重于能发现引起早期故障的缺陷,而不需对使用环境应力进行准确模拟。环境应力一般是依次施加,并且环境应力的种类和量值在不同装配层次上可以调整。

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