環境應力篩選(Environmental Stress Screening,簡稱ESS)是依據產品的壽命曲線(浴缸理論)針對新制產品或修理品施加相當的環境與工作應力,從而檢測和剔除產品工藝和電子元件所引起的早期故障。通常情況下都是PCBA電子產品或電子零件,如反覆開關機、偏壓、壓力、溫度循環、振動等方法,讓一些僅使用常規測試方法也無法檢測到的有潛在早期故障的產品提前暴露出來,從而篩選出不良品,以達到保證產品品質目的。 在介紹環境應力篩選之前,小編先為大家講解一下什么是PCBA電子產品的壽命曲線,即浴盆理論(如下圖所示)。
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2018-3-15 02:58 上傳
PCBA電子產品的壽命曲線(浴缸理論) 從上圖可以發現PCBA電子產品的失效故障率基本上可以被分成早期失效期(Infant mortalityperiod)、隨機失效期(useful life period)、耗損失效期(wear-out period)等三大時期,從上圖中可以看出早期失效期所呈現出的失效率從一開始就出現較高比率,然后再急速下降到平坦的偶然失效期,也就是說,電子產品在使用時的失效率很高,但隨著工作時間的增加,失效率則迅速降低。造成這類失效的原因在于設計的可靠性與制造過程中的缺陷、還有零件之間的匹配可適性、加上產品運行后的負載跟外界環境磨合后所產生的不良。所以在產品運作初期這類匹配不當的瑕疵品會大量的出現。因此,電子產品需要在投入使用前進行試運轉試驗,以便及早發現和剔除不合格品。 而處于偶然失效期的產品則會受到外界環境的影響引發偶然失效,偶然失效行為占據主導,所以該階段失效率近似為常數,且較穩定。在耗損失效期,是因為零組件老化和質量缺陷所引發,其失效會愈來愈嚴重,最后導致失效率隨時間而大幅增加。而ESS(環境應力篩選)的目的就是透過模擬產品實際的使用環境與工作負載,將產品送到客戶手中以前就提前度過浴缸理論中的早期失效期,讓客戶拿到產品后就可以享受到有用期的穩定品質,而這個產品實際使用環境與工作負載就是所謂的環境應力。 執行環境應力篩選測試項目與參數時應該依據零件或產品的特性來設計,原則上必須依照產品設定的使用條件來設計環境應力參數,最好配以長期的品質資料紀錄佐證,切記不可以過度增加負載超出產品的能力,因為測試后的產品是要出貨給客戶使用的,過度的環境應力負載可能造成產品的內傷或提前老化,得不償失。 依據過往的經驗,一般整機PCBA電子產品的ESS測試項目為重復開關機、溫度、振動等項目,溫度參數必須考慮產品使用環境及材料特性,一般的工程塑膠材料不建議長期超過60C,否則容易脆化與變形,振動測試建議模擬車運、船運等振動頻率與重力加速度。 其實,現在的電子工業設計及PCBA加工制造已經達到一定的水準,通過合理的MTBF與品質管控,一般商業用的電子零件幾乎已經很少有早期失效期高失效率出現,所以這個ESS測試項目在一般的消費性不危及安全的商品上似乎已經漸漸消失。
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