環(huán)境應(yīng)力篩選試驗講課講稿

1、1環(huán)境應(yīng)力篩選試驗2可靠性試驗的分類可靠性試驗可靠性試驗工程試驗工程試驗統(tǒng)計試驗統(tǒng)計試驗應(yīng)力篩選應(yīng)力篩選可靠性增長可靠性增長可靠性鑒定可靠性鑒定可靠性驗收可靠性驗收Burn InESSHASSHASARGTHALTRETPQTALTORT Periodic Retest 3TB=交付時間點交付時間點TW=耗損時間點耗損時間點早期失效期早期失效期偶然失效區(qū)偶然失效區(qū)耗損失效區(qū)耗損失效區(qū)TwTB制造缺陷制造缺陷工藝缺陷工藝缺陷元件缺陷元件缺陷固有缺陷固有缺陷耗損故障耗損故障時間時間失效率失效率浴盆曲線浴盆曲線浴盆曲線和可靠性試驗浴盆曲線和可靠性試驗篩選試驗增長試驗鑒定試驗4可靠性試驗的要素 故障判

2、據(jù) 試驗剖面 試驗計劃 檢測點和檢測周期5環(huán)境應(yīng)力篩選試驗（ESS） 在產(chǎn)品出廠前，有意將環(huán)境應(yīng)力施加到產(chǎn)品上，使產(chǎn)品的潛在缺陷加速發(fā)展成早期故障，并加以排除，從而提高產(chǎn)品的可靠性。連接不牢虛焊、漏焊不合格元器件6ESS 的應(yīng)力選擇振動應(yīng)力： 粒子污染； 壓緊導(dǎo)線磨損； 晶體缺陷； 混裝； 鄰近板摩擦； 兩個元器件短路； 導(dǎo)線松脫； 元器件粘接不良； 大質(zhì)量元器件緊固不當(dāng)； 機械性缺陷等。溫度應(yīng)力： 元器件參數(shù)漂移；元器件參數(shù)漂移； 電路板開路、短路；電路板開路、短路； 元器件安裝不當(dāng)；元器件安裝不當(dāng)； 錯用元器件；錯用元器件； 密封失效；密封失效； 化學(xué)污染；化學(xué)污染； 導(dǎo)線束端頭缺陷；導(dǎo)線

3、束端頭缺陷； 夾接不當(dāng)?shù)取A接不當(dāng)?shù)取?采用溫度應(yīng)力和振動應(yīng)力可以解決絕大部分早期失效問題7ESS 的應(yīng)力選擇 隨機振動 正弦振動 溫度保持 溫度循環(huán)如何選擇 ？如何選擇 ？篩選度（篩選度（SS）：能剔除潛在缺陷的比率）：能剔除潛在缺陷的比率8隨機振動 vs. 正弦振動 隨機振動 ： Grms加速度均方根值，g； 振動時間，min。正弦振動：結(jié)論：隨機振動的篩選效率要比正弦振動高得多！tGrmseSS863. 0)10/(000727. 01tGrmseSS71. 1)(0046. 019溫度保持 vs. 溫度循環(huán) 溫度保持 ： 溫度循環(huán)：結(jié)論：溫度循環(huán)的篩選效率要比溫度保持高得多！tReSS

4、6 . 0)6 . 0(0017. 01NveReSS36 . 0)ln()6 . 0(0017. 01與室溫之差試驗時間溫變范圍溫變率循環(huán)次數(shù)10ESS 的機理和基本方法 機理：環(huán)境加速缺陷暴露剔除不合格品 方法： 隨機振動(0.04g2/Hz, 515min) 溫度循環(huán)(1012個） 隨機振動(0.04g2/Hz, 515min)11ESS的振動剖面 類型：隨機振動 軸向：實際軸向或敏感軸向 時間：單軸向10mins，三軸向每軸向5mins 注意：疲勞特性，累積小于30min12溫度循環(huán)剖面高溫保持溫度：一般取工作極限高溫和貯存極限高溫的最高值，例如+60；低溫保持溫度：一般取工作極限低溫

5、和貯存極限低溫的最低值，例如-30；溫度箱溫變率：上升速率大于11/min，下降速率小于-8/min；高/低溫保持時間：采取實際測量方式確定一次溫度循環(huán)的時間：為一次升溫、降溫、溫度保持的時間和，依賴于試驗件的溫度傳導(dǎo)特性。通電：在溫度循環(huán)試驗過程中，在升溫階段和高溫保持階段，產(chǎn)品通電工作；在降溫和低溫保持階段，產(chǎn)品斷電不工作。13高低溫保持時間的確定將受試產(chǎn)品安裝于溫度箱內(nèi)，將熱電偶固定在產(chǎn)品的典型部位上，數(shù)量不得少于三個，裝好熱電偶后，應(yīng)使產(chǎn)品恢復(fù)原狀，接通產(chǎn)品電源，使其工作。將試驗箱溫度設(shè)定值調(diào)到規(guī)定的高溫極限值，使試驗箱空氣溫度以11/min的平均速率上升。保持試驗箱空氣溫度在上設(shè)定值

6、溫度，直到產(chǎn)品上2/3熱電偶的溫度在上設(shè)定值溫度5為止，記錄該時刻。斷開產(chǎn)品電源，使其停止工作。將試驗箱溫度設(shè)定值調(diào)到規(guī)定的低溫極限值，使試驗箱空氣溫度以-8/min的平均速率下降。保持試驗箱空氣溫度在上設(shè)定值溫度，直到產(chǎn)品上2/3熱電偶的溫度在上設(shè)定值溫度5為止，記錄該時刻。反復(fù)進行2-3次測量，得到升溫時受試產(chǎn)品的滯后于試驗箱空氣的平均時間T1和降溫時受試產(chǎn)品的滯后于試驗箱空氣的平均時間T2。將T1作為高溫保持時間，將T2作為低溫保持時間。14試驗效果預(yù)測 假設(shè)某產(chǎn)品的溫度范圍為-30+60，產(chǎn)品的實際溫變率為溫度箱溫變率的40%，即當(dāng)溫度箱以11/min的溫變速度時，產(chǎn)品的實際溫變率為4

7、/min方案方案方案一方案一方案二方案二方案三方案三方案四方案四試驗時間（hrs） 40201010溫度箱溫變率（/min）5111117產(chǎn)品溫變率（/min24.44.46.8循環(huán)次數(shù)2729.314.722.7篩選度0.73680.94680.77040.967915試驗前準(zhǔn)備 高低溫保持時間的測試 試驗夾具的安裝和試振 試驗前產(chǎn)品測試 測試設(shè)備的準(zhǔn)備和測試人員的培訓(xùn) 測試和故障記錄表格的準(zhǔn)備16試驗故障處理（1） 對于破壞性故障（試驗結(jié)束后，產(chǎn)品不能恢復(fù)其規(guī)定的功能），應(yīng)對產(chǎn)品進行修復(fù)，修復(fù)后繼續(xù)進行試驗； 對于非破壞性故障（試驗結(jié)束后，產(chǎn)品可恢復(fù)其正常功能），應(yīng)對產(chǎn)品的試驗環(huán)境進行分析

8、。如果采用的試驗環(huán)境應(yīng)力超出了產(chǎn)品工作環(huán)境極限，可容忍其故障，不采取修復(fù)工作；如果采用的試驗環(huán)境應(yīng)力沒有超出產(chǎn)品工作環(huán)境極限，則必須分析原因，找出可能的故障原因，實施修復(fù)。17試驗故障處理（2） 對于試驗過程中發(fā)生的故障，可在以下對策中選擇其一，并在試驗大綱中進行說明： 中止試驗，修復(fù)后繼續(xù)進行試驗； 暫時中止試驗，拆下故障件后，其余產(chǎn)品繼續(xù)試驗； 繼續(xù)進行試驗，試驗結(jié)束后修復(fù)。 所有通過環(huán)境應(yīng)力篩選試驗的產(chǎn)品，無論是未發(fā)生故障和故障后修復(fù)的產(chǎn)品，必須滿足以下條件方可交付： 連續(xù)10個溫度循環(huán)無故障； 至少5分鐘的隨機振動無故障； 試驗結(jié)束后產(chǎn)品的性能和功能完全正常。18ESS的應(yīng)用及效益產(chǎn)

9、品效 益美國衛(wèi)星軌道故障減少 50%ANIUYK20V 計算機MTBF 從 1150h 提高到 9534h，提高7.3 倍AG3 變換器MTBF 從 15000h 提高到 44362h，提高約 3 倍A-A17 慣導(dǎo)系統(tǒng)內(nèi)場故障減少 43%電子燃料噴射系統(tǒng)外場故障從 23.5%降到 8%HEWLITT 臺式計算機現(xiàn)場維修次數(shù)減少 50%我國某飛機的大氣數(shù)據(jù)計算機故障率降低 4070%19應(yīng)注意的事項所有試驗產(chǎn)品應(yīng)去除包裝物及減震裝置后再進行試驗，試驗產(chǎn)品在箱內(nèi)安裝應(yīng)保證除必要的支點外，全部暴露在傳熱介質(zhì)即空氣中；在進行夾具設(shè)計時，要保證產(chǎn)品的振動激勵方向為故障敏感方向；試驗箱熱源的位置布置不應(yīng)

10、使熱幅射直接到達試驗產(chǎn)品，用于控制箱溫的熱電偶或其它型式的溫度傳感器應(yīng)置于試驗箱內(nèi)部的循環(huán)氣流中，并要加以遮護以防輻射影響；若存在試驗箱內(nèi)空氣及致冷系統(tǒng)的冷卻介質(zhì)，應(yīng)對空氣的溫度和濕度應(yīng)加以控制，使其在試驗期間產(chǎn)品上不出現(xiàn)凝露。謝 謝 ！21HASS（參考資料） 目的：將有缺陷和無缺陷的產(chǎn)品區(qū)分開來，以保證不讓有缺陷的產(chǎn)品流入市場或投入使用。22HASS 要有效實施HASS篩選過程，徹底剔除產(chǎn)品的早期故障，應(yīng)該在能夠產(chǎn)生加工缺陷的元器件級、模塊級、單元級和整機級按照從低到高的層次進行HASS 篩選，才能保證整個產(chǎn)品的可靠性。 23HASS步驟 夾具設(shè)計 測試設(shè)備 確認初步HASS剖面 實施HA

11、SS HASS 篩選方案的調(diào)整和重新驗證 24HASS 夾具 保證同時容納多個產(chǎn)品參加試驗，滿足產(chǎn)品批量生產(chǎn)的要求。 保證在夾具各個位置的試件獲得的振動量值相差很小，將試驗臺傳遞到試件的振動能量最大，在試驗過程中不發(fā)生共振, 夾具盡可能的簡單，不需要在設(shè)計和制造夾具過程中花費過多的資金。 耐用、可重復(fù)使用等。 夾具設(shè)計和制造完成后，要進行夾具使用效果的驗證 . 25HASS運行剖面參數(shù)選擇溫度循環(huán)的上下限溫度一般取工作極限溫度范圍的80%；極限溫度滯留時間一般取決于試件溫度達到平衡所需要的時間和測試試件工作狀態(tài)所需要的時間。 26HASS運行剖面參數(shù)選擇 振動量級一般取破壞極限的50% ，如果

12、超過了工作極限，則取工作極限的80% 。27HASS運行剖面U D L溫溫 度度( U O L + U D L ) / 2L D L( L O L + L D L ) / 21 0 m i n1 0 m i n時時 間間H A S S 應(yīng) 力 初 步 剖 面L L O O L L 溫溫 度度 工工 作作 下下 限限L L D D L L 溫溫 度度 破破 壞壞 下下 限限U U O O L L 溫溫 度度 工工 作作 上上 限限U U D D L L 溫溫 度度 破破 壞壞 上上 限限V V O O L L 振振 動動 工工 作作 極極 限限V V D D L L 振振 動動 破破 壞壞 極極

13、 限限加加 速速 度度頻頻 率率 應(yīng)應(yīng) 力力 步步 長長（ V V O O L L V V D D L L ） / / 8 81234( V O L + V D L ) / 2V O L * 8 0 %溫 度 應(yīng) 力振 動 應(yīng) 力U O L工工 作作 極極 限限 （ 溫溫 變變 率率 ）L O L2 0 / m i nU O L - 1 0 1 0 m i n1 0 m i nL O L + 1 0 室 溫28HASS運行剖面H A S S 應(yīng) 力 初 步 剖 面L L O O L L 溫溫 度度 工工 作作 下下 限限L L D D L L 溫溫 度度 破破 壞壞 下下 限限U U O O

14、L L 溫溫 度度 工工 作作 上上 限限U U D D L L 溫溫 度度 破破 壞壞 上上 限限V V O O L L 振振 動動 工工 作作 極極 限限V V D D L L 振振 動動 破破 壞壞 極極 限限X X = = ( ( U U O O L L - - L L O O L L ) ) * * 2 2 0 0 % % / / 2 2溫溫 度度 、 振振 動動 應(yīng)應(yīng) 力力時時 間間室 溫U O L - XL O L + X1 0 m i n1 0 m i n1 0 m i n1 0 m i nV D L * 5 0 %溫溫 度度 應(yīng)應(yīng) 力力振振 動動 應(yīng)應(yīng) 力力29HASS運行剖面篩選效果驗證 主要是用來證明HASS試驗剖面圖是否能夠滿足其篩選要求,它包括篩選過程有效性的驗證和產(chǎn)品剩余有效壽命的評估兩方面的內(nèi)容。 30篩選過程有效性的驗證 對篩選過程出現(xiàn)的失效模式進行分析。以判別這些失效形式是由于在篩選過程中遭受了過大的應(yīng)力誘發(fā)的,還是由于疲勞或制造缺陷造成,從而決定HASS 試驗剖面所選擇的應(yīng)力量級是否正確和是否需要修正。 31產(chǎn)品剩余有效壽命的評估 評價HASS是否過多地損傷了產(chǎn)品的有效壽命 。 評估的一般方法是按照試驗剖面的要求將產(chǎn)品重復(fù)試驗多次(50次),看是否有失效現(xiàn)象發(fā)生,然后從導(dǎo)致失效發(fā)生的試驗剖面重復(fù)周期數(shù)可以推斷出所選HASS 試驗