電子產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)

（電子行業(yè)企業(yè)管理）電子產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)電子產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)第一章可靠性試驗(yàn)概述1電子產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)的目的可靠性試驗(yàn)是對產(chǎn)品進(jìn)行可靠性調(diào)查、分析和評價的一種手段。試驗(yàn)結(jié)果為故障分析、研究採取的糾正措施、判斷產(chǎn)品是否達(dá)到指標(biāo)要求提供依據(jù)。具體目的有：(1)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、元器件、零部件、原材料和工藝等方面的各種缺陷；(2)為改善產(chǎn)品的完好性、提高任務(wù)成功性、減少維修人力費(fèi)用和保障費(fèi)用提供資訊；(3)確認(rèn)是否符合可靠性定量要求。為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)情況可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)或現(xiàn)場試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)是通過一定方式的類比試驗(yàn)，試驗(yàn)剖面要儘量符合使用的環(huán)境剖面，但不受場地的制約，可在產(chǎn)品研製、開發(fā)、生產(chǎn)、使用的各個階段進(jìn)行。具有環(huán)境應(yīng)力的典型性、資料測量的準(zhǔn)確性、記錄的完整性等特點(diǎn)。通過試驗(yàn)可以不斷地加深對產(chǎn)品可靠性的認(rèn)識，並可為改進(jìn)產(chǎn)品可靠性提供依據(jù)和驗(yàn)證?，F(xiàn)場試驗(yàn)是產(chǎn)品在使用現(xiàn)場的試驗(yàn)，試驗(yàn)剖面真實(shí)但不受控，因而不具有典型性。因此，必須記錄分析現(xiàn)場的環(huán)境條件、測量、故障、維修等因素的影響，即便如此，要從現(xiàn)場試驗(yàn)中獲得及時的可靠性評價資訊仍然困難，除非用若干臺設(shè)備置於現(xiàn)場使用直至用壞，忠實(shí)記錄故障資訊後才有可能確切地評價其可靠性。當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模龐大、在實(shí)驗(yàn)室難以進(jìn)行試驗(yàn)時，則樣機(jī)及小批產(chǎn)品的現(xiàn)場可靠性試驗(yàn)有重要意義。2可靠性試驗(yàn)的分類2.1電子裝備壽命期的失效分佈目前我們認(rèn)為電子裝備壽命期的典型失效分佈符合“浴盆曲線”，可以劃分為三段：早期失效段、恒定（隨機(jī)或偶然）失效段、耗損失效段?？蓞㈤唸D1.2.1。早期失效段，也稱早期故障階段。早期失效出現(xiàn)在產(chǎn)品壽命的較早時期，產(chǎn)品裝配完成即進(jìn)入早期失效期，其特點(diǎn)是故障率較高，且隨工作時間的增加迅速下降。早期故障主要是由於製造工藝缺陷和設(shè)計(jì)缺陷暴露產(chǎn)生，例如原材料缺陷引起絕緣不良，焊接缺陷引起虛焊，裝配和調(diào)整不當(dāng)引起參數(shù)漂移，元器件缺陷引起性能失效等。早期失效可通過加強(qiáng)原材料和元器件的檢驗(yàn)、工藝檢驗(yàn)、不同級別的環(huán)境應(yīng)力篩選等嚴(yán)格的品質(zhì)管制措施加以暴露和排除。恒定失效段，也稱偶然失效段，其故

失效率障由裝備內(nèi)部元器件、零部件的隨機(jī)性失效引起，其特點(diǎn)是故障率低，比

早期耗損較穩(wěn)定，因此是裝備主要工作時段。

失效偶然失效段失效耗損失效段，其特點(diǎn)是故障率迅速上升，導(dǎo)致維修費(fèi)用劇增，因而報廢。

時間其故障原因主要是結(jié)構(gòu)件、元器件的圖1.2.1電子裝備壽命期失效分佈的浴盆曲線示意磨損、疲勞、老化、損耗等引起。2.2試驗(yàn)類型及其分佈曲線的變化針對電子裝備壽命期失效分佈的三個階段，人們在設(shè)計(jì)製造和使用裝備時便有針對地採取措施，以

提高可靠性和降低壽命週期的費(fèi)用。在設(shè)計(jì)製造階段，要儘量減少設(shè)計(jì)缺陷和製造缺陷，即便如此

仍然會存在早期失效和隨機(jī)失效。為此，承制方需要運(yùn)用工程試驗(yàn)的手段來暴露和消除早期失效，

降低隨機(jī)失效的固有水準(zhǔn)。通過這些措施，可以改變產(chǎn)品的壽命分佈曲線的形狀，可參閱圖1.2.2。在耗損階段，用戶可通過維修和局部更新的手段延長裝備的使用壽命。圖1.2.2示意了兩組產(chǎn)品壽命失效率分佈曲線，圖中表明產(chǎn)品B的可靠性水準(zhǔn)比產(chǎn)品A的優(yōu)良，因?yàn)锽

的恒定失效率比A的低，B的早期失效段比A的短。如果曲線A和B是同一種產(chǎn)品的不同階段的失效率

分佈，則表明該產(chǎn)品經(jīng)過了可靠性增長試驗(yàn)，取得成效，因此曲線B的恒定失效率大為降低。曲線B

的早期失效段示意了B和B’兩條，它們表明B比B’的早期失效率為低，顯示其工藝和元器件、原材

料的缺陷比B’的少，環(huán)境應(yīng)力篩選所需的資源也可較少。2.3裝備可靠性試驗(yàn)分類失效率2.3.1裝備可靠性試驗(yàn)專案分類由裝備可靠性試驗(yàn)的目的出發(fā)，我產(chǎn)品失效分佈們把它分為可靠性工程試驗(yàn)和可靠B’性驗(yàn)證試驗(yàn)兩大類，每類試驗(yàn)又包B產(chǎn)品B的壽命失效分佈括幾種試驗(yàn)項(xiàng)目。時間(1)可靠性工程試驗(yàn)，其目的在於暴圖1.2.2裝備可靠性試驗(yàn)結(jié)果對失效分佈曲線形狀影響露產(chǎn)品故障以便人們消除它，由承制方進(jìn)行，試驗(yàn)樣品從研製樣機(jī)中取得?？煽啃怨こ淘囼?yàn)包括環(huán)境應(yīng)力篩選和可靠性增長試驗(yàn)。從試驗(yàn)性質(zhì)來分析，現(xiàn)行的老煉也屬於工程試驗(yàn)專案；由環(huán)境應(yīng)力篩選發(fā)展起來的可靠性保證試驗(yàn)也可歸納於此。工程試驗(yàn)的出發(fā)點(diǎn)是：儘量徹底地暴露產(chǎn)品的問題、缺陷，並採取措施糾正，再驗(yàn)證問題得到解決、缺陷得到消除與否。經(jīng)過工程試驗(yàn)的產(chǎn)品，其可靠性自然會提高，滿足用戶要求的可能性也必然增大。可見，可靠性工程試驗(yàn)是產(chǎn)品的可靠性基礎(chǔ)工作，是產(chǎn)品研製生產(chǎn)的工藝過程。(2)可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)，從試驗(yàn)原理來說，要應(yīng)用統(tǒng)計(jì)抽樣理論，因此又稱統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)。其目的是為了驗(yàn)證產(chǎn)品是否符合規(guī)定的可靠性要求，由承制方根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和研製生產(chǎn)進(jìn)度制訂方案和計(jì)畫，經(jīng)定購方認(rèn)可；重點(diǎn)型號裝備的驗(yàn)證試驗(yàn)方案還需報上級領(lǐng)導(dǎo)機(jī)關(guān)批準(zhǔn)，由有關(guān)各方組織聯(lián)合試驗(yàn)小組。驗(yàn)證試驗(yàn)包括產(chǎn)品研製的可靠性鑒定試驗(yàn)和批量生產(chǎn)的可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)。這類試驗(yàn)必須能夠反映裝備的可靠性定量水準(zhǔn)，因此試驗(yàn)條件要儘量接近使用的環(huán)境應(yīng)力；試驗(yàn)結(jié)果要作出接收或拒收的判斷，因此對試驗(yàn)時間和發(fā)生的故障應(yīng)作詳細(xì)記錄，經(jīng)過與失效判據(jù)的對比分析後，試驗(yàn)各方統(tǒng)一認(rèn)識後才能作出最後的結(jié)論。2.3.2裝備可靠性試驗(yàn)專案的區(qū)別產(chǎn)品研製生產(chǎn)過程除進(jìn)行可靠性試驗(yàn)之外,一般還要進(jìn)行環(huán)境（鑒定）試驗(yàn)，各種試驗(yàn)的目的不同，不能相互取代，它們的區(qū)別可參閱表1-2-1。3試驗(yàn)安排在安排試驗(yàn)計(jì)畫時，應(yīng)將可靠性試驗(yàn)與性能試驗(yàn)、環(huán)境應(yīng)力和耐久性試驗(yàn)盡可能地結(jié)合起來，構(gòu)成比較全面的可靠性綜合試驗(yàn)計(jì)畫。這樣可避免重複試驗(yàn)，保證不漏掉在單獨(dú)試驗(yàn)中易疏忽的問題和缺陷，可提高效率節(jié)省費(fèi)用。表1-2-1環(huán)境應(yīng)力篩選、環(huán)境鑒定試驗(yàn)、可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)區(qū)別項(xiàng)目環(huán)境應(yīng)力篩選環(huán)境鑒定試驗(yàn)可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)應(yīng)用目的將產(chǎn)品潛在缺陷加速發(fā)展成故障並排除驗(yàn)證產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性驗(yàn)證產(chǎn)品的可靠性水準(zhǔn)典型應(yīng)力隨機(jī)振動、溫度、濕度、鹽霧、淋雨、黴菌、溫度、濕度、振動、溫度迴圈、電應(yīng)力振動、衝擊、低氣壓、加速度電應(yīng)力應(yīng)力水準(zhǔn)加強(qiáng)應(yīng)力，既能暴露故障又不損壞產(chǎn)品環(huán)境條件的極端值動態(tài)類比真實(shí)環(huán)境條件應(yīng)力程式按效果組合，一般：振動－溫度－振動按使用次序或能最大回應(yīng)環(huán)境應(yīng)力模擬使用的次序的次序樣本100%抽樣抽樣故障限制希望揭示故障樣品可修復(fù)不許出故障故障數(shù)有限制接收判據(jù)無，故障不影響產(chǎn)品的接收有，故障影響對產(chǎn)品的接收有，故障數(shù)超出規(guī)定時拒收(1)產(chǎn)品的性能試驗(yàn)應(yīng)在樣機(jī)製造出來後即進(jìn)行，試驗(yàn)暴露的缺陷應(yīng)成為改進(jìn)措施的直接依據(jù)。評定產(chǎn)品性能和可靠性是否滿足用戶要求，必須在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下使用規(guī)定容限值進(jìn)行性能測量，以獲得重現(xiàn)結(jié)果和所需的精度。要分別測量記錄試驗(yàn)前（標(biāo)準(zhǔn)條件）、試驗(yàn)中（試驗(yàn)條件）、試驗(yàn)後（標(biāo)準(zhǔn)條件）的性能，以便進(jìn)行比較。(2)環(huán)境應(yīng)力的種類要按照實(shí)際情況進(jìn)行綜合。環(huán)境應(yīng)力至少應(yīng)包括熱、振動、潮濕等應(yīng)力；溫度迴圈中的濕度等級應(yīng)足以產(chǎn)生明顯的冷凝和霜凍；振動應(yīng)力應(yīng)考慮振動類型、頻率範(fàn)圍、應(yīng)力大小和使用方法及振動方位等因素。這一切應(yīng)能類似於現(xiàn)場使用環(huán)境和任務(wù)剖面所產(chǎn)生的情況。(3)耐久性試驗(yàn)一般包括環(huán)境試驗(yàn)、過負(fù)荷試驗(yàn)、類比或接近環(huán)境剖面的迴圈試驗(yàn)。試驗(yàn)中發(fā)生的問題都要作出分析並採取糾正措施。然後對改進(jìn)後的產(chǎn)品再作試驗(yàn)，以證明問題是否已經(jīng)解決。4試驗(yàn)評估4.1試驗(yàn)條件的評估試驗(yàn)條件和步驟、方法都要盡可能類比產(chǎn)品的壽命剖面和任務(wù)剖面，使試驗(yàn)具有真實(shí)性。試驗(yàn)的目的是暴露在使用環(huán)境下才能發(fā)生的問題、故障和缺陷。如果試驗(yàn)只能暴露一部分問題，這是在浪費(fèi)時間和資源。試驗(yàn)類比的程度，取決於試驗(yàn)?zāi)康摹?1)試驗(yàn)真實(shí)性不高的原因可能是忽視了某些應(yīng)力。如接插件作靜態(tài)壽命試驗(yàn)時忽略了振動應(yīng)力，致使現(xiàn)場使用時故障頻繁。(2)暴露缺陷的試驗(yàn)，施加的應(yīng)力高於使用應(yīng)力也是合適的?！斑^應(yīng)力”試驗(yàn)一般用於工程可靠性試驗(yàn)，如老煉試驗(yàn)、篩選、研製階段的可靠性增長試驗(yàn)等。這些屬於加速試驗(yàn)特性，可儘早暴露產(chǎn)品潛藏的薄弱環(huán)節(jié)，採取措施糾正之。(3)模擬壽命剖面的試驗(yàn)，希望試驗(yàn)得到的可靠性與使用中的可靠性相一致。然而模擬的條件與使用的真實(shí)條件總是有差異的。在多數(shù)情況下，用恒定應(yīng)力條件作壽命試驗(yàn)，效果不好。因此要設(shè)計(jì)綜合應(yīng)力的迴圈週期的試驗(yàn)剖面，使之比較接近使用條件。4.2裝備可靠性評估測定產(chǎn)品可靠性定量指標(biāo)，提供各種資訊，作出產(chǎn)品的可靠性評估，是管理工作所要求的?？煽啃灾笜?biāo)的點(diǎn)估計(jì)值和置信區(qū)間估計(jì)，是產(chǎn)、購雙方對產(chǎn)品壽命期費(fèi)用決策的重要資訊?？煽啃灾笜?biāo)的點(diǎn)估計(jì)值和置信區(qū)間估計(jì)的依據(jù)是試驗(yàn)資料。試驗(yàn)資料的具體處理方法在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定。只憑試驗(yàn)結(jié)果就對裝備的可靠性水準(zhǔn)進(jìn)行評估,信息量可能不夠，往往要結(jié)合製造和使用的其他資訊進(jìn)行綜合評價，才能使用戶放心。5試驗(yàn)管理從研製生產(chǎn)到交付部隊(duì)使用，要進(jìn)行多項(xiàng)與可靠性有關(guān)的試驗(yàn)。為了確保達(dá)到用戶提出的要求，遵守交付週期，節(jié)省資源，加強(qiáng)管理是十分必要的。試驗(yàn)管理的目的是為了提高試驗(yàn)成效、確保產(chǎn)品可靠性大綱的效果，管理的任務(wù)主要是制訂和落實(shí)試驗(yàn)計(jì)畫，因此要多安排綜合試驗(yàn)，常用的方法是組織、協(xié)調(diào)、督促。試驗(yàn)管理工作要圍繞研製生產(chǎn)的產(chǎn)品確定試驗(yàn)專案、明確在何時進(jìn)行、由何部門組織哪些人參加和實(shí)施、採用何種試驗(yàn)手段、試驗(yàn)方案和計(jì)畫由誰制訂和批準(zhǔn)，試驗(yàn)情況的記錄和處置，試驗(yàn)結(jié)果的處理等。綜合的可靠性試驗(yàn)計(jì)畫一般包括以下內(nèi)容：(1)確定裝備的可靠性要求；(2)規(guī)定可靠性試驗(yàn)的應(yīng)力條件；(3)規(guī)定試驗(yàn)進(jìn)度計(jì)畫；(4)詳細(xì)的可靠性試驗(yàn)方案；(5)試驗(yàn)操作程式；(6)受試產(chǎn)品的說明和性能監(jiān)測要求；(7)試驗(yàn)設(shè)備和監(jiān)測儀器；(8)試驗(yàn)記錄和試驗(yàn)資料的處理方法；(9)試驗(yàn)報告的內(nèi)容。試驗(yàn)管理除了計(jì)畫管理之外，還包括試驗(yàn)費(fèi)用的管理，為保證研製工作進(jìn)度和避免追加費(fèi)用，試驗(yàn)工作的重點(diǎn)應(yīng)放在工程試驗(yàn)上。綜合了較多試驗(yàn)內(nèi)容的計(jì)畫，還應(yīng)包括每項(xiàng)試驗(yàn)的方案、決策風(fēng)險、試驗(yàn)條件、試驗(yàn)程式、在壽命週期的計(jì)畫等。第二章環(huán)境應(yīng)力篩選1環(huán)境應(yīng)力篩選的目的和原理1.1環(huán)境應(yīng)力篩選的目的環(huán)境應(yīng)力篩選的目的在於發(fā)現(xiàn)和排除產(chǎn)品的早期失效，使其在出廠時便進(jìn)入隨機(jī)失效階段，以固有的可靠性水準(zhǔn)交付用戶使用。1.2環(huán)境應(yīng)力篩選的原理環(huán)境應(yīng)力篩選是通過向電子裝備施加合理的環(huán)境應(yīng)力和電應(yīng)力，將其內(nèi)部的潛在缺陷加速變成故障，以便人們發(fā)現(xiàn)並排除。環(huán)境應(yīng)力篩選是裝備研製生產(chǎn)的一種工藝手段，篩選效果取決於施加的環(huán)境應(yīng)力、電應(yīng)力水準(zhǔn)和檢測儀錶的能力。施加應(yīng)力的大小決定了能否將潛在的缺陷在預(yù)定時間內(nèi)加速變?yōu)楣收?；檢測能力的大小決定了能否將已被應(yīng)力加速變成故障的潛在缺陷找出來，以便加以排除。因此，環(huán)境應(yīng)力篩選又可看作是產(chǎn)品品質(zhì)控制檢查和測試過程的延伸。2缺陷分類2.1通用定義產(chǎn)品喪失規(guī)定的功能稱失效。對可修復(fù)產(chǎn)品通常也稱為故障。對設(shè)備而言，任一品質(zhì)特徵不符合規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)即構(gòu)成缺陷。絕大多數(shù)電子裝備的失效都稱為故障，以故障原因?qū)ζ溥M(jìn)行分解可以參閱圖2.1.1。從圖中可知，裝備故障分為偶然失效型故障和缺陷型故障兩大類。人們認(rèn)為偶然故障表現(xiàn)為隨機(jī)失效，是由元器件、零部件固有失效率引起的；而缺陷型故障由原材料缺陷、元器件缺陷、裝配工藝缺陷、設(shè)計(jì)缺陷引起，元器件缺陷本身又由結(jié)構(gòu)、工藝、材料等缺陷造成，設(shè)計(jì)缺陷則包含電路設(shè)計(jì)缺陷、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷、工藝設(shè)計(jì)缺陷等內(nèi)容。結(jié)構(gòu)工藝材料電路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)缺陷缺陷缺陷缺陷缺陷缺陷元器件缺陷設(shè)計(jì)缺陷原材料裝配工藝缺陷缺陷缺陷型故障偶然失效型故障電子裝備故障圖2.1.1電子裝備故障原因分解示意2.2電子設(shè)備可視缺陷分類按照GJB2082《電子設(shè)備可視缺陷和機(jī)械缺陷分類》，從影響與後果方面缺陷分為致命缺陷、重缺陷、輕缺陷；從可視的角度來看，產(chǎn)生缺陷的主要工藝類型有：焊接、無焊連接、電線與電纜、多餘物、防短路間隙、接點(diǎn)、印製電路板、零件製造安裝、元器件、纏繞、標(biāo)記等，其中多數(shù)都可能產(chǎn)生致命缺陷或重缺陷，輕缺陷比較普遍。致命缺陷是指對設(shè)備的使用、維修、運(yùn)輸、保管等人員會造成危害或不安全的缺陷，或可能妨礙某些重要裝備（如艦艇、坦克、大型火炮、飛機(jī)、導(dǎo)彈等）的戰(zhàn)術(shù)性能的缺陷。重缺陷是指有可能造成故障或嚴(yán)重降低設(shè)備使用性能，但又不構(gòu)成致命缺陷的缺陷。輕缺陷是指不構(gòu)成重缺陷，但會降低設(shè)備使用性能或不符合規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而對設(shè)備的使用或操作影響不大的缺陷?？梢暼毕菔侵竿ㄟ^人的視覺器官可直接觀察到的，或採用簡單工具對設(shè)備品質(zhì)特徵所能判定的缺陷。承制單位的品質(zhì)檢驗(yàn)人員對大多數(shù)可視缺陷都可以發(fā)現(xiàn)並交有關(guān)部門排除，唯有不可視缺陷需要進(jìn)行環(huán)境應(yīng)力篩選或其他方法才能被發(fā)現(xiàn)，否則影響產(chǎn)品可靠性。3篩選應(yīng)力及其效應(yīng)運(yùn)算式3.1常規(guī)篩選與定量篩選常規(guī)篩選是指不要求篩選結(jié)果與產(chǎn)品可靠性目標(biāo)和成本閾值建立定量關(guān)係的篩選。篩選方法是憑經(jīng)驗(yàn)確定的，篩選中不估計(jì)產(chǎn)品引入的缺陷數(shù)量，也不知道所用應(yīng)力強(qiáng)度和檢測效率的定量值，對篩選效果好壞和費(fèi)用是否合理不作定量分析，僅以能篩選出早期失效為目標(biāo)。篩選後的產(chǎn)品不一定到達(dá)其故障率恒定的階段。定量篩選是要求篩選的結(jié)果與產(chǎn)品的可靠性目標(biāo)和成本閾值建立定量關(guān)係的篩選。定量篩選有關(guān)的主要變數(shù)是引入缺陷密度、篩選檢出度、析出量或殘留缺陷密度。引入缺陷密度取決於製造過程中從元器件和製造工藝兩個方面引進(jìn)到產(chǎn)品中的潛在缺陷數(shù)量；篩選檢出度取決於篩選的應(yīng)力把引入的潛在缺陷加速發(fā)展成為故障的能力和所用的檢測儀錶把這些故障檢出的能力；殘留缺陷密度和缺陷析出量則取決於引入缺陷密度和篩選檢出度。定量環(huán)境應(yīng)力篩選關(guān)係式如下：DR=DIN—F=DIN(1—TS)(2-3-1)TS=SS×DE(2-3-2)式中：DR——?dú)埩羧毕菝芏?，平均個/產(chǎn)品；DIN——裝備引入的缺陷密度，平均個/產(chǎn)品；F——境應(yīng)力篩選析出的缺陷量，平均個/產(chǎn)品；TS——篩選檢出度；SS——篩選度；DE——檢測效率。在進(jìn)行定量篩選之前，首先要按照可靠性要求確定殘留缺陷密度的目標(biāo)值DRG，然後通過適當(dāng)?shù)剡x擇篩選應(yīng)力種類及其量值的大小、檢測方法、篩選所在等級等參數(shù)設(shè)計(jì)篩選大綱。實(shí)施此大綱時，要進(jìn)行監(jiān)測和評估，確定DIN、SS、DR的觀察值，並與設(shè)計(jì)估計(jì)值比較，以便及時採取措施保證實(shí)現(xiàn)定量篩選目標(biāo)，並使之最經(jīng)濟(jì)有效。定量環(huán)境應(yīng)力篩選的控制過程請參閱圖2.3.2。3.2恒定高溫應(yīng)力3.2.1參數(shù)的計(jì)算3.2.1.1篩選度計(jì)算設(shè)恒定高溫篩選的應(yīng)力參數(shù)是溫度Tu、篩選時間t、環(huán)境溫度TE(一般取25℃)，其篩選度SS的運(yùn)算式為：SS＝1－exp[-0.0017(R＋0.6)0.6t](2-3-3)式中：R＝Tu－TE＝Tu－25——溫度變化範(fàn)圍，℃；t——恒定高溫的持續(xù)時間，h。按公式(2-3-1)計(jì)算的恒定高溫篩選度數(shù)據(jù)見表2-3-1。加工引入的缺陷DIN加製造篩選產(chǎn)品元器件材料缺陷DIN元DINSS×DEDRDIN=TS=DR=DIN元＋DIN加SS×DEDIN—FF=DIN×TS圖2.3.2定量環(huán)境應(yīng)力篩選變數(shù)關(guān)係示意3.2.2篩選故障率計(jì)算恒定高溫篩選時缺陷的故障率運(yùn)算式如下：λD＝[－ln(1－SS)]/t(2-3-4)式中：λD——故障率，次／小時；SS——篩選度;根據(jù)式(2-3-4)計(jì)算的恒定高溫故障率(λD)見表2-3-1表2-3-1恒定高溫篩選度(SS)和故障率(λD)時間溫度增量(t）℃H01020304050607080100.01240.06770.09910.12400.14520.16390.18090.19640.2108200.02470.18080.18850.23260.26930.30100.32900.35420.3772300.03680.18960.26890.32780.37540.42560.45040.48100.5084400.04880.24450.34140.41120.46610.51140.54980.58300.6121500.06060.29560.40670.48420.54360.59150.63120.66490.6938600.07230.34330.46550.54810.60990.65840.69790.78070.7884700.08390.38770.51850.60420.66650.71440.75250.78360.8093800.09530.42920.56630.65330.71490.76120.79730.82610.8495900.10650.46780.60930.69630.75630.80040.83390.86020.88121000.11760.50380.64800.73390.79170.83310.86400.88770.90631100.12860.53740.68290.76690.82190.86050.88800.90970.92601200.13940.56870.71440.79680.84780.88330.90870.92750.94161300.15010.59790.74270.82110.86990.90250.92520.94170.95391400.16070.62510.76870.84330.88880.91840.93880.95320.96391500.17110.65050.79120.86280.90490.93180.94980.96240.97131600.18140.67420.81190.87980.91870.94300.95890.96970.97741700.19160.69620.83050.89470.93250.95230.96630.97570.98211800.20170.71680.84730.90770.94060.96020.97240.98050.98591900.21160.73600.86250.91920.94920.96670.97740.98430.98892000.22140.75380.87610.92920.95660.97210.98150.98740.9912λD0.00130.00700.01040.01320.01570.01790.01990.02190.02373.2.3恒定高溫應(yīng)力激發(fā)的故障模式或影響恒定高溫能激發(fā)的故障模式(或?qū)Ξa(chǎn)品的影響)主要有：使未加防護(hù)的金屬表面氧化，導(dǎo)致接觸不良或機(jī)械卡死，在螺釘連接操作時用力不當(dāng)或保護(hù)塗層上有小孔和裂紋都會出現(xiàn)這種未防護(hù)的表面。加速金屬之間的擴(kuò)散，如基體金屬與外包金屬，釺焊焊料與元件，以及隔離層薄弱的半導(dǎo)體與噴鍍金屬之間的擴(kuò)散；使液體乾涸，如電解電容和電池因高溫造成洩漏而乾涸；使熱塑膠軟化，如該熱塑膠件處於太高的機(jī)械力作用下，則產(chǎn)生蠕變；使某些保護(hù)性化合物與灌封蠟軟化或蠕變；提高化學(xué)反應(yīng)速度，加速與內(nèi)部污染物的反應(yīng)過程；使部分絕緣損壞處絕緣擊穿。3.3溫度迴圈應(yīng)力3.3.1溫度迴圈應(yīng)力參數(shù)溫度迴圈應(yīng)力參數(shù)有：上限溫度、下限溫度、迴圈次數(shù)、溫度變化速率。3.3.2溫度迴圈應(yīng)力篩選度計(jì)算SS＝1－exp－0.0017(R＋0.6)0.6[Ln(e＋v)]3．N(2-3-5)式中：R=Tu－TL，——溫度變化範(fàn)圍，℃；Tu——上限溫度，℃；TL——下限溫度，℃；V——溫度變化速率，℃／min；N——迴圈次數(shù)；e=2.71828，——自然對數(shù)的底。按式(2-3-5)計(jì)算的溫度迴圈應(yīng)力篩選度見表2-3-2。表2-3-2溫度迴圈應(yīng)力篩選度次速率溫度範(fàn)圍℃數(shù)℃/m20406080100120140160180

250.16830.23490.28860.33240.36970.40230.43120.45720.4809

2100.20970.40310.48120.54100.58910.62900.66290.69200.7173

2150.39110.52540.61240.67520.72320.76120.79200.81750.8388

2200.47070.61550.70340.76360.80750.84070.86650.88710.9037

450.29980.41470.49390.55430.60270.64270.67650.70540.7305

4100.49690.64370.73080.78930.83120.86240.88630.90510.9201

4150.62920.77480.84980.89450.92340.94300.95670.96670.9740

4200.71980.85220.91200.94410.96290.97460.98220.98730.9907

650.41410.52220.64000.70250.74960.78840.81600.84010.8601

6100.64310.78730.86030.90330.93060.94090.96170.97080.9774

6150.77420.89310.94180.96570.97890.98640.99100.99390.9958

6200.85170.94320.97390.98680.99290.99600.99760.99860.9991

850.50950.65740.74390.80140.84220.87230.89530.91320.9274

8100.74690.87310.92750.95560.97150.98110.98710.99100.9936

8150.86250.94930.97740.98890.99410.99670.99810.99890.9993

8200.92150.97810.99230.99690.99860.99970.99970.99980.9999

1050.58980.73790.81780.86740.90050.92730.94050.99290.9623

10100.82040.92420.96240.97960.98830.99300.99560.99120.9982

10150.91630.97590.99130.99640.99840.99920.99960.99980.9999

10200.95850.99160.99770.99930.99970.99990.99990.99990.9999

1250.65680.79940.87040.91150.93730.95440.96610.97440.9804

12100.87260.95480.98050.99060.98520.99740.99850.99910.9995

12150.94900.98860.99660.99880.99960.99980.99990.99990.9999

12200.97800.99680.99930.99980.99990.99990.99990.99990.99993.3.3溫度迴圈應(yīng)力故障率計(jì)算λD=[－Ln(1-SS)]/N(2-3-6)式中：λD——故障率，平均次／迴圈；SS——篩選度；N——迴圈次數(shù)。各參數(shù)組對應(yīng)的故障率見表2-3-3。3.3.4溫度迴圈應(yīng)力激發(fā)的故障模式或影響使塗層、材料或線頭上各種微細(xì)裂紋擴(kuò)大；使粘接不好的接頭鬆馳；使螺釘連接或鉚接不當(dāng)?shù)慕宇^鬆馳；使機(jī)械張力不足的壓配接頭鬆馳；使品質(zhì)差的焊點(diǎn)接觸電阻加大或開路；粒子污染；密封失效。表2-3-3溫度迴圈故障率(λ)D速率溫度循環(huán)範(fàn)圍℃℃/min2040608010012014016018050.08910.13390.17030.20200.23080.25730.28210.30550.3278100.17170.25800.32810.38930.44470.49580.54360.58880.6317150.24800.37260.47390.56230.64230.71610.78520.85040.9125200.31810.47790.60770.72120.82370.91841.00701.09061.77023.4掃頻正弦振動應(yīng)力3.4.1掃頻正弦振動應(yīng)力的篩選度計(jì)算SS=1－exp[－0.000727(G)0.863·t](2-3-7)式中：G—高於交越頻率的加速度量值，g；t—振動時間，min。按式(2-3-7)計(jì)算的結(jié)果見表2-3-4。3.4.2掃頻正弦振動應(yīng)力的故障率λD=[－Ln(1－SS)]/t(2-3-8)式中：λD—故障率，次／h；SS—篩選度；t—時間，h。按式(2-3-8)計(jì)算的結(jié)果也見表2-3-4。表2-3-4掃頻振動篩選度和故障率）5λD3.4.3掃頻正弦振動應(yīng)力激發(fā)的故障模式或影響使結(jié)構(gòu)部件、引線或元器件接頭產(chǎn)生疲勞，特別是導(dǎo)線上有微裂紋或類似缺陷的情況下；使電纜磨損，如在鬆馳的電纜結(jié)處存在尖緣似的缺陷時；使製造不當(dāng)?shù)穆葆斀宇^鬆馳；使安裝加工不當(dāng)?shù)腎C離開插座；使受到高壓力的匯流條與電路板的釺焊接頭的薄弱點(diǎn)故障；使未充分消除應(yīng)力的可作相對運(yùn)動的橋形連接的元器件引線造成損壞，例如電路板前板的發(fā)光二極體或背板散熱板上的功率電晶體；已受損或安裝不當(dāng)?shù)拇嘈越^緣材料出現(xiàn)裂紋。3.5隨機(jī)振動應(yīng)力3.5.1隨機(jī)振動應(yīng)力的參數(shù)隨機(jī)振動應(yīng)力的參數(shù)有：頻率範(fàn)圍、加速度功率譜密度(PSD)、振動時間、振動軸向數(shù)。其振動譜可參閱圖2.3.3。3.5.2隨機(jī)振動應(yīng)力篩選度隨機(jī)振動應(yīng)力篩選度的計(jì)算式如下：SS=1－exp[－0.0046(Grms)1.71t](2-3-9)式中：Grms—加速度均方根值，g；Grms=（A1＋A2＋A3）1/2；(2-3-10)A1、A2、A3——隨機(jī)振動譜的面積，g2(見圖2.3.3)；t—動時間，min。3.5.3隨機(jī)振動應(yīng)力故障率計(jì)算加速度功率譜密度g2/Hz隨機(jī)振動應(yīng)力的故障率計(jì)算式如下：+3db/oct－3db/octλD=[－Ln(1-SS)]/t(2-3-11)A1A2A3式中：λD—故障率，平均次／h；頻率HZSS—篩選度；t—時間，h。020803502000按照式(2-3-9)計(jì)算的篩選度和按照

圖2.3.3隨機(jī)振動譜示意式(2-3-11)計(jì)算的故障率數(shù)值見表2-3-5。表2-3-5隨機(jī)振動篩選度和故障率時間加速度均方根值(g)min0.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.0

5.007.023.045.012.104.140.178.218.260.303.346.389.431.478

10.014.045.088.140.198.260.324.389.452.514.572.627.677.723

15.021.067.129.202.282.363.444.522.595.661.720.772.816.854

20.028.088.168.260.356.452.543.626.700.764.817.861.896.923

25.035.109.206.314.424.529.625.708.778.835.880.915.941.959

30.041.129.241.363.484.595.691.772.836.885.922.948.966.979

35.048.149.275.409.538.651.746.882.878.920.949.968.981.989

40.055.168.308.452.586.700.791.860.910.944.966.981.989.994

45.061.187.339.492.629.742.829.891.933.961.978.988.994.997

50.068.205.369.529.668.778.859.915.951.973.986.993.996.998

55.074.224.397.563.702.809.884.938.964.981.991.996.998.999

60.081.241.424.595.734.836.905.948.973.987.994.997.9991.00

λD.084.276.552.9031.321.802.352.953.614.325.095.906.777.693.5.4隨機(jī)振動應(yīng)力激發(fā)的故障模式或影響隨機(jī)振動應(yīng)力激發(fā)的故障模式或影響與正弦掃頻振動應(yīng)力相同，但故障機(jī)理更複雜，發(fā)展故障的速度要比掃頻正弦振動應(yīng)力快得多，這是由於隨機(jī)振動能同時激勵許多共振點(diǎn)的作用結(jié)果。3.6篩選效果對比3.6.1溫度應(yīng)力對比a)對恒定高溫應(yīng)力的分析恒定高溫篩選的篩選度與溫度增量、篩選時間密切相關(guān)，但其量值很小，由表2-3-1查得當(dāng)溫度增量為最大(80℃)、老煉篩選時間最長(200h)時，篩選度為0.9912。恒定高溫的故障率只與溫度增量有關(guān)，其值也很小，同樣從表2-3-1查得溫度增量最大(80℃)時故障率為平均0.0237次／h。即為了暴露1個缺陷，用溫度增量為80℃的恒定高溫進(jìn)行篩選平均需要42個小時。如果按有些產(chǎn)品以45℃(溫度增量為20℃)高溫進(jìn)行老煉篩選的話，其故障率為0.0104次/h，需要平均老煉100小時才能暴露1個缺陷。因此可見，為了達(dá)到消除早期失效的目的，用恒定高溫的老煉篩選時間要很長，不僅篩選效率低下，而且有可能要影響產(chǎn)品的使用壽命。故障率低和可能影響產(chǎn)品的使用壽命是恒定高溫篩選應(yīng)力的致命缺點(diǎn)。b)對溫度迴圈應(yīng)力的分析溫度迴圈應(yīng)力的篩選度與溫度範(fàn)圍、迴圈次數(shù)有關(guān)，並且與溫度變化速率關(guān)係最密切，即溫度升降速率越大，其篩選度也越大。由表2-3-2可查得溫度範(fàn)圍為180℃、迴圈次數(shù)為4、溫度變化速率為20℃/min時，篩選度為0.9907。歸一化後其故障率與溫度變化範(fàn)圍和溫度變化速率成正相關(guān)。由表2-3-3可查得,當(dāng)溫度變化範(fàn)圍為80℃、溫度變化速率為5℃/min時溫度迴圈應(yīng)力的故障率平均為0.2020次/迴圈，一般每個迴圈時間在3.5～4.0小時之間，因此該應(yīng)力的故障率相當(dāng)於平均0.0505次/h～0.0577次/h之間。因此，故障率高、篩選效率高、不會影響產(chǎn)品使用壽命是溫度迴圈應(yīng)力的特點(diǎn)。c)溫度應(yīng)力的比較由上分析可知，溫度變化範(fàn)圍為80℃、溫度變化速率為5℃/min的溫度迴圈應(yīng)力的故障率是溫度增量為80℃的恒定高溫應(yīng)力的2倍多(0.0505與0.0237之比)。而且在工程上要實(shí)現(xiàn)前者比後者容易得多。溫度增量為80℃的恒定高溫應(yīng)力要讓產(chǎn)品經(jīng)受105℃（80＋25）高溫的相當(dāng)長時間的工作過程，平均42小時才能暴露1個故障。而溫度迴圈應(yīng)力，通常採用溫度交變試驗(yàn)箱，此類設(shè)備對溫度範(fàn)圍為80℃（由－35℃變化到＋45℃）、溫變速率為5℃/min的性能參數(shù)是最低的要求，輕易便可實(shí)現(xiàn)，此應(yīng)力可使產(chǎn)品平均篩選20小時便可以暴露1個故障，比恒定高溫應(yīng)力的篩選效率高很多。為了進(jìn)一步提高溫度迴圈應(yīng)力的篩選效率，可以通過提高溫度變化率的應(yīng)力參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。由表2-3-2可知，當(dāng)溫度範(fàn)圍仍為80℃、溫度變化速率由5℃/min提高到20℃/min時，其故障率由平均0.2020次/迴圈提高到平均0.7212次/迴圈，後者是前者的3.5倍多，即平均5個小時便可以暴露1個缺陷。當(dāng)然，溫度交變試驗(yàn)箱要實(shí)現(xiàn)20℃/min的溫變速率，需要大幅度地增加升降溫系統(tǒng)的功率，甚至要在機(jī)械致冷的基礎(chǔ)上加裝液態(tài)氮致冷系統(tǒng)及其控制裝置。這需要增加投入。為了提高篩選效率、減少篩選對產(chǎn)品壽命的影響，提高溫變速率是最好的方法，為此而增加投入也是適宜的。3.6.2振動應(yīng)力對比一般說來，振動應(yīng)力是定量環(huán)境應(yīng)力篩選方法才採用的應(yīng)力，它可以暴露溫度迴圈暴露不了的某些

缺陷。據(jù)統(tǒng)計(jì)，對電子設(shè)備而言，溫度應(yīng)力平均可以暴露79％的缺陷，而振動應(yīng)力平均可以暴露21

％的缺陷。因此，振動是不可缺少的篩選應(yīng)力。掃頻正弦振動臺和隨機(jī)振動臺都可以作為振動環(huán)境

應(yīng)力篩選的設(shè)備，但由表2-3-4和表2-3-5的資料可以比較它們的故障率(即篩選效率)。我們按照GJB1032《電子產(chǎn)品環(huán)境應(yīng)力篩選》標(biāo)準(zhǔn)要求的典型的隨機(jī)振動譜(見圖2.3.3)算得其加速

度均方根值為7.2g，取為7g；設(shè)持續(xù)時間為5min，查表2-3-5得篩選度為0.478、故障率為7.692次/

小時。同樣設(shè)掃頻正弦振動的加速度為7g、持續(xù)時間為5min，查表2-3-4可得篩選度為0.0193、故障率為0.2339次/小時。兩種振動應(yīng)力的故障率相差甚大，隨機(jī)振動是掃頻振動的33倍！幾種應(yīng)力的篩選度和故障率的對比見表2-3-6。表2-3-6篩選應(yīng)力效果對比項(xiàng)目恒溫45℃恒溫105℃交變80℃交變80℃掃頻7g隨機(jī)rms7g5℃/min20℃/min5min5/minSS0.87610.9912中等高0.01930.478λD(1/h)0.01040.02370.20200.72120.233970.692H/次故障100425240.30.13(70.8min)影響壽命較大較大基本不影響不影響不影響不影響試驗(yàn)設(shè)備造價低低較低較高低較高當(dāng)然，只有隨機(jī)振動控制設(shè)備和與之配套的電磁振動臺才能提供隨機(jī)振動應(yīng)力，其設(shè)備價格要比掃頻振動臺昂貴，但是為了提高篩選效率，最大限度地消除早期故障，這個投入還是合算的。3.6.3結(jié)論a)經(jīng)典的老煉工藝與常規(guī)的恒溫篩選對暴露產(chǎn)品的缺陷有一定的作用，但其篩選度和故障率數(shù)值很小，效率十分低，需要用相當(dāng)長的時間才能達(dá)到消除早期失效(缺陷)的效果，因而可能會影響產(chǎn)品的使用壽命，有必要改用定量環(huán)境應(yīng)力篩選方法。b)如果採用常溫考機(jī)的辦法作為產(chǎn)品出廠的依據(jù)，在幾百小時內(nèi)暴露不了一個缺陷，也說明不了產(chǎn)品的可靠性有什麼樣的水準(zhǔn)，此法意義不大。c)定量環(huán)境應(yīng)力篩選，需要採用溫度迴圈應(yīng)力，其效率已比恒定高溫老煉篩選大為提高；就溫度迴圈篩選而言，提高溫變速率又是進(jìn)一步提高篩選效率、減少篩選對產(chǎn)品使用壽命影響的最佳方法，我們要為此項(xiàng)篩選創(chuàng)造條件。d)定量環(huán)境應(yīng)力篩選，需要採用振動應(yīng)力，其中又可以採用掃頻正弦振動或隨機(jī)振動方式，但從篩選效率對比可知，隨機(jī)振動方式是最佳的應(yīng)力。為了提高篩選效率、減少振動應(yīng)力篩選對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件壽命的影響，應(yīng)創(chuàng)造條件採用隨機(jī)振動方式。4.環(huán)境應(yīng)力篩選方案設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)原則環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)原則是：使篩選應(yīng)力能激發(fā)出由於潛在設(shè)計(jì)缺陷、製造缺陷、元器件缺陷引起的故障；所施加的應(yīng)力不必類比產(chǎn)品規(guī)定的壽命剖面、任務(wù)剖面、環(huán)境剖面；在試驗(yàn)中，應(yīng)模擬設(shè)計(jì)規(guī)定的各種工作模式。根據(jù)條件和是否必要來確定常規(guī)篩選或是定量篩選；根據(jù)不同階段和產(chǎn)品的特徵制訂篩選方案。4.1.1研製階段的篩選研製階段一般按照經(jīng)驗(yàn)得到的篩選方法進(jìn)行常規(guī)篩選.，其主要作用是：一方面用於收集產(chǎn)品中可能存在的缺陷類型、數(shù)量及篩選方法效果等資訊；另一方面，在可靠性增長和工程研製試驗(yàn)前進(jìn)行了常規(guī)試驗(yàn)，可節(jié)省試驗(yàn)時間和資金；同時利於設(shè)計(jì)成熟快捷的研製試驗(yàn)方法。研製階段的常規(guī)篩選要為生產(chǎn)階段的定量篩選收集資料，為定量篩選作準(zhǔn)備,設(shè)計(jì)定量篩選的大綱。4.1.2生產(chǎn)階段的篩選生產(chǎn)階段的篩選主要是實(shí)施研製階段設(shè)計(jì)的定量篩選大綱；並通過記錄缺陷析出量和設(shè)計(jì)估計(jì)值的比較，提出調(diào)整篩選和製造工藝的措施；參考結(jié)構(gòu)和成熟度相似產(chǎn)品的定量篩選經(jīng)驗(yàn)資料，完善或重新制訂定量篩選大綱。這些經(jīng)驗(yàn)資料主要有：故障率高的元器件和元件型號；故障率高的產(chǎn)品供貨方；元器件接收檢驗(yàn)、測試和篩選的資料；以往篩選和測試的記錄；可靠性增長試驗(yàn)記錄；其他試驗(yàn)記錄。4.2設(shè)計(jì)依據(jù)4.2.1依據(jù)產(chǎn)品缺陷確定篩選應(yīng)力4.2..1.1影響產(chǎn)品缺陷數(shù)量的因素如前所述，產(chǎn)品在設(shè)計(jì)和製造過程引入的缺陷主要是：設(shè)計(jì)缺陷、工藝缺陷、元器件缺陷。這些缺陷可歸納為兩種類型，一是固有缺陷，它是存在於產(chǎn)品內(nèi)部的缺陷，如材料缺陷、外購元器（部）件缺陷和設(shè)計(jì)缺陷；二是誘發(fā)缺陷，它是人們在生產(chǎn)或修理過程中引入的缺陷，如虛焊、連接不良等。這些缺陷的可視缺陷或用常規(guī)檢測手段便可發(fā)現(xiàn)缺陷，可在生產(chǎn)中被排除；除此之外的缺陷便成為潛在缺陷，構(gòu)成裝備的早期故障根源。裝備的早期故障一般要經(jīng)過100小時以內(nèi)的工作才能暴露，從而被排除。影響產(chǎn)品缺陷數(shù)量的主要因素有：產(chǎn)品的複雜程度。產(chǎn)品越複雜，包含的元器件類型和數(shù)量越多、接頭類型和數(shù)量越多，則設(shè)計(jì)和裝焊的難度越大，設(shè)計(jì)製造中引入缺陷的可能性越大。同時也增加環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)的難度。元器件品質(zhì)水準(zhǔn)。元器件品質(zhì)水準(zhǔn)是裝備缺陷的主要來源，元器件品質(zhì)水準(zhǔn)包括品質(zhì)等級和缺陷率指標(biāo)兩個方面，後者用PPM表示，一般生產(chǎn)廠要在說明書中表示。這是定量篩選方案設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。組裝密度。組裝密度高，元器件排列擁擠，裝焊操作難度大，易碰傷元器件，工作中散熱條件差，

易引入工藝缺陷和使缺陷加速擴(kuò)大。設(shè)計(jì)和工藝成熟程度。設(shè)計(jì)和工藝的成熟程度的提高，可以大大地減少產(chǎn)品的設(shè)計(jì)缺陷和工藝缺陷

的種類及其數(shù)量。一般，在研製階段，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定型之前，設(shè)計(jì)缺陷占主導(dǎo)地位；在生產(chǎn)階段，

設(shè)計(jì)缺陷減少，元器件缺陷和工藝缺陷比例增加，並且隨著設(shè)計(jì)的改進(jìn)和工藝的不斷成熟，元器件

缺陷將占主導(dǎo)地位。製造程序控制。製造程序控制主要是品質(zhì)控制，包括採用先進(jìn)的工藝品質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)和管理制度，管理控制得越嚴(yán)格，引入缺陷的機(jī)會就越少。4.2.1.2環(huán)境應(yīng)力對缺陷的影響現(xiàn)場環(huán)境應(yīng)力是影響缺陷發(fā)展成故障的主要因素。任何缺陷發(fā)展成為故障都需要受到一定強(qiáng)度應(yīng)力經(jīng)過一定時間的作用，產(chǎn)品只有受到能產(chǎn)生等於或大於閾值的環(huán)境應(yīng)力才能使某些缺陷變?yōu)楣收?；在某些溫和的環(huán)境應(yīng)力中，許多缺陷不會發(fā)展為故障。因此，只有選擇能暴露某些缺陷的應(yīng)力作為篩選的條件，才能達(dá)到篩選的目的。常用的應(yīng)力所能發(fā)現(xiàn)的典型缺陷見表2-4-1。據(jù)統(tǒng)計(jì)，溫度應(yīng)力可篩選出80％的缺陷，振動應(yīng)力可篩選出20％左右的缺陷。表2-4-1常用應(yīng)力能發(fā)現(xiàn)的典型缺陷溫度迴圈應(yīng)力振動應(yīng)力溫度加振動應(yīng)力元器件參數(shù)漂移粒子污染焊接缺陷電路板開路、短路壓緊導(dǎo)線磨損硬體松脫晶體缺陷元器件安裝不當(dāng)混裝元器件缺陷錯用元器件鄰近板摩擦緊固件問題密封失效相鄰元器件短路元器件破損導(dǎo)線松脫電路板蝕刻缺陷導(dǎo)線束端頭缺陷元器件粘接不良夾接不當(dāng)機(jī)械性缺陷大品質(zhì)元器件緊固不當(dāng)4.2.2根據(jù)缺陷分佈確定篩選等級4.2.2.1缺陷分佈缺陷在裝備研製生產(chǎn)的不同階段的類別和分佈是變化的，因此在制定篩選大綱時要根據(jù)產(chǎn)品缺陷的分佈確定篩選等級。在研製階段，設(shè)計(jì)缺陷的比例最大；在生產(chǎn)初期，設(shè)計(jì)缺陷比例下降，工藝缺陷比例增加，占最大比例；在生產(chǎn)成熟階段，設(shè)計(jì)和工藝趨於成熟，個人操作熟練，元器件缺陷比例變得最大，此時設(shè)計(jì)缺陷一般只占5％以下，工藝缺陷在30％以下，而元器件缺陷可占60％以上。表2-4-2是不同裝備在單元或模組組裝等級進(jìn)行環(huán)境應(yīng)力篩選暴露的缺陷比例，反映了缺陷的分佈情況，可作參考。表2-4-2各種產(chǎn)品篩選的缺陷比例硬體類型篩選組裝等級溫度篩選故障%振動篩選故障%飛機(jī)發(fā)電機(jī)單元5545電腦電源單元8812航空設(shè)備電腦單元8713艦載電腦單元937接收處理機(jī)單元7129慣性導(dǎo)航裝置單元7723接收系統(tǒng)單元8713機(jī)載電腦模組8713控制指示器單元7827接收、發(fā)射機(jī)模組7426平均綜合79214.2.2.2篩選組裝等級的選擇為了保證基本消除裝備的早期故障，最好在各個裝配等級上都安排環(huán)境應(yīng)力篩選。任何篩選都不可能代替高一裝配等級上的篩選。而任何高一級的篩選雖然可以代替低一級的篩選，但篩選效率會降低，篩選成本要提高。一般裝備分成設(shè)備或系統(tǒng)級（包括電纜和採購的單元）、單元級（包括採購的元件和佈線）、元件級（包括印製電路板和佈線）、元器件等4個級別。據(jù)經(jīng)驗(yàn)介紹，對元器件的篩選成本需要1～5個貨幣單位的話，元件級篩選則需要30～50貨幣單位，單元級需要250～500貨幣單位，設(shè)備或系統(tǒng)級需要500～1000貨幣單位。根據(jù)多數(shù)單位的情況來看，設(shè)計(jì)篩選取組件級及以下和取單元級及以上的較多。從綜合的角度來看，組件級篩選的優(yōu)點(diǎn)是：每檢出一個缺陷的成本低，尺寸小、不通電可進(jìn)行成批篩選、效率高；元件的熱慣性低，可進(jìn)行更高溫度變化率的篩選，篩選效率提高。其缺點(diǎn)是：由於不通電，難以檢測性能，篩選尋找故障的效率低；如果改成通電篩選檢測，需要專門設(shè)計(jì)設(shè)備，成本高；不能篩選出該組裝等級以上的組裝引入的缺陷。單元級以上的篩選優(yōu)點(diǎn)是：篩選過程易於安排通電監(jiān)測，檢測效率高；通常不用專門設(shè)計(jì)檢測設(shè)備；單元中各元件的介面部分也得到篩選，能篩選各元件級引入的潛在缺陷。其缺點(diǎn)是：由於熱慣性較大，溫度變化速率不能大，溫度迴圈時間需要加長；單元級包含了各種元部件，溫度變化範(fàn)圍較小，會降低篩選效率；每檢出一個缺陷的成本高。4.2.3根據(jù)檢測效率確定定量篩選目標(biāo)檢測效率是環(huán)境應(yīng)力篩選工作的重要因素。給產(chǎn)品施加應(yīng)力把潛在缺陷變成明顯的故障後，能否準(zhǔn)確定位和消除,就要取決於檢測手段及其能力。當(dāng)選擇在較高組裝等級進(jìn)行篩選時，有可能利用較現(xiàn)成的測試系統(tǒng)或機(jī)內(nèi)檢測系統(tǒng)；在選擇高組裝級篩選時，能準(zhǔn)確地類比各種功能介面，也便於規(guī)定合理的驗(yàn)收準(zhǔn)則，容易實(shí)現(xiàn)高效率的檢測，提高檢測效率。表2-4-3列出了不同組裝等級情況的檢測效率，表2-4-4列出了各種測試系統(tǒng)的檢測效率範(fàn)圍，可用於計(jì)算析出量的估計(jì)值。需要指出的是，綜合利用各種檢測系統(tǒng)能提高檢測效率。表2-4-3不同組裝等級情況的檢測效率組裝等級測試方式檢測效率組件生產(chǎn)線工序間合格測試0.85

組件生產(chǎn)線電路測試0.90

組件高性能自動測試0.95單元性能合格鑒定測試0.90

單元工廠檢測測試0.95

單元最終驗(yàn)收測試0.98

系統(tǒng)線上性能監(jiān)測測試0.90

系統(tǒng)工廠檢測測試0.95

系統(tǒng)定購方最終驗(yàn)收測試0.99

表2-4-4不同測試系統(tǒng)檢測效率範(fàn)圍(%)電路負(fù)載板短路測試電路分析儀電路測試儀功能板測試儀

數(shù)字式45～6550～7585～9490～98

模擬式35～5570～290～9680～90

混合式40～060～087～9483～954.2.4元器件缺陷率的確定確定環(huán)境應(yīng)力篩選的定量目標(biāo)必須確定產(chǎn)品的元器件缺陷率?？梢园匆韵路椒ù_定元器件缺陷率。4.2.4.1查表法國產(chǎn)元器件由GJB299《電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)手冊》規(guī)定品質(zhì)等級，當(dāng)產(chǎn)品選定某個等級的元器件後，按照使用環(huán)境條件，可以從GJB/Z34《電子產(chǎn)品定量環(huán)境應(yīng)力篩選指南》的附錄A的相應(yīng)表中查得不同品質(zhì)等級、不同使用環(huán)境的各種電子元器件的缺陷率資料（以PPM表示）。進(jìn)口元器件問題較複雜，我們不可能查得每一個國家每一種元器件的缺陷率，只能參考美國MIL－HDBK－217E查出品質(zhì)等級，然後從GJB/Z34中查出進(jìn)口元器件的缺陷率。4.2.4.2試驗(yàn)驗(yàn)證法當(dāng)所用的元器件品質(zhì)等級無法從手冊中查得缺陷率資料時，可根據(jù)GJB/Z34《電子產(chǎn)品定量環(huán)境應(yīng)力篩選指南》提供的方法對元器件進(jìn)行抽樣篩選，處理試驗(yàn)資料獲得該元器件的缺陷率。4.2.4.3推算法當(dāng)具備足夠的失效率、缺陷率、環(huán)境係數(shù)、品質(zhì)係數(shù)等資料時，可以按照以下步驟推算同類元器件在同種環(huán)境中其他品質(zhì)等級下的缺陷率。4.2.4.3.1根據(jù)品質(zhì)係數(shù)推算同類元器件在同種環(huán)境中其他品質(zhì)等級下的缺陷率a)基本資訊某類元器件的缺陷率DP，包括在生產(chǎn)廠發(fā)現(xiàn)的缺陷率DPF和在現(xiàn)場使用中發(fā)現(xiàn)的缺陷率DPU，即DP=DPF+DPU，用PPM表示。已知缺陷率和品質(zhì)等級的元器件的品質(zhì)係數(shù)πQ1和未知品質(zhì)等級的缺陷率元器件的係數(shù)πQ2。b)計(jì)算公式失效率與品質(zhì)係數(shù)成正比的元器件，其缺陷率為DPC=(πQ2/πQ1)×DPO=(πQ2/πQ1)×(Dpfo+Dpuo)(2-4-1)式中：DPC——要計(jì)算的缺陷率，PPM；DPO——已知品質(zhì)等級元器件的總?cè)毕萋?，PPM；πQ1——已知品質(zhì)等級元器件的品質(zhì)係數(shù)，可從有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中查得；πQ2——要計(jì)算其缺陷率的品質(zhì)等級元器件的品質(zhì)係數(shù)，可從有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)查得；Dpfo——已知品質(zhì)等級元器件工廠缺陷率，PPM；Dpuo——已知品質(zhì)等級元器件現(xiàn)場使用中發(fā)現(xiàn)的缺陷率，PPM。c)示例已知：某進(jìn)口電晶體的品質(zhì)等級為JAN級，缺陷率為DP（JAN）=346PPM；求?。浩焚|(zhì)等級為JANTX進(jìn)口電晶體的缺陷率。步驟：從有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)查得：πQ（JΑΝ）=1.2πQ（JΑΝTX）=2.4按式（2-4-1）計(jì)算DP(JANTX)=(πQ(JANTX)/πQ(JAN))×DP(JAN)=(0.24/1.2)×346=69.2(PPM)4.2.4.3.2根據(jù)環(huán)境係數(shù)推算同類元器件同一品質(zhì)等級在其他環(huán)境中的缺陷率其一：失效率與環(huán)境係數(shù)成正比的元器件a)基本資訊某品質(zhì)等級的元器件在給定環(huán)境中的缺陷率DP，包括在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)的缺陷率DPf和現(xiàn)場使用環(huán)境中的缺陷率DPU，在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)的缺陷率實(shí)際上就是地面固定環(huán)境（GF）的缺陷率。給定環(huán)境的相應(yīng)環(huán)境係數(shù)πE1。求取缺陷率所處環(huán)境相應(yīng)的環(huán)境係數(shù)πE2。b)計(jì)算公式DPC=Dpf+(πE2/πE1)×Dpu(2-4-2)式中：DPC——要計(jì)算的缺陷率，PPM；Dpf——已知的在工廠的缺陷率，PPM；Dpu——已知的在使用現(xiàn)場的缺陷率，PPM；πE1——已知缺陷率所在環(huán)境的環(huán)境係數(shù)，可從有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)查得；πE2——要計(jì)算的缺陷率所在環(huán)境的環(huán)境係數(shù)，可從有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)查得。c)示例已知：進(jìn)口的品質(zhì)等級為JAN的電晶體在地面固定環(huán)境（GF）中的缺陷率為346PPM，其中工廠缺陷率為60PPM，使用環(huán)境缺陷率為286PPM；求?。涸摰燃夒娋w在地面移動環(huán)境(GM)中的缺陷率。步驟：從有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)查得兩種環(huán)境的環(huán)境係數(shù)：πE1=πE(GF)=5.3πE2=πE(GM)=18應(yīng)用公式(2-4-2)計(jì)算:DPC=Dpf+(πE2/πE1)×Dpu=60+(18/5.3)×286=60+971=1031(PPM)其二：失效率與環(huán)境係數(shù)不成正比的元器件，以半導(dǎo)體積體電路為主a)基本資訊：半導(dǎo)體積體電路的品質(zhì)等級；半導(dǎo)體積體電路的總量；半導(dǎo)體積體電路工廠缺陷率，PPM；半導(dǎo)體積體電路現(xiàn)場工作小時數(shù)；半導(dǎo)體積體電路現(xiàn)場失效率。b)確定失效率模型半導(dǎo)體積體電路失效模型為：λP=πQ×[C1×πT×πV×πPT＋(C2＋C3)×πE]×πL(2-4-3)式中：λP——工作失效率；πQ——品質(zhì)係數(shù)；πT——溫度應(yīng)力係數(shù)；πV——電應(yīng)力係數(shù)；πE——環(huán)境係數(shù)；C1，C2——電路複雜度失效率；C3——封裝複雜度失效率；πL——器材成熟係數(shù)；πPT可編程工藝係數(shù)，除可編程式的唯讀記憶體外，其餘為一。可根據(jù)半導(dǎo)體積體電路的品質(zhì)係數(shù)和有關(guān)技術(shù)，確定πE、πQ、πT、πV、πPT和C1，把它們和已知的現(xiàn)場失效率資料一併代入式(2-4-3)，可求得C1×πT×πV×πPT和C2＋C3的值，並分別令其為K1、K2，式(2-4-3)簡化為：λP=πQ×(K1＋K2×πE)×πL(2-4-4)式中：K1=C1×πT×πV×πTPK2=C2+C3c)導(dǎo)出現(xiàn)場缺陷率計(jì)算公式現(xiàn)場缺陷率等於現(xiàn)場失效率與現(xiàn)場工作時間的乘積除以元器件總數(shù)。從基本資訊可得到現(xiàn)場工作時間和元器件總數(shù)，再利用式(2-4-3)求得的失效率資料,就可導(dǎo)出缺陷率計(jì)算公式：DPU=λΡ×Τ／Ν(2-4-5)式中：DPU——現(xiàn)場缺陷率；λΡ——統(tǒng)計(jì)得到的工廠缺陷率；Τ——現(xiàn)場工作總時間；Ν——統(tǒng)計(jì)的元器件總數(shù)。令K3=T/N，合併式(2-4-3)、(2-4-4)、(2-4-5)得：DPU=DPf+Dpu=Dpf+K3×πQ×(K1＋K2×πE)×πL(2-4-6)式中：DPU——要計(jì)算的缺陷率；Dpf——統(tǒng)計(jì)得到的工廠缺陷率；πQ——品質(zhì)係數(shù)；πE——環(huán)境係數(shù)；πL——器材成熟係數(shù)；K1、K2、K3——根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料導(dǎo)出的常數(shù)。d)示例已知：進(jìn)口積體電路的品質(zhì)等級為C－1，統(tǒng)計(jì)的積體電路數(shù)量N為624087個，統(tǒng)計(jì)的工廠缺陷率Dpf為160PPM，現(xiàn)場總工作時間T為8580×106h，現(xiàn)場失效率為0.025×10－6/h；求?。涸撈焚|(zhì)等級積體電路的失效率計(jì)算公式和缺陷率計(jì)算公式。步驟：根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定某些值為：πQ=13.0C1=0.0053πT=0.032πV=1.0πPT=1.0πE=4.0πL=1.0代入式(2-4-3)：λP=πQ×[C1×πT×πV×πPT＋(C2＋C3)×πE]×πL有：0.025=13.0[(0.0053×0.032×1.0×1.0)+(C2+C3)4.0]1.0則：C2+C3=K2=0.00044C1×πT×πV×πTP=K1=0.00017將上述資料代入式(2-4-4)得到失效率計(jì)算公式：λP=πQ×(0.00017+0.00044πE)現(xiàn)場缺陷率計(jì)算公式為：DPU=λΡ×Τ／Ν=λΡ×8580×106/624087=[πQ×(0.00017+0.00044πE)]×0.0137481=πQ×(2.3372+6.0492πE)×10-6=πQ×(2.3372+6.0492πE)(PPM)總?cè)毕萋视?jì)算公式為：DPU=DPf+Dpu=160＋πQ×(2.3372+6.0492πE)(PPM)用此公式可以推算其他品質(zhì)等級和環(huán)境下元器件的缺陷率。4.2.4.3根據(jù)某元器件的缺陷率和失效率求取另一失效率已知的元器件缺陷率此方法的前提是：假設(shè)失效率類似的元器件,其缺陷率也類似。a)基本資訊要計(jì)算的元器件的失效率λ1；已知缺陷率為DPO的元器件的失效率λ２；b)計(jì)算公式DPC=DPO×λ２/λ1(2-4-7)式中：DPC——要求解的缺陷率，PPM；DPO——已知的缺陷率，PPM；λ1——已知缺陷率的元器件的失效率；λ2——要求解缺陷率的元器件的失效率。此式求解的缺陷率是指某品質(zhì)等級的該類元器件在某種環(huán)境條件下的缺陷率，如果要求解的元器件是在不同環(huán)境條件和不同品質(zhì)等級的缺陷率，則可用本節(jié)相應(yīng)的其他方法求解。其總關(guān)係式為：DPC=(πQ2/πQ1)[DPU×(πE2/πE1)+DPf](2-4-8)式中：DPC——要計(jì)算的缺陷率，PPM；πQ1——已知缺陷率的元器件的品質(zhì)係數(shù)；πQ2——要求取缺陷率的元器件的品質(zhì)係數(shù)；DPU——已知的現(xiàn)場缺陷率，PPM；πE1——已知缺陷率的元器件的環(huán)境係數(shù)；πE2——要求取缺陷率的元器件的環(huán)境係數(shù)；DPf——已知的工廠中缺陷率，PPM。c)示例已知：品質(zhì)為M等級的進(jìn)口元器件在地面固定環(huán)境中的失效率為0.00207×10-6；C-1級進(jìn)口積體電路在地面固定環(huán)境的失效率為0.05123×10-6，總?cè)毕萋蕿?03.2PPM，工廠缺陷率為160PPM。求取：品質(zhì)等級為M的電阻器在地面固定環(huán)境中的缺陷率。步驟：DPC=DPO×λ２/λ1=503.2×10-6×(0.00207×10-6/0.5123×10-6)=(160+343.2)×10-6×(0.00207/0.5123)=6.46+13.87(PPM)=20.33(PPM)求取其他品質(zhì)等級和環(huán)境中的缺陷率公式為：DPC=(πQ2/πQ1)[13.87×(πE2/πE1)+6.46]PPM4.2.5依據(jù)殘留缺陷密度的相關(guān)性4.2.5.1殘留缺陷密度與平均故障間隔時間的關(guān)係據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前良好的元器件的平均失效率在10-6/h至10-7/h之間，現(xiàn)場環(huán)境中由潛在缺陷造成的故障率合理範(fàn)圍是大於10-3/h。假定裝備交付時故障率比規(guī)定的故障率λ0大10％是可接受的，且假定潛在缺陷造成的故障率λD為10-3/h，根據(jù)GJB/Z34提供的故障率與殘留缺陷密度的關(guān)係式：DR=100λ0(2-4-9)DR=100/MTBF(2-4-10)式中：DR——?dú)埩粼诋a(chǎn)品中的缺陷密度；λ0——產(chǎn)品規(guī)定的故障率，1/h。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)提供的關(guān)係式計(jì)算得的缺陷密度與MTBF的關(guān)係資料見表2-4-5。表2-4-5殘留缺陷密度與MTBF的關(guān)係(前提條件：λD為10-3/h，交付時允許故障率比規(guī)定的高0.1)故障率0.10.010.0050.0020.0010.00050.00020.00010.00001MTBF1010020050010002000500010000100000DR1010.50.20.10.050.020.010.0014.2.5.2殘留缺陷密度與篩選成品率的關(guān)係篩選成品率是指提交驗(yàn)收時產(chǎn)品中可篩選的潛在缺陷數(shù)為零的概率。其關(guān)係式為：Y=e－DR(2-4-11)式中：Y——篩選成品率；DR——?dú)埩羧毕菝芏?。置信度不同，篩選成品率的下限YL也不同，它是缺陷故障率與無故障試驗(yàn)時間的乘積、缺陷故障率與規(guī)定故障率的比值的函數(shù)，表2-4-6列出了置信度為90%的篩選成品率下限資料，其他參數(shù)的資料可參閱GJB/Z34。表2-4-6置信度為90%的篩選成品率下限值(λD/λ0=0.1-1.0)故障(失效)率比值λD/λ0λDT0.100.200.300.400.500.600.700.800.901.00

0.10.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00

0.20.250.000.000.000.000.000.000.000.000.00

0.31.000.100.020.010.010.010.000.000.000.00

0.41.000.540.140.070.050.040.030.030.020.020.51.001.000.380.200.130.100.090.080.070.06

0.61.001.000.690.380.260.210.170.150.140.130.71.001.001.000.580.410.330.280.240.220.210.81.001.001.000.780.560.450.390.350.320.290.91.001.001.000.960.710.580.500.450.410.381.01.001.001.001.000.840.690.600.540.500.471.11.001.001.001.000.950.790.690.630.580.551.21.001.001.001.001.000.880.780.710.660.621.31.001.001.001.001.000.950.850.780.730.691.41.001.001.001.001.001.000.910.830.780.741.51.001.001.001.001.001.000.960.880.830.79

1.61.001.001.001.001.001.001.000.930.880.841.71.001.001.001.001.001.001.000.960.910.871.81.001.001.001.001.001.001.000.990.940.911.91.001.001.001.001.001.001.001.000.970.932.01.001.001.001.001.001.001.001.000.990.954.3試驗(yàn)剖面的確定4.3.1應(yīng)力類型定量環(huán)境應(yīng)力篩選一般選用溫度迴圈和隨機(jī)振動應(yīng)力,對電子產(chǎn)品而言,一般都可以滿足篩選要求。某些產(chǎn)品有特殊要求的可選用特定的篩選應(yīng)力。4.3.2應(yīng)力組成溫度迴圈和隨機(jī)振動應(yīng)力各自激發(fā)的缺陷類型是不相同的,因此不能互相取代。然而，它們在激發(fā)缺陷的能力上卻可以互相補(bǔ)充和加強(qiáng)，由振動加速發(fā)展的缺陷可能在溫度迴圈中以故障的形式暴露出來；同樣，由溫度迴圈加速發(fā)展的缺陷也可能在振動中以故障形式暴露出來。因此，環(huán)境應(yīng)力篩選的試驗(yàn)剖面應(yīng)把溫度迴圈和隨機(jī)振動組合起來，即隨機(jī)振動—溫度迴圈—隨機(jī)振動或溫度迴圈—隨機(jī)振動—溫度迴圈?？梢詤㈤咷JB1032《電子產(chǎn)品環(huán)境應(yīng)力篩選方法》。4.3.3應(yīng)力量值篩選應(yīng)力的量值以不能超過產(chǎn)品的設(shè)計(jì)極限，能激發(fā)潛在缺陷又不損壞產(chǎn)品中完好的部分為原則。4.3.3.1溫度迴圈參數(shù)的選擇a)確定溫度迴圈的上下限溫度：採用加電檢測性能的篩選方案時，溫度迴圈的上下限溫度不高於和低於設(shè)計(jì)的最高和最低的工作溫度。採用非加電檢測性能的篩選方案時，溫度迴圈的上下限溫度不高於和低於產(chǎn)品貯存的高溫和低溫。採用只在上限（或下限）溫度加電和檢測性能的篩選方案時，溫度迴圈的上限（或下限）溫度不高於（不低於）設(shè)計(jì)的最高（最低）工作溫度，另一側(cè)的溫度不低於（或高於）貯存溫度。示意圖見2-4-1。溫度高溫貯存溫度設(shè)計(jì)最高工作溫度1234設(shè)計(jì)最低工作溫度低溫貯存溫度1產(chǎn)品加電篩選時檢測性能的溫度迴圈範(fàn)圍2產(chǎn)品不加電篩選時的溫度迴圈範(fàn)圍3產(chǎn)品加電篩選時檢測性能的上限溫度迴圈範(fàn)圍4產(chǎn)品加電篩選時檢測性能的下限溫度迴圈範(fàn)圍圖2-4-1溫度迴圈篩選溫度範(fàn)圍示意只對元件進(jìn)行篩選時，要找出元件中分元件（元器件）各自的最高和最低工作溫度、最高和最低貯存溫度，溫度迴圈的上下限溫度以這些高溫中的最低者和低溫中的最高者為溫度組，參照上述原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般設(shè)計(jì)的工作溫度和貯存溫度離設(shè)計(jì)的極限溫度還有一定距離，為了提高篩選效率，有時擴(kuò)大溫度變化幅度，向設(shè)計(jì)的極限溫度靠近。示例:某元件由5個分元件組成，其設(shè)計(jì)的各項(xiàng)溫度列於下表，確定其定量環(huán)境應(yīng)力篩選溫度。從表中可得到篩選的工作溫度組為60℃和－30℃，貯存的溫度組為80℃和－40℃。分組件號設(shè)計(jì)工作高溫低溫（℃）設(shè)計(jì)貯存高溫低溫（℃）180－40100－55290－45100－503100－50120－404110－30150－55560－5080－55b)確定溫度變化速率：溫度變化速率對篩選效果影響極大，應(yīng)盡可能加快溫度變化速率。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定設(shè)備或部件篩選的溫度變化速率不小於5℃/min。由於受篩選產(chǎn)品本身的熱慣性，產(chǎn)品的實(shí)際溫度變化速率遠(yuǎn)低於試驗(yàn)箱內(nèi)的空氣溫變平均速率，因此要根據(jù)試驗(yàn)箱的能力儘量提高溫度變化速率。在條件不具備，進(jìn)行非定量環(huán)境應(yīng)力篩選時，可採用兩箱法進(jìn)行溫度衝擊篩選。在定量環(huán)境應(yīng)力篩選過程中，可按定量要求和觀察到的故障數(shù)調(diào)節(jié)已選定的溫度變化速率，以保證實(shí)現(xiàn)定量目標(biāo)。c)確定上、下限溫度的持續(xù)時間：溫度迴圈中上、下限溫度的持續(xù)時間取決於產(chǎn)品在此溫度下達(dá)到穩(wěn)定的時間和檢測性能所需的時間，可通過對產(chǎn)品的熱測定和對試驗(yàn)箱溫度穩(wěn)定時間的測定後確定。d)確定溫度迴圈次數(shù)：溫度迴圈次數(shù)實(shí)際就是篩選的持續(xù)時間。根據(jù)電子設(shè)備早期故障一般在交付的前50～100小時暴露，它與產(chǎn)品的複雜程度有關(guān)。一般，初始篩選和單元級的篩選採用10～20個迴圈，元件級篩選採用20～40個迴圈。4.3.3.2振動應(yīng)力的選擇a)確定振動量值篩選的振動量值一般應(yīng)低於產(chǎn)品環(huán)境鑒定試驗(yàn)的合格值，以不損壞產(chǎn)品為準(zhǔn)。常規(guī)篩選的隨機(jī)振動量值一般可用0.04g2/Hz，把握不大的產(chǎn)品可根據(jù)通過測定摸清產(chǎn)品對振動的回應(yīng)特性，由低到高適當(dāng)調(diào)整，最後確定振動量值。b)確定隨機(jī)振動頻譜隨機(jī)振動頻譜應(yīng)採用GJB1032或GJB/Z34標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的頻譜，頻率範(fàn)圍為20～2000HZ，對少數(shù)情況可縮小到100～1000HZ。應(yīng)對受篩選產(chǎn)品進(jìn)行振動測定，確定產(chǎn)品共振頻率、優(yōu)勢頻率，對產(chǎn)品回應(yīng)大的頻率段、要減少輸入，反之加大輸入，以保證不損壞產(chǎn)品和實(shí)施規(guī)定量值的篩選。c)確定軸向和時間隨機(jī)振動一般要在三個軸向上進(jìn)行，每個軸向振動5～10min，最少不少於5min。如果產(chǎn)品中多數(shù)印製板呈同一個方向排列，則可僅在垂直於印製板方向進(jìn)行10min的隨機(jī)振動。正弦振動也應(yīng)在三個軸向上進(jìn)行，一般進(jìn)行30min，不超過60min。隨機(jī)振動的最大效果發(fā)生在15～20min內(nèi)，延長振動時間不僅無益於篩選，反而會引起疲勞損傷,一般用0.04g2/Hz振動20min。我們可按此資料進(jìn)行等效振動時間的計(jì)算：T=20(W0/W1)3(2-4-12)式中：T——等效時間，min；W0——0.04g2/Hz；W1——所用振動量值，g2/Hz。表2-4-7列出按式(2-4-12)計(jì)算的資料。表2-4-7功率譜密度、加速度均方根值和等效時間對照加速度均方根值grms功率譜密度g2/Hz等效時間min6.060.04205.20.03474.240.021603.00.0112804.3.3.3加電和性能檢測時間的選擇a)一般原則為保證篩選效果，篩選中應(yīng)儘量進(jìn)行加電和性能檢測，以便發(fā)現(xiàn)間歇故障和電應(yīng)力缺陷。從可能和經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，一般在高裝配等級篩選時進(jìn)行間歇加電和性能檢測，低裝配等級可能不具備性能檢測的條件，需專門設(shè)計(jì)製造一套檢測儀錶費(fèi)用太大，篩選時只好不進(jìn)行加電和性能檢測。b)溫度迴圈的加電和性能檢測為了不影響降溫速率，在降溫過程不加電，為了發(fā)現(xiàn)間歇性故障也可加電；儘量在其他溫度段加電，期間如果不能做到連續(xù)進(jìn)行性能檢測，也應(yīng)儘量頻繁的進(jìn)行，以便及時發(fā)現(xiàn)故障和節(jié)省篩選時間。c)隨機(jī)振動的加電和性能檢測在振動過程中，應(yīng)加電和進(jìn)行性能檢測，以保證及時發(fā)現(xiàn)故障、不漏檢間歇故障；如果出現(xiàn)故障後不影響加電和檢測，則在振動結(jié)束後再修理。4.4無故障驗(yàn)證試驗(yàn)4.4.1無故障驗(yàn)證試驗(yàn)的作用無故障篩選是環(huán)境應(yīng)力篩選的一個重要步驟，是在完成暴露缺陷的篩選試驗(yàn)之後安排一段試驗(yàn)，要求不再發(fā)生因缺陷引起的故障，以便證明篩選目的已經(jīng)達(dá)到，暴露的故障已經(jīng)排除，證明能在規(guī)定的置信度下滿足定量篩選的目標(biāo)。因此又稱無故障篩選為無故障驗(yàn)收篩選試驗(yàn)。當(dāng)試驗(yàn)中發(fā)生缺陷型故障時，應(yīng)重新試驗(yàn)，以保證在規(guī)定的時間內(nèi)不發(fā)生缺陷性故障。其作用是：作為篩選圓滿程度的度量，作為修復(fù)是否完成的度量。4.4.2無故障篩選應(yīng)力的確定無故障篩選所用應(yīng)力一般與環(huán)境應(yīng)力篩選應(yīng)力相同，有條件的也可模擬工作環(huán)境應(yīng)力。4.4.3無故障篩選時間的確定無故障驗(yàn)收的篩選試驗(yàn)時間T的確定方法如下：a)搜集資訊受篩選產(chǎn)品預(yù)計(jì)的（規(guī)定值）失效率λ０；在選定的篩選應(yīng)力作用下的缺陷故障率λD；受篩選產(chǎn)品的缺陷平均故障率與規(guī)定的故障率之比：λD／λ0；在給定的置信度下篩選成品率下限值YL。b)步驟無故障篩選時間T的確定過程參閱圖2-4-2。具體如下：根據(jù)產(chǎn)品規(guī)定的可靠性值MTBF確定定量篩選目標(biāo)DRG：DRG=100λ０，λ０=1/MTBF；計(jì)算系統(tǒng)級的缺陷目標(biāo)DIN；選定無故障驗(yàn)收的篩選應(yīng)力，一般與缺陷篩選應(yīng)力相同；確定所需的篩選檢出度TS=1－DRG/DIN；確定所用的檢測設(shè)備及其檢測效率DE；計(jì)算所需的篩選度SS=TS/DE；從有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)查得所用篩選應(yīng)力參數(shù)和篩選度對應(yīng)的λD；將λD除以λ0值；根據(jù)公式Y(jié)L=e－DRG求取篩選成品率YL；確定篩選成品率的置信度，據(jù)此和λD/λ0值,從有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)查出λDT值；按T=λDTλD求得無故障驗(yàn)收篩選時間T。λ0DRG=10