一.概念

（一）定義GJB1032-1990 《電子產(chǎn)品環(huán)境應(yīng)力篩選方法》（1991年頒布，后續(xù)相關(guān)部門有研究制定新版GJB1032A，但是目前為止沒有查到新版的標(biāo)準(zhǔn)）

3.1環(huán)境應(yīng)力篩選在電子產(chǎn)品施加隨機(jī)振動(dòng)及溫度循環(huán)應(yīng)力，以鑒別和剔除產(chǎn)品工藝和元件引起的早期故障的一種工序或方法。

GJB/Z 34-1993 《電子產(chǎn)品定量環(huán)境應(yīng)力篩選指南》

3.1.14 ?應(yīng)力篩選 stress screening將機(jī)械應(yīng)力、電應(yīng)力和(或)熱應(yīng)力施加到產(chǎn)品上，以使元器件和工藝方面的潛在缺陷以早期故障形式析出的過程。

GJB 451-90《可靠性維修性術(shù)語 Reliability and Maintainability Terms》

2.8.4 環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn) environmental stress screening test為發(fā)現(xiàn)和排除**零件、元器件、工藝缺陷和防止出現(xiàn)早期失效，在環(huán)境應(yīng)力下所做的一系列試驗(yàn)。

（二）目的

環(huán)境應(yīng)力篩選的目的在于已知產(chǎn)品在實(shí)際使用中將會(huì)遇到的主要環(huán)境，以及其應(yīng)力強(qiáng)度，選擇其*能激發(fā)在研制中的缺陷的環(huán)境和應(yīng)力。強(qiáng)調(diào)以剔除元器件、部件的早期失效及暴露設(shè)計(jì)和制造工藝的不足而采取的有效措施。

（三）分類

環(huán)境應(yīng)力篩選可分為3種類型：1)常規(guī)環(huán)境應(yīng)力篩選、2）定量環(huán)境應(yīng)力篩選和3）高加速環(huán)境應(yīng)力篩選。

1）常規(guī)環(huán)境應(yīng)力篩選

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)系的篩選。篩選所使用的方法是憑經(jīng)驗(yàn)確定的，對篩選效果的好壞和費(fèi)用是否合理不作定量分析，僅以能篩選出早期故障為目標(biāo)。常規(guī)環(huán)境應(yīng)力篩選現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)是GJB 1032-90《電子產(chǎn)品環(huán)境應(yīng)力篩選方法》，它的特點(diǎn)是易以掌握和應(yīng)用，它是目前應(yīng)用*廣泛、時(shí)間*長的篩選類型。

2）定量環(huán)境應(yīng)力篩選

是指要求篩選的效果和成本與產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)和現(xiàn)場的故障修理費(fèi)用之間建立定量關(guān)系的篩選。定量篩選是通過定量地選擇所用應(yīng)力的強(qiáng)度和檢測儀表的檢測率，正好把計(jì)算得到的制造過程所引入的產(chǎn)品的缺陷全部剔除，從而使產(chǎn)品的早期故障率達(dá)到規(guī)定的定量目標(biāo)值，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)是GJB/Z 34—93《電子產(chǎn)品定量環(huán)境應(yīng)力篩選指南》。

由于定量篩選的應(yīng)用需要提供正確的元器件和工藝的缺陷率、應(yīng)力強(qiáng)度和檢測設(shè)備檢出能力的數(shù)據(jù)，而且篩選方案設(shè)計(jì)和方案調(diào)整過程非常繁雜，標(biāo)準(zhǔn)中提供的國內(nèi)外這方面的數(shù)據(jù)不夠完整且準(zhǔn)確度差，所以應(yīng)用較少。

3）高加速應(yīng)力篩選(HASS)

是近年來在高加速極限試驗(yàn)(HALT)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的篩選類型，這種方法的特點(diǎn)是使用的應(yīng)力大，需要的時(shí)間短。HASS應(yīng)力強(qiáng)度比常規(guī)ESS大得多，只適用于研制階段過程應(yīng)用HALT獲得工作極限和破壞極限的產(chǎn)品。

HASS技術(shù)目前在國際上雖然已開始越來越廣地應(yīng)用，但并沒有制訂相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。這一技術(shù)在國內(nèi)基本還處于應(yīng)用探索階段。

二、原理

1、失效率模型

浴缸曲線（bathtub curved）

產(chǎn)品的失效率隨生命周期時(shí)間而變化，一般的變化趨勢呈浴缸形，稱之為浴缸曲線（bathtub curved）

?失效率浴缸曲線大致可分為三個(gè)階段：

1）早夭失效期(infant mortality period)

2）偶發(fā)失效期(random failure period)

3）磨耗失效期(wear-out failure period)

1）早夭失效期(infant mortality period)

當(dāng)產(chǎn)品剛制造完成時(shí)，就好像嬰兒容易生病一樣，失效率很高，因而稱為為早夭失效期，在這個(gè)階段中產(chǎn)品的失效率隨時(shí)間增加而逐漸遞減，稱為遞減失效率(decreasing failure rate， DFR)。

2）偶發(fā)失效期(random failure period)

當(dāng)失效率隨時(shí)間減低至某一程度后即不再有顯著變化，失效現(xiàn)象為偶然隨機(jī)發(fā)生，因此稱為偶發(fā)失效期，其失效率幾乎為一常數(shù)值，稱為常數(shù)失效率(constant failure rate，CFR)，這段時(shí)間屬于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的有用壽命期間，因此又稱為有用壽命期(useful period)或壯年期。

3）磨損失效期(wear-out failure period)

過了偶發(fā)失效期，當(dāng)時(shí)間接近產(chǎn)品的壽命時(shí)，由于在這個(gè)階段發(fā)生的失效現(xiàn)象都是因?yàn)殚L期操作應(yīng)力破壞累積所造成的磨耗型失效，因此稱為磨耗失效期，在這個(gè)階段產(chǎn)品的失效率急速隨時(shí)間增加，稱為遞增失效率(increasing failure rate IER)。

2、應(yīng)力與強(qiáng)度模型

典型的強(qiáng)度機(jī)率密度曲線

該模型研究實(shí)際環(huán)境應(yīng)力與產(chǎn)品所能承受的強(qiáng)度的關(guān)系。

應(yīng)力與強(qiáng)度均為隨機(jī)變量，因此，產(chǎn)品的失效與否將決定于應(yīng)力分布和強(qiáng)度分布。隨著時(shí)間的推移，產(chǎn)品的強(qiáng)度分布將逐漸發(fā)生變化，如果應(yīng)力分布與強(qiáng)度分布一旦發(fā)生了干預(yù)，產(chǎn)品就會(huì)出現(xiàn)失效。因此，研究應(yīng)力與強(qiáng)度模型對了解產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)能力是很重要的。

一般產(chǎn)品若其按設(shè)計(jì)、選料和制造，理想中硬品的強(qiáng)度多為由正常群體(main population)所構(gòu)成的單峰分布。

然而，在實(shí)際制造時(shí)，由于材料、零組件的質(zhì)量不穩(wěn)定，以及制造過程中技術(shù)人員素質(zhì)不一、人為疏忽、或突發(fā)狀況等因素造成的缺陷，在正常群體中混合了一些早夭群體(infant population)或畸形群體(freak population)，使產(chǎn)品的強(qiáng)度 分布呈雙峰或多峰分布。

?環(huán)境應(yīng)力篩選的目的是篩除其中的早夭及畸形群體部份，而保留正常群體。

這些早夭和畸形群體在遭受正常的環(huán)境和使用應(yīng)力就會(huì)發(fā)生失效現(xiàn)象，無法與正常群體一樣正常使用，因此必須通過篩選應(yīng)力的處理和各種檢測方法的應(yīng)用，才能有效的將產(chǎn)品中的缺陷發(fā)現(xiàn)并將其剔除。

不論對電子產(chǎn)品的生產(chǎn)過程進(jìn)行多么嚴(yán)格的生產(chǎn)質(zhì)量管理，材料、工藝、設(shè)備、操作、生產(chǎn)環(huán)境等總不可能**不變，因此，在一批產(chǎn)品中，不可避免地有一部份產(chǎn)品存在一些潛在的缺陷和弱點(diǎn)。

3、*弱鏈條模型

*弱鏈條模型是基于元器件的失效是發(fā)生在構(gòu)成元器件的諸因素中*薄弱的部位這一事實(shí)而提出來的。

該模型對于研究電子產(chǎn)品在高溫下發(fā)生的失效*為有效，因?yàn)檫@類失效正是由于元器件內(nèi)部潛在的微觀缺陷和污染，在經(jīng)過制造和使用后而逐漸顯露出來的。暴露*顯著、*迅速的地方，就是*薄弱的地方，也是*先失效的地方。

4、反應(yīng)速度模型

該模型認(rèn)為元器件的失效是由于微觀的分子與原子結(jié)構(gòu)發(fā)生了物理或化學(xué)的變化而引起的，從而導(dǎo)致在產(chǎn)品特性參數(shù)上的退化，當(dāng)這種退化超過了某一界限，就發(fā)生失效，主要模型有Arrhenius（阿倫尼斯）模型和Eyring模型等。

一般產(chǎn)品若按設(shè)計(jì)圖紙選料和制造，理想中硬件的強(qiáng)度多為由正常群體所構(gòu)成的單峰分布，然而在實(shí)際制造時(shí)，由于材料、零組件的質(zhì)量不穩(wěn)定，以及制造過程中技術(shù)人員素質(zhì)不一、人為疏忽、或突發(fā)狀況等因素造成的工藝水平**，而產(chǎn)生一些帶有缺陷的產(chǎn)品，在正常群體中混合了一些早夭群體或畸型群體，使產(chǎn)品的強(qiáng)度力分布呈雙峰或多峰分布。