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電子產品環境應力篩選技術(ESS)

作(zuo)者: 網(wang)絡(luo) 編(bian)輯: 瑞凱儀(yi)器 來源: bibil.cn 發(fa)布(bu)日期: 2020.12.17

    1、引言

    環境應力篩選技術(ESS)經過一段時間的發展,現在已經成為很多生產廠家用于剔除批量生產產品早期失效的一種非常有效的工具。
    據統計,針對(dui)電子行(xing)業的(de)產(chan)品,溫度(du)(du)循(xun)環應(ying)力(li)被認為是對(dui)產(chan)品篩選有效的(de)單一應(ying)力(li),這(zhe)里所說的(de)溫度(du)(du)循(xun)環應(ying)力(li)除了溫度(du)(du)的(de)上下限(xian)之外(wai),溫度(du)(du)變化速率(lv)對(dui)篩選起到關(guan)鍵的(de)作用。

    2、影響篩選效果的主要因素

    2.1溫度(du)的上下限值、溫度(du)變化速率、試驗時間
    通常,大部分廠家將環境應力篩選試驗放在整機組裝完成后進行,然后對篩選后的產品進行功能測試,功能正常的產品就直接投放市場。這種做法無疑能夠起到篩選的作用,從而提高產品的使用可靠性。目前市場上就有很多種品牌的環境應力篩選試驗箱(這里推薦——瑞凱儀器)可以滿足用戶對整機產品進行篩選的要求。從環境應力篩選試驗箱內部的空氣循環方式來分,可以分成三種,參考圖1~圖3.

    影響(xiang)篩(shai)選效果的(de)因素很(hen)多,根據環境應(ying)力(li)篩(shai)選度(du)的(de)數學模型,我們知道溫度(du)的(de)上下限(xian)值

電子產品環境應力篩選技術(ESS)

    (Tu、TL)、溫度(du)變(bian)化速率(R1、R2)以及(ji)試(shi)驗時間是(shi)主(zhu)要因素,如圖4所(suo)示。

    值得注意的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是,上(shang)式中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)變化(hua)(hua)(hua)速(su)(su)(su)率(lv)指的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是被試(shi)產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)變化(hua)(hua)(hua)速(su)(su)(su)率(lv),而不是環境應力篩選(xuan)試(shi)驗(yan)箱(xiang)出風口的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)變化(hua)(hua)(hua)速(su)(su)(su)率(lv),而我們(men)通常講溫(wen)度(du)變化(hua)(hua)(hua)速(su)(su)(su)率(lv)為(wei)15度(du)/分(fen)(fen)鐘的(de)(de)(de)(de)(de)(de)試(shi)驗(yan)箱(xiang)是指該試(shi)驗(yan)箱(xiang)內出風口的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)變化(hua)(hua)(hua)速(su)(su)(su)率(lv)為(wei)15度(du)/分(fen)(fen)鐘,在實(shi)際試(shi)驗(yan)中(zhong)產(chan)(chan)品上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)變化(hua)(hua)(hua)速(su)(su)(su)率(lv)到底有多(duo)少應該是可靠性工程(cheng)師(shi)為(wei)關心的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。怎樣才能使(shi)產(chan)(chan)品上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)變化(hua)(hua)(hua)速(su)(su)(su)率(lv)與試(shi)驗(yan)箱(xiang)內出風口的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)變化(hua)(hua)(hua)速(su)(su)(su)率(lv)一致呢?我們(men)來分(fen)(fen)析圖a和圖b。

側視圖

側視圖2

側視圖3

    2.2風速、風量、風向(xiang)和駐留時間

    從圖(tu)a和(he)(he)圖(tu)b可(ke)以(yi)(yi)很清(qing)楚看到(dao),風(feng)速和(he)(he)風(feng)量(liang)在環境(jing)應力篩(shai)選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)中(zhong)對篩(shai)選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)效果(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響非常大(da)。是不是解決(jue)了上述因素的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)環境(jing)應力篩(shai)選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)試(shi)驗(yan)(yan)箱(xiang)(xiang)就(jiu)(jiu)能(neng)夠達到(dao)非常好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)篩(shai)選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)效果(guo)(guo)呢?其實不然(ran)。我們再仔細看看圖(tu)1~圖(tu)3所示試(shi)驗(yan)(yan)箱(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)構(gou),作為生(sheng)產(chan)型企業(ye),一般生(sheng)產(chan)量(liang)很大(da),而產(chan)品的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)篩(shai)選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)要求是100%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)篩(shai)選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan),用(yong)(yong)戶必(bi)然(ran)希望能(neng)夠充分(fen)利用(yong)(yong)試(shi)驗(yan)(yan)箱(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)部(bu)(bu)空間(產(chan)品試(shi)驗(yan)(yan)區(qu)),我們試(shi)想(xiang)想(xiang),當我們將(jiang)圖(tu)1~圖(tu)3所示試(shi)驗(yan)(yan)箱(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)產(chan)品試(shi)驗(yan)(yan)區(qu)塞得滿滿的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de),產(chan)品的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)篩(shai)選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)效果(guo)(guo)會(hui)好嗎﹖空氣在試(shi)驗(yan)(yan)箱(xiang)(xiang)內(nei)部(bu)(bu)怎(zen)么(me)可(ke)以(yi)(yi)流(liu)通呢﹖根據(ju)GB 2423.2-89規定,拿這(zhe)種環境(jing)應力篩(shai)選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)試(shi)驗(yan)(yan)箱(xiang)(xiang)做(zuo)篩(shai)選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)試(shi)驗(yan)(yan)時,被測產(chan)品的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)總體積不得超(chao)過試(shi)驗(yan)(yan)箱(xiang)(xiang)內(nei)部(bu)(bu)容積的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)1/5。作為企業(ye)來說,既要做(zuo)到(dao)100%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)篩(shai)選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan),又要不影響篩(shai)選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)效果(guo)(guo),必(bi)然(ran)投入非常多(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)財力購買更多(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)篩(shai)選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)試(shi)驗(yan)(yan)箱(xiang)(xiang),這(zhe)樣在市場(chang)競爭中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)價格劣(lie)勢就(jiu)(jiu)體現出來,所以(yi)(yi)大(da)部(bu)(bu)分(fen)企業(ye)就(jiu)(jiu)只能(neng)舍本(ben)求末,進行抽樣篩(shai)選(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)(xuan)了。

產品溫度變化與箱體內空氣溫度變化的實際曲線

產品溫度變化與箱體內空氣溫度變化的實際曲線2

ESS程序

    3、全新的篩選方式

    有(you)沒有(you)更(geng)好的方法可(ke)以讓篩選(xuan)效果、篩選(xuan)量(liang)和成本(ben)投入有(you)機結合起來呢?
    我們再來分析一下,一臺性能好的環(huan)境應力篩(shai)選試驗箱。被測(ce)產品的體積也在標準要求(qiu)范圍之(zhi)內,篩(shai)選效果是(shi)不是(shi)非常好呢(ni)?
    前(qian)面我們提(ti)到了(le),溫度(du)循環(huan)(huan)(特別是(shi)快速溫度(du)變(bian)化)試(shi)驗(yan)對電(dian)子產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)篩(shai)選(xuan)效果(guo)好,而(er)作為電(dian)子產(chan)(chan)品來(lai)說,影響該(gai)產(chan)(chan)品功(gong)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)部件主要在(zai)于電(dian)子元(yuan)器(qi)件集中的(de)(de)(de)部件,例如:控制板、功(gong)能(neng)(neng)(neng)板、電(dian)源(yuan)板等(deng)等(deng),產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)外(wai)殼(ke)即(ji)使(shi)有損壞(huai)也(ye)不會影響產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)功(gong)能(neng)(neng)(neng)。充其(qi)(qi)量(liang)(liang)屬(shu)于材料方(fang)面的(de)(de)(de)可靠(kao)性問題(ti)(ti),而(er)溫度(du)循環(huan)(huan)試(shi)驗(yan)對材料可靠(kao)性的(de)(de)(de)效果(guo)并不明顯(xian),而(er)產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)外(wai)殼(ke)在(zai)整機篩(shai)選(xuan)中存(cun)在(zai)嚴重的(de)(de)(de)擋風(feng)問題(ti)(ti),恰恰是(shi)它影響了(le)篩(shai)選(xuan)效果(guo)。所(suo)以若(ruo)將控制板、功(gong)能(neng)(neng)(neng)板和電(dian)源(yuan)板從整機中拿出來(lai)單獨(du)進行(xing)環(huan)(huan)境應(ying)力篩(shai)選(xuan)的(de)(de)(de)話,篩(shai)選(xuan)效果(guo)、篩(shai)選(xuan)量(liang)(liang)和成本投入將有機結合起來(lai)了(le),于是(shi)就出現了(le)類似(si)與圖5所(suo)示(shi)的(de)(de)(de)板卡級產(chan)(chan)品環(huan)(huan)境應(ying)力篩(shai)選(xuan)試(shi)驗(yan)箱。這種試(shi)驗(yan)箱在(zai)產(chan)(chan)品試(shi)驗(yan)區(qu)形成均勻水平氣(qi)(qi)流,與圖1~圖3所(suo)示(shi)試(shi)驗(yan)箱的(de)(de)(de)空(kong)氣(qi)(qi)循環(huan)(huan)系統相比,其(qi)(qi)性能(neng)(neng)(neng)和效果(guo)均有明顯(xian)的(de)(de)(de)區(qu)別。
    這種試驗(yan)箱的優點在(zai)于:
    1.被(bei)試驗產(chan)品上的溫度變化速率與箱內(nei)出風(feng)口(kou)的空氣溫度變化速率一(yi)致;
    2.水平吹(chui)風(feng)或垂直(zhi)吹(chui)風(feng)設計;
    3.風量大、風速快(kuai),熱交換速度(du)快(kuai);
    4.產(chan)品試驗區(qu)內(nei)各點(dian)風量一致(zhi)(均勻性好);
    5.產(chan)品試驗區可以得到(dao)充(chong)分的利用。

    這些特點剛(gang)好解決其他類型試驗箱存在的(de)(de)不足。一般來說,板(ban)(ban)卡(ka)級(ji)產(chan)品的(de)(de)篩(shai)選(xuan)試驗可(ke)以當作生產(chan)過程中的(de)(de)一道工序,完(wan)成板(ban)(ban)卡(ka)組(zu)裝后(hou)馬上進(jin)行篩(shai)選(xuan)試驗是(shi)恰當的(de)(de)。

正視圖

    4、結束語(yu)

    當然,要(yao)想充分利用(yong)該類(lei)試驗箱(xiang)的(de)優(you)點(dian)(dian),以下幾點(dian)(dian)還應該注意:
    1.合(he)適的(de)夾具,要根據被測產品的(de)特點(dian)制訂合(he)適的(de)夾具,同時要考慮電源的(de)接入;
    2.被測板(ban)卡要方便加電(dian)。電(dian)應力在(zai)ESS試驗中是非常有效的應力之一
    3.被測板卡的(de)可(ke)測性(xing),為了預防(fang)間(jian)歇性(xing)失(shi)效的(de)出現,希望在進行篩選試驗的(de)同時(shi)進行實(shi)時監測。
    以(yi)上幾點需要(yao)在產(chan)品(pin)的(de)(de)設計(ji)階段(duan)就加(jia)以(yi)考(kao)慮(lv)。所以(yi)要(yao)想得(de)到理(li)想的(de)(de)篩(shai)選(xuan)效(xiao)果,必(bi)選(xuan)擇合適的(de)(de)環境(jing)應力篩(shai)選(xuan)試(shi)驗箱、設計(ji)正確的(de)(de)篩(shai)選(xuan)程(cheng)序,并在產(chan)品(pin)的(de)(de)設計(ji)階段(duan),考(kao)慮(lv)產(chan)品(pin)的(de)(de)可靠性篩(shai)選(xuan)試(shi)驗。
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