環境(jing)應力篩選(ESS)試驗
是(shi)電子(zi)產(chan)品剔除早起故障(zhang)的(de)(de)有(you)(you)效手(shou)段。ESS試驗(yan)(yan)由溫(wen)度循環(huan)(huan)試驗(yan)(yan)和隨(sui)機振(zhen)動(dong)試驗(yan)(yan)組成(cheng)，試驗(yan)(yan)參數的(de)(de)選(xuan)取直接影響到篩選(xuan)的(de)(de)有(you)(you)效性(xing)。循環(huan)(huan)次數是(shi)溫(wen)度循環(huan)(huan)試驗(yan)(yan)的(de)(de)重要參數，決定(ding)著如何以有(you)(you)限的(de)(de)時(shi)間、相對較少(shao)的(de)(de)費(fei)用(yong)得(de)到理想的(de)(de)篩選(xuan)效果(guo)。目前(qian)，電子(zi)裝備(bei)環(huan)(huan)境(jing)應力篩選(xuan)主要依據GJB 1032-1990《電子(zi)產(chan)品環(huan)(huan)境(jing)應力篩選(xuan)方法(fa)》，但由于該標準的(de)(de)頒發時(shi)間較早，隨(sui)著科技的(de)(de)發展和進步，對電子(zi)設備(bei)可靠性(xing)指(zhi)標要求(qiu)也(ye)越來(lai)也(ye)高，循環(huan)(huan)次數選(xuan)取是(shi)一(yi)個值得(de)探討(tao)的(de)(de)問題。
1、溫(wen)度循環應力篩選效(xiao)果數學(xue)模(mo)型
1.1環境應力篩選的有效性
環(huan)境應力篩選(xuan)的有(you)效性是(shi)指其迫使潛在(zai)缺陷(xian)變成可檢測(ce)出(chu)的故(gu)障(zhang)，以(yi)便對缺陷(xian)源實施(shi)改正措施(shi)的技術(shu)效果及(ji)費用(yong)效益。一(yi)個(ge)良好的環(huan)境應力篩選(xuan)具備以(yi)下特(te)性:
1)能夠(gou)很快析(xi)出潛在(zai)缺陷(xian)，包(bao)括析(xi)出適當(dang)數(shu)量的(de)固有(設計)缺陷(xian)；
2)不(bu)會引起不(bu)適(shi)當(dang)的設計故障，誘(you)發(fa)附(fu)加的故障，消耗受(shou)篩產品壽(shou)命(ming)；
3)不應對制(zhi)造過(guo)程控(kong)制(zhi)增加限(xian)制(zhi)。
1.2溫(wen)度循(xun)環篩選度的數學(xue)模型
環境應(ying)力篩(shai)選的效果(guo)，取決于施加在產品上的不同(tong)應(ying)力，而應(ying)力的大小與其所選擇的參數有關，產生的篩(shai)選效果(guo)也不一樣，這種效果(guo)用篩(shai)選度的概念(nian)進行表述。
溫(wen)度(du)循環篩選度(du)的數學模型(xing)見式(1)。
式中(zhong) : SS為篩選度；R為溫度變(bian)化(hua)范(fan)圍，℃；v為溫度變(bian)化(hua)速率，℃/min；n為循(xun)環次數。
溫(wen)度(du)(du)變化幅度(du)(du)為(wei)80℃時，幾種溫(wen)度(du)(du)變化速(su)率(lv)(lv)的(de)篩選度(du)(du)對比曲(qu)線如圖1所示。從圖1中看出，溫(wen)度(du)(du)變化速(su)率(lv)(lv)越快，篩選度(du)(du)越大；同(tong)一(yi)溫(wen)度(du)(du)變化速(su)率(lv)(lv)﹑溫(wen)度(du)(du)變化范(fan)圍，隨著循(xun)環次(ci)數的(de)增加趨于定值，篩選度(du)(du)的(de)變化不明顯。
2、實(shi)例驗(yan)證
對(dui)某雷達單元利用溫度(du)循環篩(shai)選試驗箱
進行了跟蹤(zong)及(ji)統計分析(xi)研究，該(gai)雷(lei)達單元溫度循環篩(shai)選應(ying)力參數(shu)為:
1)溫度:低溫-40℃，高溫+50
℃；
2)循環次數:10次；
3)溫度變(bian)化速(su)率:5℃/min；
4)保持時間:1.5h。
該(gai)雷達P100， P200， P300共3個(ge)單元、7個(ge)批次的篩選故障統計見(jian)表1。
求取估計值(zhi)，見(jian)式(shi)(2)。
E(X)=∑n x Pi (2)
式中:E(X)為故障統計數(shu)(shu)學(xue)期望；Pi為各循環的故障率，Pi=Ni/N總 ，Ni與N總分(fen)別為各次循環故障數(shu)(shu)與故障總數(shu)(shu)。
將表1中的(de)數據(ju)代入式(2)得(de):
E(X)=1×0.17+2×0.15+3×0.13+4×0.15+5x0.09+6×0.07+7×0.07+8× 0.07+9x 0.06+10×0.03=4.22
可以(yi)得出某雷達循(xun)(xun)(xun)環(huan)(huan)時出現故(gu)(gu)障的(de)(de)(de)平均循(xun)(xun)(xun)環(huan)(huan)次(ci)數應為第4次(ci)，同時通過觀察，各循(xun)(xun)(xun)環(huan)(huan)的(de)(de)(de)故(gu)(gu)障率(lv)和(he)循(xun)(xun)(xun)環(huan)(huan)次(ci)數的(de)(de)(de)關(guan)系近似服從x（n）2分布。為此利用x（n）2分布建立循(xun)(xun)(xun)環(huan)(huan)次(ci)數和(he)故(gu)(gu)障率(lv)關(guan)系的(de)(de)(de)數學模型(xing)。x（n）2分布的(de)(de)(de)E(X)=n ，所以(yi)可近似認為該雷達在溫度循(xun)(xun)(xun)環(huan)(huan)中剔除故(gu)(gu)障的(de)(de)(de)數目和(he)循(xun)(xun)(xun)環(huan)(huan)次(ci)數的(de)(de)(de)關(guan)系服從x（4）2分布。某雷達循(xun)(xun)(xun)環(huan)(huan)的(de)(de)(de)故(gu)(gu)障比率(lv)分布如圖2所示。
根據x（n）2分布的上側(ce)分位點查(cha)表(biao)，得(de)到置信度見表(biao)2。
對于該雷達產品組成單(dan)元，當循環數達到8次(ci)以(yi)上時，可(ke)以(yi)暴露(lu)和剔(ti)(ti)除90%的故(gu)障，即認為(wei)(wei)篩(shai)選(xuan)(xuan)度為(wei)(wei)0.90；當循環數達到10次(ci)以(yi)上時，可(ke)以(yi)暴露(lu)和剔(ti)(ti)除95%的故(gu)障，即認為(wei)(wei)篩(shai)選(xuan)(xuan)度為(wei)(wei)0.95；當循環數達到11次(ci)以(yi)上時，可(ke)以(yi)暴露(lu)和剔(ti)(ti)除97%的故(gu)障，即認為(wei)(wei)篩(shai)選(xuan)(xuan)度為(wei)(wei)0.97。
上述(shu)分析(xi)可以發現，溫度范圍、溫變速率(lv)﹑保溫時(shi)間一(yi)定，循環次(ci)數(shu)(shu)達到一(yi)定的循環次(ci)數(shu)(shu)后，篩(shai)選(xuan)中(zhong)所能暴(bao)露的故障(zhang)數(shu)(shu)目會趨于飽(bao)和。應(ying)力大(da)小一(yi)定，延(yan)長時(shi)間對篩(shai)選(xuan)效果影(ying)響甚微。
同(tong)樣(yang)選(xuan)取(qu)R=90℃ ， v=5℃/min，n分別(bie)選(xuan)取(qu)8，10，11代入式(1)，得出溫度(du)循環篩(shai)選(xuan)度(du)，見表(biao)3。
3、數據分析
綜(zong)合(he)表2、表3數據并(bing)計算相(xiang)應比值，見(jian)表4。
從表4數(shu)據可以得出:
1)針(zhen)對雷達單元(yuan)選(xuan)取相同的溫度(du)變化范圍(wei)、溫度(du)變化速率，循環次數不同，實際篩選(xuan)度(du)大于(yu)理論(lun)(lun)篩選(xuan)度(du)，理論(lun)(lun)公式的推導數據來(lai)源于(yu)電子產品單板，組(zu)件(jian)與單元(yuan)，組(zu)成雷達的單元(yuan)需要進行適當修正；
2)雷達單元的(de)溫度(du)循環篩選度(du)修正系數取(qu)值為1.05~1.10。
4、結語
環境應力篩選試驗參(can)數的(de)正(zheng)確選取既(ji)能提(ti)高篩選效率，剔除產品早期故障，又能大(da)大(da)節約(yue)時間與資金(jin)。文中只(zhi)對溫度循(xun)環的(de)循(xun)環次(ci)數選取加以(yi)論述，以(yi)期對其他參(can)數選取起到(dao)借鑒作用。
