一.概念

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

3.1環(huán)境應力篩選在電子產(chǎn)品施加隨機振動及溫度循環(huán)應力，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)境應力篩選指南》

3.1.14 ?應力篩選 stress screening將機械應力、電應力和(或)熱應力施加到產(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《可靠性維修性術語 Reliability and Maintainability Terms》

2.8.4 環(huán)境應力篩選試驗 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)境應力下所做的一系列試驗。

（二）目的

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

（三）分類

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

1）常規(guī)環(huán)境應力篩選

是指不要求篩選結(jié)果與產(chǎn)品可靠性目標和成本閾值建立定量關系的篩選。篩選所使用的方法是憑經(jīng)驗確定的，對篩選效果的好壞和費用是否合理不作定量分析，僅以能篩選出早期故障為目標。常規(guī)環(huán)境應力篩選現(xiàn)行標準是GJB 1032-90《電子產(chǎn)品環(huán)境應力篩選方法》，它的特點是易以掌握和應用，它是目前應用*廣泛、時間*長的篩選類型。

2）定量環(huán)境應力篩選

是指要求篩選的效果和成本與產(chǎn)品的可靠性指標和現(xiàn)場的故障修理費用之間建立定量關系的篩選。定量篩選是通過定量地選擇所用應力的強度和檢測儀表的檢測率，正好把計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)品的早期故障率達到規(guī)定的定量目標值，現(xiàn)行標準是GJB/Z 34—93《電子產(chǎn)品定量環(huán)境應力篩選指南》。

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

3）高加速應力篩選(HASS)

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

HASS技術目前在國際上雖然已開始越來越廣地應用，但并沒有制訂相應的標準。這一技術在國內(nèi)基本還處于應用探索階段。

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)

當產(chǎn)品剛制造完成時，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，在這個階段中產(chǎn)品的失效率隨時間增加而逐漸遞減，稱為遞減失效率(decreasing failure rate， DFR)。

2）偶發(fā)失效期(random failure period)

當失效率隨時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)，這段時間屬于產(chǎn)品設計的有用壽命期間，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，當時間接近產(chǎn)品的壽命時，由于在這個階段發(fā)生的失效現(xiàn)象都是因為長期操作應力破壞累積所造成的磨耗型失效，因此稱為磨耗失效期，在這個階段產(chǎn)品的失效率急速隨時間增加，稱為遞增失效率(increasing failure rate IER)。

2、應力與強度模型

典型的強度機率密度曲線

該模型研究實際環(huán)境應力與產(chǎn)品所能承受的強度的關系。

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

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

然而，在實際制造時，由于材料、零組件的質(zhì)量不穩(wěn)定，以及制造過程中技術人員素質(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)品的強度 分布呈雙峰或多峰分布。

?環(huán)境應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)境和使用應力就會發(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力的處理和各種檢測方法的應用，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)過程進行多么嚴格的生產(chǎn)質(zhì)量管理，材料、工藝、設備、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。

3、*弱鏈條模型

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

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，因為這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、反應速度模型

該模型認為元器件的失效是由于微觀的分子與原子結(jié)構發(fā)生了物理或化學的變化而引起的，從而導致在產(chǎn)品特性參數(shù)上的退化，當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)品若按設計圖紙選料和制造，理想中硬件的強度多為由正常群體所構成的單峰分布，然而在實際制造時，由于材料、零組件的質(zhì)量不穩(wěn)定，以及制造過程中技術人員素質(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)品的強度力分布呈雙峰或多峰分布。