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电子通讯设备环境应力筛选ESS规定前言本标准规定电子通讯产品环境应力筛选的要求,包括环境应力条件,暴露持续时间,试验,试验设备的工作要求和针对缺陷要采取的措施,以及试验文件的编写要求。
1 范围本标准适用于DXC公司电子组件（PCB板），模块，分机组合及小型设备的环境应力筛选（ESS）。
2. 引用标准GJB 450 装备研制与生产的可靠性通用大纲GJB 1032 电子产品环境应力筛选方法GJB 451 可靠性、维修性术语3.名词术语3．1 环境应力筛选在电子产品上施加随机振动及温度循环应力，以鉴别和剔除产品工艺和元件引起的早期故障的一种工序或方法。
3．2 环境应力筛选故障在环境应力筛选试验中由产品工艺缺陷或元件缺陷引起的故障。
3．3 筛选度（screening strength,简称SS）某种筛选方法能将针对性的缺陷激发出来的概率。
4.环境应力筛选（ESS）的目的与手段4．1 ESS目的环境应力筛选作为一种工艺流程，是针对产品早期失效中出现的故障模式而进行的，它的目的在于检测和剔除元器件漏检、漏筛的缺陷和生产工序中引入的潜在缺陷，因此说ESS 是一种工艺手段，ESS所揭示的缺陷不能完全用来说明设计的不足。
4．2 ESS手段环境应力筛选为了在短时间内析出最多的缺陷，通常采用加速环境应力来激发故障。
ESS 手段包括高温老化、温度循环、温冲、扫频正弦振动、随机振动及综合手段（温度循环加随机振动），各种筛选手段效果见图1。
为有效达到ESS目的，我们选用了快速温变的温度循环和随机振动，因为这两种手段可剔除大部分可暴露缺陷。
5一般要求5.1 环境应力筛选对象研制开发阶段和批生产的产品（除特殊指明不做外）均要全部进行环境应力筛选。
在电子设备的开发、制造过程中，会引入新的缺陷。
在设计阶段，主要是由于设计临界产生潜在缺陷，在采购的原材料与器件中也不可避免地存在漏检、漏筛的隐患，制造过程中则可能因工艺上超出应力范围或临界而引入缺陷，在测试和可靠性试验中则有可能漏检、重复检验或缺陷不明显使缺陷未能查出，也有不适当的测试损坏器件、产品的情况存在。
电子通讯设备环境应力筛选规定电子通讯设备环境应力筛选规定是一个非常重要的程序，用于确保电子设备在使用中能够稳定可靠地工作。
在现代社会中，电子设备已经成为了人们生产和生活中不可或缺的一部分。
为了保证这些设备的稳定运转，我们需要经常进行环境应力筛选。
本文将详细介绍电子通讯设备环境应力筛选规定。
环境应力的概念环境应力是指物理或环境方面的条件在设备上施加的压力。
这些条件包括温度、湿度、压力、震动、冲击、腐蚀、灰尘和电磁干扰等。
这些应力来源于设备实际使用环境中的外部条件。
在电子设备中，环境应力对设备的正常使用具有很大的影响。
电子设备环境应力筛选规定的意义随着电子设备的不断发展，其使用环境日益复杂和严苛。
面临着这些挑战，电子设备制造商和设计师需要对环境应力进行评估和筛选，以确保设备在不同环境条件下的稳定性和可靠性。
为此，制定统一的环境应力筛选规定可以为设备制造商提供指导和帮助。
通过这些规定，可以确保设备在投入使用时稳定可靠，减少故障和维护操作，从而提高设备的可用性。
国际环境应力标准针对电子通讯设备，国际电工委员会（IEC）和国际组织（ISO）制定了一些环境应力标准，如IEC-60068环境条件试验和ISO-16750道路车辆环境使用条件等。
这些标准规定了各种环境应力测试方法和测试的参数，如环境温度、湿度、机械强制等等。
制造商可以根据这些测试方法和参数，对其产品进行评估和测试，以确保设备的稳定可靠。
国内环境应力标准在国内，中国制定了许多针对电子设备的环境应力规定。
其中最重要的是国家军需标准GJB1840A-1998。
该标准规定了电子设备在不同环境条件下的可靠性要求和试验方法，包括环境温度、湿度、机械强制等。
此外，还有一些行业标准和企业标准，如中国电子技术标准化研究院颁布的GB/T2423、GB/T10587-2006、GB/T14876-93三个标准。
环境应力筛选的步骤环境应力筛选是一个复杂的过程，包括以下几个步骤：1.环境条件确定首先需要确定环境条件，如环境温度、湿度、机械强制等。
环境应力筛选规范（Environmental Stress Screen）拟制：___________________日期：__________ 审核：___________________日期：__________ _______________________________________________ 规范化审查：_________________日期：__________ 批准：___________________日期：__________更改信息登记表规范名称: 环境应力筛选规范（Environmental Stress Screen）规范编码:目录1.目的2.适用范围3.引用/参考标准或资料4.定义5.规范内容5.1 环境应力筛选程序5.2 快速温度循环筛选基本参数5.3 温度循环特性分析5.3.1 诱发故障和筛选机理5.3.2 温度上、下限极值选定准则5.3.3 上、下限温度的持续时间确定准则5.5.4 温度变化速率确定准则5.3.5 温度循环次数（或筛选时间）选择准则5.3.6 设备状态（通断电和性能测试）确定准则5.3.7 温度循环筛选度计算5.3.8 温度箱内产品的安装1.目的本文规定了快速温度循环环境应力筛选的基本程序和方法，以规范环境应力筛选工作。
2.适用范围本规范适用于二次电源模块以及其他产品的单板环境应力筛选。
对中试验证批产品、生产返修产品和某些可靠性要求较高的产品需要采用以下方法进行筛选。
对其他产品是否按照以下方法筛选参考有关文件规定。
3.引用/参考标准或资料《可靠性试验技术》，国防工业出版社《可靠性试验》，航空航天出版社MIL-HDBK-338B，《Electronic Reliability Design Handbook》，1998.10 GJB/Z 34-93 《电子产品定量环境应力筛选指南》，19934.定义4.1 环境应力筛选（Environmental Stress Screen）通过向电子产品施加合理的环境应力和电应力，将其内部的潜在缺陷加速变成故障，并通过检验发现和排除的过程，是一种工艺手段。
板卡级产品环境应力筛选（ESS）技术汪卫华环境应力筛选技术（ESS）经过一段时间的发展，现在已经成为很多生产厂家剔除产品早期失效的一种非常有效的工具。
据统计，针对电子行业的产品，温度循环应力被认为是对产品筛选最有效的单一应力，这里所说的温度循环应力除了温度的上下限之外，温度变化速率对筛选起到最关键的作用。
通常，大部分厂家将环境应力筛选放在整机组装完成后进行，然后对筛选后的产品进行功能测试，功能正常的产品就直接投放市场。
这种做法确实能够起到筛选的作用，提高产品的使用可靠性。
因此市场上就出现了许多种品牌的环境筛选试验箱来充分满足用户对整机产品进行筛选的需求。
通过研究，以上各种品牌的筛选试验箱的内部结构不外乎以下几种，参考图2~图4。
其实有很多因素影响筛选效果，应力筛选程序非常重要，其中包括：温度的上下限（T U、T L）、温度变化速率（R1、R2）以及试验时间，如图1所示。
其实除了应力筛选程序非常重要外，还有一些因素也非常重要，我们通常讲温度变化速率为15度/分钟的试验箱是指该试验箱内出风口的温度变化速率为15度/分钟，产品上的温度变化速率到底有多少才是用户最为关心的，怎样才能使产品上的温度变化速率与试验箱内出风口的温度变化速率一致呢？我们从以下的图a和图b上不难找到答案。
T UT L图1 ESS程序从图a和图b可以很清楚看到，风速和风量在环境应力筛选中对筛选效果的影响非常大。
是不是解决了上述因素的试验箱就能够达到非常好的筛选效果呢？其实不然。
我们再仔细看看图2~图4所示试验箱的结构，作为生产型企业，一般生产量很大，而产品的筛选要求是100%的筛选，那用户必然希望能够充分利用试验箱的内部空间（产品试验区），我们试想想，当我们将图2~图4所示试验箱的产品试验区塞得满满的，产品的筛选效果会好吗？空气在试验箱内部怎么可以流通呢？所以IEC的标准规定，拿这种筛选试验箱做筛选试验时，被测产品的总体积不得超过试验箱内部容积的35%。
板卡级产品环境应力筛选（ESS）技术汪卫华环境应力筛选技术（ESS）经过一段时间的发展，现在已经成为很多生产厂家剔除产品早期失效的一种非常有效的工具。
据统计，针对电子行业的产品，温度循环应力被认为是对产品筛选最有效的单一应力，这里所说的温度循环应力除了温度的上下限之外，温度变化速率对筛选起到最关键的作用。
通常，大部分厂家将环境应力筛选放在整机组装完成后进行，然后对筛选后的产品进行功能测试，功能正常的产品就直接投放市场。
这种做法确实能够起到筛选的作用，提高产品的使用可靠性。
因此市场上就出现了许多种品牌的环境筛选试验箱来充分满足用户对整机产品进行筛选的需求。
通过研究，以上各种品牌的筛选试验箱的内部结构不外乎以下几种，参考图2~图4。
其实有很多因素影响筛选效果，应力筛选程序非常重要，其中包括：温度的上下限（T U、T L）、温度变化速率（R1、R2）以及试验时间，如图1所示。
其实除了应力筛选程序非常重要外，还有一些因素也非常重要，我们通常讲温度变化速率为15度/分钟的试验箱是指该试验箱内出风口的温度变化速率为15度/分钟，产品上的温度变化速率到底有多少才是用户最为关心的，怎样才能使产品上的温度变化速率与试验箱内出风口的温度变化速率一致呢？我们从以下的图a和图b上不难找到答案。
T UT L图1 ESS程序从图a和图b可以很清楚看到，风速和风量在环境应力筛选中对筛选效果的影响非常大。
是不是解决了上述因素的试验箱就能够达到非常好的筛选效果呢？其实不然。
我们再仔细看看图2~图4所示试验箱的结构，作为生产型企业，一般生产量很大，而产品的筛选要求是100%的筛选，那用户必然希望能够充分利用试验箱的内部空间（产品试验区），我们试想想，当我们将图2~图4所示试验箱的产品试验区塞得满满的，产品的筛选效果会好吗？空气在试验箱内部怎么可以流通呢？所以IEC的标准规定，拿这种筛选试验箱做筛选试验时，被测产品的总体积不得超过试验箱内部容积的35%。
电子产品的环境应力筛选研究【摘要】环境应力筛选ESS在武器装备研制中应用广泛，是提高电子产品使用可靠性的有效措施。
但在工程实际应用中，对ESS的理解方面还存在一些问题，环境应力筛选的有效性也有待进一步提高，因此在制定环境应力筛选方法时，应该充分考虑产品的具体情况。
【关键词】环境应力筛选；温度循环；随机振动1.引言随着工程研制的深人，对电子产品的可靠性要求提高，电子产品的环境应力筛选ESS工作得到了更加地重视，大量、长期的筛选实践证明，ESS是提高电子产品使用可靠性的有效措施。
目前环境应力筛选的依据是90年代实施的《GJB 1032电子产品环境应力筛选方法》，但其适用范围宽，而且随着现代技术的不断进步，该标准中规定的筛选条件已不能适应现代产品生产的需要。
因此，在工程研制中，需要对GJB 1032进行适当裁剪与改进，应当依据产品本身的特点来确定应力筛选条件，以提高ESS的效能比。
2.环境应力筛选及其应用中需注意的问题在电子产品的研制和生产过程中，会因种种原因而引入各种缺陷。
ESS的目的就是选择最能激发其潜在缺陷的环境和应力，使潜在缺陷加速发展成为故障，从而发现和排除由于不良元器件、制造工艺和其它原因引入的缺陷造成的早期失效[1]。
设计筛选方法时，一般考虑同时使用温度循环和随机振动，并将它们组合起来[2]。
在ESS实施过程中必须注意以下几个问题：（1）环境应力筛选不是一种试验，而是一道工序，没有通过/不通过准则。
（2）环境应力筛选不是费时费力，浪费资源的行为。
（3）环境应力筛选是一种无损检验，其应力通常不超过产品能承受的极限。
（4）随机振动时产品最好与振动台保持刚性连接。
（5）温度循环时尽可能地去掉产品外壳。
（6）高组装等级的筛选不能代替低组装等级的筛选。
3.提高环境应力筛选的有效性3.1 温度循环温度循环的参数为：上限温度值、下限温度值、温度变化速率、上下限温度保持时间和温度循环次数。
由GJB/Z34提供的温度循环筛选度的公式[3]（1）可以看出，影响温度循环筛选效果的参数主要是温度范围、温度变化率以及循环次数。
电子通讯设备环境应力筛选ESS规定前言本标准规定电子通讯产品环境应力筛选的要求 , 包括环境应力条件 , 暴露持续时间 , 试验 , 试验设备的工作要求和针对缺陷要采取的措施 , 以及试验文件的编写要求。
1范围本标准适用于 DXC公司电子组件（ PCB板），模块，分机组合及小型设备的环境应力筛选（ ESS）。
2.引用标准GJB 450装备研制与生产的可靠性通用大纲GJB 1032电子产品环境应力筛选方法GJB 451可靠性、维修性术语3.名词术语3．1 环境应力筛选在电子产品上施加随机振动及温度循环应力，以鉴别和剔除产品工艺和元件引起的早期故障的一种工序或方法。
3．2 环境应力筛选故障在环境应力筛选试验中由产品工艺缺陷或元件缺陷引起的故障。
3．3 筛选度（ screening strength,简称SS）某种筛选方法能将针对性的缺陷激发出来的概率。
4.环境应力筛选（ ESS）的目的与手段4．1 ESS 目的环境应力筛选作为一种工艺流程，是针对产品早期失效中出现的故障模式而进行的，它的目的在于检测和剔除元器件漏检、漏筛的缺陷和生产工序中引入的潜在缺陷，因此说ESS 是一种工艺手段， ESS所揭示的缺陷不能完全用来说明设计的不足。
4．2 ESS 手段环境应力筛选为了在短时间内析出最多的缺陷，通常采用加速环境应力来激发故障。
ESS 手段包括高温老化、温度循环、温冲、扫频正弦振动、随机振动及综合手段（温度循环加随机振动），各种筛选手段效果见图 1。
为有效达到 ESS目的，我们选用了快速温变的温度循环和随机振动，因为这两种手段可剔除大部分可暴露缺陷。
5一般要求5.1环境应力筛选对象研制开发阶段和批生产的产品（除特殊指明不做外）均要全部进行环境应力筛选。
在电子设备的开发、制造过程中，会引入新的缺陷。
在设计阶段，主要是由于设计临界产生潜在缺陷，在采购的原材料与器件中也不可避免地存在漏检、漏筛的隐患，制造过程中则可能因工艺上超出应力范围或临界而引入缺陷，在测试和可靠性试验中则有可能漏检、重复检验或缺陷不明显使缺陷未能查出，也有不适当的测试损坏器件、产品的情况存在。
由于上述原因，在哪个环节重点进行可靠性环境应力筛选最为有效就变得十分重要，根据国内外有关资料表明，在组件级，即 PCB板、模块等这些较低等级上进行筛选，其效费比最好，风险最低，其原因是这个级别的筛选能检出大多数元器件和工艺的缺陷，且把组件放入筛选设备相对较容易。
因此把筛选级别定在组件级 , 包括 PCB板、小型封装模块、不宜拆分的模块化分机组合及组件级小型设备。
对于外协件、订购件 , 订货合同未要求和厂商不能提供环境应力筛选报告、数据的 , 同样要求进行环境应力筛选试验。
5.2筛选要求A．对所有受筛组件（ PCB板）和模块都必须在电性能调试完并检查合格后进行。
B．所有筛选应力均应施加在非包装状态和去除减震后状态的组件或模块上。
C．除非特殊说明，进行每次筛选前后都必须检查产品性能。
在筛选前后的性能检测与应力筛选之间的时间内不允许对产品进行更换、更改、调整。
D．对于具有自检系统的单板、模块，应最大程度加以利用，以便监测性能，但机内检测不应是监控性能的唯一方法。
E．在已经出现失效（指具有自检功能的组件、模块），并将缺陷隔离和改正之后，应使设备继续工作并监测性能，以保证正确的诊断和纠正措施的有效性，同时将失效部位及原因、纠错方法填入 FRACAS系统表上，并将表格存入产品技术档案作为产品质量分析的重要依据之一。
5.3通用环境要求除非技术条件另有规定，设备在常态下，均应在正常环境下进行测试、试验。
5 ． 3．1 温度试验箱试验温度容差± 2℃。
5 ． 3．2 温度试验箱的实际温变率应不低于 5 ℃/min 。
5 ．3．3 振动试验台控制信号加速度功率密度在20Hz～2000Hz的频率范围内不应超过0.04g ２/Hz 。
5． 3．4 试验时间允差为 1 ％。
6.环境应力筛选要求6． 1 筛选应力的通用原则筛选使用的应力应是适当的应力，它使潜在缺陷能充分地暴露，但不会使产品产生疲劳和设备性能降低。
6 ． 2 温度循环应力筛选（ PCB组件、模块）6． 2． 1 试验目的本试验对组件级（ PCB组件、模块）很有效，它能够暴露工艺和加工过程中引入的缺陷及元器件筛选过程中未暴露的缺陷。
进行温度循环筛选可以暴露以下缺陷：A．组件缺陷、剥离、破裂、绝缘裂口；B．元器件和电路板焊接分离；C．焊接问题；D．在元器件厂家筛选和购入元器件老练筛选中漏检的元器件缺陷；E．参数漂移。
6．2．2 筛选条件确定原则A．最高温度：组件所受的最高温度不得超过构成组件的任何元器件或材料最高额定温度 ( 这里的额定温度在断电筛选时指储藏温度, 加电筛选时指工作温度) 的最低值。
B．最低温度：组件所受的最低温度不得低于构成组件的任何元器件或材料最低额定温度 ( 这里的额定温度在断电筛选时指储藏温度, 加电筛选时指工作温度) 的最高值。
C．温度变化率：筛选的有效度随温变率的提高而提高。
最大变化率取决于温度箱的特性和被筛选产品的热质量（惯性）。
D．在温度极值的保温：为使被筛选产品达到极值温度，通常在温度循环的极值温度上进行保温，产品的热滞后取决于产品的热质量，而大多数PCB组件的热质量都较大，尤其是带屏蔽壳的模块，其热质量则更加大，通常需要20～ 30 分钟。
E．循环次数：在极值温度（ Tu 和 TL）和温变率（ V）确定的条件下循环次数（N）可由温度循环筛选度计算公式（公式1）确定，为得到较高的筛选度（SS）则选用相应的循环次数。
0.6 3SS=1 –exp （ - 0 ﹒ 0017 （R+0 ﹒ 6）[ln( e + V)] N ）公式 1式中R ---- 温变范围（Tu –TL ）℃；e ---- 自然对数底；V ---- 温变率（℃/min ）。
F．筛选是否通电：一般不加说明情况下，受筛产品断电筛选，如有需要加大应力强度、减少筛选时间时，也可通电筛选，但可不加信号、不测试。
6．2．3 温度循环应力筛选的推荐筛选条件：6．2．3．1 温度范围：地面固定通讯设备试验条件：-25 ℃～+70℃6．2．3．2 温变率：10 ℃ / min6．2．3．3 温度循环次数：15 次（筛选度可达99.85 ％）6．2．3．4 温度极限时产品保温时间：A．对 PCB板等热质量小的产品，保温时间为20min.B．对有金属外壳等热质量大的产品，保温时间为30min.6．2．3．5 通/ 断要求：A．断电筛选。
B．对特别指出要通电筛选的产品，在升温和高温保温时应通电；在降温和低温保温时应断电。
另外在此种情况下可相应减少循环次数2～3 次。
6．3 组件级随机振动筛选试验时可将组件（ PCB板）或模块固定在试验支架（拉框）上进行。
6．3．1 试验目的：随机振动是在宽频率范围上对产品施加振动，产品在不同频率上同时受到应力，使产品的许多共振点同时受激励。
即使产品在实际使用中不受任何振动，随机振动也是适用的，因为应力适用性准则不是实际寿命期中潜在缺陷如何变成故障，而是把缺陷变成故障的能力。
筛选效果好、持续时间短是选用随机振动方法的主要原因。
随机振动筛选通常可以暴露以下缺陷：A．焊接问题；B．元器件和印制板制造工艺缺陷；C．大质量器件安装不当导致的断裂、碰撞；D．硬件松动；E．结构问题。
6．3．2 试验条件A．频率域：20Hz～2000Hz2B．加速度功率谱密度：0﹒02～0﹒04 g /Hz（g均方根值）,见图二.C．振动持续时间： 5 ～ 10 minz0.04g 2 /HzH/+3dB/oct2g ,)-3dB/octDSP(?è ?ü ?× ?ê |1μ? ê? ,Hz20803502000图二 随机振动谱D ． 轴向：垂直 1 次E.通 / 断要求：断电。
6． 3．3 筛选效果根据 6﹒3﹒ 2 试验条件，通过公式 2 计算随机振动筛选度 （ SS ），筛选有效度可达 39﹒ 4％～ 63﹒ 3％，这一比例反映了筛选缺陷占可暴露缺陷的比重，通常明显低于温度循环的筛选度，但它所暴露的缺陷机理可与温度循环暴露的缺陷机理相互补。
1.71 SS=1–exp [ - 0﹒ 0046（ Grms/10）（ t ） ]公式2Grms ----振动加速度均方根值（m/s2），根据试验条件经计算该Grms 值为60﹒ 6m/s2；t---振动时间（ min ）6． 4 环境应力筛选程序该程序由初始性能检测、温度循环、随机振动及最后性能检测组成。
6． 4．1 初始性能检测：试验产品按有关标准或技术文件进行外观、机械及电气性能检测并记录。
凡检测不合格的不能继续进行环境应力筛选。
6． 4．2 温度循环应力筛选：按 6﹒ 2﹒3 条确定试验条件，单一循环过程如图三所示，单一循环时间为68 分钟，全部 15 个循环为 17 小时。
温度一个完整循环+70高温保持室温-25低温保持时间图三6． 4． 3 随机振动：按 6﹒3﹒2 条确定试验条件，受筛产品所使用夹具或拉框都应仔细检查、紧固，外接引线应悬挂处理，放置 PCB板时注意使振动轴向垂直于印制板平面，保证产生最大偏移量和有效激励作用。
6． 4． 4 最后性能检测：将通过环境应力筛选试验的产品在常温下通电工作，按技术条件要求逐项检测并记录其结果，将最后性能与初始测量值比较，对筛选产品按验收功能极限值进行评价，有故障的按6﹒5 条处理。
6．5 故障分析分析要求：要按 FRACAS系统表格，填写到故障报告、失效原因分析及纠正措施系统表上，并交有关部门归类存档，以备有关人员及用户检索查阅和进行质量分析之用。
对于外协件、订购件 , 可依据有关合同规定或通知厂商作出相应处理。
7质量记录7.1附录A表QR23.006-1998-01组件温度循环应力筛选数据表7.2附录B表QR23.006-1998-02组件随机振动筛选数据表7.3附录C表QR23.006-1998-03故障报告、分析和纠正措施系统表组件温度循环应力筛选数据表组件型号试验日期试验目的 :对组装和调试好的印制板插件（或模块），施加较大温差的温度循环，激发潜在的元器件、工艺的隐患，从而采取有效的纠正措施，降低失效率。
硬件描述 :（1）单元印制板电子元器件总数半导体器件总数集成电路总数（2）元件质量等级半导体器件等级集成电路等级设计人员 :日期: 设计试验环境 :（1）温度范围□通信电子产品： - 25 ℃～ +70 ℃□（其它）（2）保温时间（高、低温）□印制电路板为 20min□带外壳模块为 30min（ 3）通 / 断电：□通电□断电（ 4）循环次数：15次工艺技术人员 :日期:损坏类型 :印制板（模块）总数元器件失效总数焊点虚焊数印制电路板剥离和金属化孔断开的总数其它维修组:日期:试验结论 :工艺人员 :日期: 审核意见 :可靠性主管设计师 :日期:组件级随机振动筛选数据表组件型号试验日期试验目的 :振动试验在于暴露焊接问题，元器件和印制电路板的缺陷，硬件松动和结构问题。
