“DDT”小学堂—环境应力筛选 “高低温循环的条件设定准则”

环境应力筛选为发现和排除产品中不良零件、元器件、工艺缺陷和防止出现早期失效，在环境应力下所做的一系列试验。它是可靠性试验中的一种类型，也是产品制造过程中的一道工序。

根据对产品筛选的效果选择相应的环境应力，对电子产品，环境应力筛选的应力主要选择温度（高、低温）循环和振动试验，这两种应力的组合筛选效果较好，能暴露产品各组装等级大部分故障。

研究表明，高低温循环的筛选效果取决于四个方面：

○高、低温的设定值

○高、低温保持的时间

○温度变化速率

○温度循环的次数

一）高、低温设定值的选定准则

温度循环中的温度极值决定了筛选强度。选择温度极值的关键是给硬件施加适当应力以析出故障而又不损坏好的产品。应考虑产品贮存温度（高和低）极值和电子元器件的最高工作温度。确定其温度上、下限极值的准则有：

1）如果产品进行通电筛选，在其上、下限温度要工作并检测性能，则应力筛选上限温度不应高于产品的设计最高工作温度，其下限温度下应低于产品的设计最低工作温度。

2）如果产品不进行通电筛选，在其上、下限温度要工作并检测性能，则应力筛选上限温度不应高于产品的贮存高温，其下限温度下应低于产品的贮存低温。

3）如果产品仅在上（或下）限温度通电并检测性能，则其上限温度不应高于产品设计最高温度，下限温度不应低于产品贮存低温，或其上限温度不应高于产品的贮存高温，下限温度不应低于产品的设计最低工作温度。

4）在上述各条选用范围内，筛选温度变化幅度应尽可能大，以提高筛选效率。

二）高、低温保持的时间确定准则

1）受筛产品在温度箱空气温度中停留的时间，包括元器件（零部件）温度达到稳定所需要时间和在温度极值下浸泡所需要的时间。当受筛产品中响应最慢的部分的温度与最终温度之差在规定值之内时，就认为实现了稳定。在不通电筛选的情况下，此最终温度是温度箱空气极值温度；在通电筛选情况下，最终温度取决于设备的种类和环境应力筛选装置。要足够小，以使所有元器件（零部件）均受到适当的应力。

2）浸泡时间，目的是保证钎料发生蠕变和完成功能测试，找出一般环境温度下不会显示出的故障。钎料松弛所需时间一般为5分钟，功能测试的时间取决测试的参数量，因此浸泡时间不能小于5分钟，如要进行功能测试，浸泡时间可延长至测试完成。具体时间可通过温度测定方法确定。

三）温度变化速率确定准则

由于受筛产品表面不均匀的热传递，受筛产品表面与内部之间的热滞后以及受筛产品各部分的热惯性不同，受筛产品中就可能存在瞬时温度梯度。这种温度梯度及其引起的热应力/应变随着温度变化速率的增加而增加。温度的变化速率的增加，能使筛选强度增加。但温度变化速率太高，有可能损坏受筛产品，且筛选效果不会随着温度变化速率的增加而无限增加。试验箱内空气温度变化速率不应小于5℃/min，具体取决于受筛产品本身的热惯性、产品在箱内的安装、风速和试验箱的能力等。

四）温度循环次数选择准则

电子产品使用经验表明，早期故障一般在生产后工作到50-100小时期间出现。这个时间可作为确定筛选温度循环次数的参考根据。不管筛选产品的复杂程度和施加应力的大小，任何产品都用同一个筛选时间，总时间为80-120小时，能基本保证所有组装级产品筛选后能够消除其早期故障。对于单元和系统来说，这一时间相当于20-30个循环，但对于组件来说，由于温度稳定所需时间短，这一时间相关于20-40个循环。