環(huán)境應力篩選是通過施加一定的環(huán)境應力,使產品的潛在缺陷以故障形式暴露并剔除,使得產品在篩選后達到浴盆曲線的恒定故障率階段,在試驗過程中,可以使用ESS環(huán)境應力篩選試驗箱來做應力篩選試驗。
應力篩選試驗箱溫度計算公式來自GJB/Z34,英文原版來自MIL-HDBK-344A,分為恒定高溫篩選和溫度循環(huán)篩選兩種。
1. 恒定高溫篩選強度
公式:SS=1-exp [-0.0017(R+0.6)^0.6t]
式中:R—高溫與室溫(一般取25℃)的差值;t—恒定高溫持續(xù)時間(h);
例:用85℃對某一元器件進行48H的篩選,則其篩選強度為:61.6% =1- EXP[-0.0017*(60+0.6)^0.6*48];注意:這里R=85-25=60,而不是直接用85代入計算,論壇上的計算有誤;
分析:若上例中如果產品的潛在缺陷對于恒定高溫敏感,85度&48小時的測試僅有61.6%的概率暴露出故障,若要提高概率,可以通過增加溫度或者增加測試時間。這里算了下,若溫度不變,將測試時間增加到100小時可以有91.4%的概率暴露故障,實際情況根據不同需要更改時間或溫度;
注意:選用此方案時,關機情況下溫度上限不能超過產品的存儲溫度上限,開機時溫度不能超過產品的工作溫度上限。
2、溫度循環(huán)的篩選強度
公式:SS=1-exp{-0.0017(R+0.6)0.6[Ln(e+v)]^3N}
式中:R—溫度循環(huán)的變化范圍(℃);V—溫變率(℃/min);N—溫度循環(huán)次數,e為自然對數的底數2.71828…..;
例:用60℃到-40℃以10℃/min的速率做15次循環(huán),則對應的篩選強度為:99.87%=1-EXP{-0.0017*(100+0.6)^0.6*[ln(2.71828+10)]^3)*15};
分析:上例中如果產品的潛在缺陷對于溫度循環(huán)敏感,85度&48小時的測試僅有61.6%的概率暴露出故障,若要提高概率,可以通過增加溫度或者增加測試時間。這里算了下,若溫度不變,將測試時間增加到100小時可以有91.4%的概率暴露故障,實際情況根據不同需要更改時間或溫度;
注意:論壇中有描述每個循環(huán)20分鐘,這里不建議選取,因為這不是溫度沖擊測試,通常在做溫度循環(huán)篩選時,需要在每個溫度點保持到產品溫度穩(wěn)定,一般電子產品選擇2小時左右,也即一個循環(huán)需差不多4小時。
應力篩選試驗箱的溫度計算需要考慮多種因素,因此其計算公式較為復雜。一般來說,可以根據熱傳導方程、箱體內空氣的對流和輻射傳熱來計算試驗箱內部的溫度分布。