环境应力筛选有关问题的探讨

[quote]原帖由[i]kingdodoo[/i]于2009-9-814:54发表[url=pid=59205&ptid=7133][/url]
多谢Votech-bj-bruce里抓丁！两位仁兄能否把原始文件的word版或者pdf版传上来，有些图表和公式在网页版本里没有显示。[/quote]
怎么？？？老兄想造战斗机啊？？
不好意思！木有PDF货WOD！只有老兄你自己琢磨一下了！！

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应力筛选的关键在于筛选应力的定义以及产品失效的检测手段；应力定义过高会过应力，造成不必要的产品失效或潜在失效；应力过低则无法有效析出失效产品；失效检测手段就要看产品的关键指标了，呵呵：）

[quote]原帖由[i]kingdesign[/i]于2009-9-408:31发表[url=pid=58756&ptid=7133][/url]
回楼上的，看老鼠怎么跑！
关键还是去了解产品出货后会碰到的导致大量退货的问题会是什么，你做何种试验可以还原问题，就布置何种设备把它们在厂内排除出来[/quote]
呵呵！！综合两位的，，偶觉得还是产品设计师的问题@@@！！！

回楼上的，看老鼠怎么跑！
关键还是去了解产品出货后会碰到的导致大量退货的问题会是什么，你做何种试验可以还原问题，就布置何种设备把它们在厂内排除出来

[quote]原帖由[i]kingdesign[/i]于2009-9-315:46发表[url=pid=58690&ptid=7133][/url]
应力筛选是猫抓老鼠的游戏，理论都是假的，问题的关键在于找方法！[/quote]
推建一下有那些方法?

应力筛选是猫抓老鼠的游戏，理论都是假的，问题的关键在于找方法！

通讯类譬如网络交换系统、电源等有10度C或是15度c每分钟的ESS测试要求。

高级会员就是厉害呀，希望还有大虾们进行补充:victory:

功率谱密度(g2/Hz)

0.015

0.013dB/Oct-3dB/Oct

2050015002000频率（Hz）
图1耐久振动试验谱
功率谱密度(g2/Hz)
0.04

3dB/Oct-3dB/Oct

20803502000频率（Hz）
图2GJB1032的振动试验谱
3从ESS的来源看其实质
3.1ESS的发展历程[3，6]
1979年5月，美国海军发布NAVMATP-9492《海军制造筛选大纲》，首次提出了“6.06Grms的随机振动＋温度循环”的试验技术。
1980年9月发布的MIL-STD-785B《设备和系统研制与生产阶段的可靠性大纲》中，首次提出ESS这个术语，将ESS作为工作项目正式纳入标准范畴。
1985年4月发布的MIL-STD-2164/（EC）《电子设备环境应力筛选方法》，是对ESS工作予以规定的第一个统一的标准。但它与DoD4245.7-M/NAVSOP-6071以及《R&M2000ESS指南和基本方法》中规定的灵活、动态的ESS这一方法相抵触：该标准对试验设备、夹具、控制容差、试验剖面、温度循环时间等都作了硬性规定。令人遗憾的是，由于编制我国标准时当时所掌握资料的局限性，以2164为蓝本编制的GJB1032其灵活性和动态性就可想而知了。
1986年10月，美国国防部发布DoD―HDBK―344《电子设备环境应力筛选》，提出采用定量方法。
1986年10月发布的MIL-STD-781D《工程研制、鉴定和生产的可靠性试验》和1987年发布的MIL-HDBK-781《工程研制、鉴定和生产的可靠性试验方法、方案和环境》，对ESS监控方法作了具体指导，遗憾的是该标准和手册同样规定了规范的ESS，标准中甚至规定由采购单位而不是由对产品最了解的承制单位来规定筛选条件。
1987年5月发布的AMC-R702-25《AMC环境应力筛选大纲》，比其它筛选文件给承制方以更大的责任和技术上的活动余地，明确规定“在大多数情况下，有必要使应力超过产品的设计规范，以达到能析出产品中固有的早期缺陷或潜在缺陷的水平”。
1988年6月，美国SACRAMENTO航空后勤中心发布《环境应力筛选手册》，为电子和机电设备采购和修理规定了R&M2000ESS要求，首次明确规定ESS技术也适用于机电产品和大修硬件。
1989年7月，美国空军司令部发布的《R&M2000行动计划》中专门介绍了“ESS指南和基本方法”。该文件影响很大，它指出：故障是受欢迎的，没有合格与不合格的判断准则，可以根据温度调查和振动调查的结果，以及对硬件中的缺陷数目和类型的预计，或其它合理的剪裁方法，对应力筛选参数进行剪裁。
1990年美国环境科学协会（IES）发表《组件级环境应力筛选指南》，归纳了80年代对ESS的研究结果，认为ESS是将一种特定的环境应力施加于某一产品上的工艺方法，应力可以综合地或依次加速地，但不超过产品设计极限的水平施加于该产品。
1996年6月美国发布的2164A手册中，以图1的形式指出不存在适用于所有产品的通用筛选大纲。筛选方案的确定是一个反复的过程，首先应依据产品预期出现缺陷的类型来确定筛选应力，所加应力应使受筛产品达到损坏，之后根据分析结果再确定一个适当强度并进行筛选。若产品仍损坏，应修改设计或降低筛选强度，之后再进行筛选。这一过程要反复进行到产品不损坏为止，但应保证筛选出潜在缺陷这个大前提，即筛选方案应不损坏产品但又能快速激发出可筛缺陷[4]。
3.2应力激发试验简介[8]
从上述ESS的发展历程可知，ESS强调在不过多消耗产品寿命的前提下，建议采取加速应力，快速激发产品中可能变成早期故障的潜在缺陷，实质上是一种应力激发试验。
应力激发试验与应力模拟试验的思路相反，它是用人为施加环境应力的方法，快速激出并清除产品的潜在缺陷来达到提高可靠性的目的，因此试验时不仅不要求获得通过，反而希望激出的潜在缺陷越多越好。这一思路虽早为人所知，但发展却比模拟试验慢得多。
上世纪50年代兴起的老化试验便是激发试验的最初形式，所加应力有高温、温度循环和温度冲击、离心等，至70年代发展成当今广义的ESS。
80年代初在ESS迅速发展的同时，美国生产厂家深切体会到质量的重要性，深知市场只接受质高价廉的产品；至90年代美国生产厂家又认识到可靠性的重要性，深知市场不仅要求高的开箱合格率，而且要求在设计寿命期内确保性能良好不变。于是自80年代就开始探索提高产品可靠性的好方法，实践证明可靠性强化试验（以下简称RET）是一种行之有效的方法。RET的目的是激发并清除缺陷，因此应力不必模拟真实环境，只要激发的效率越高越好，是一种典型的应力激发试验。目前世界上公认的激发潜在缺陷最有效的环境应力是高温变率的温度循环和宽带随机振动。
RET包括高加速寿命试验和高加速应力筛选，前者针对设计，后者针对生产。方法的核心是施加大应力，一步步地加，一次次地通过设计和工艺更改排除缺陷，直到限于当前的技术限制不能再改进为止。RET获得的可靠性比传统方法高得多，更可贵的是可在短时间内获得。1980年美国在SantaBarbara研究中心进行了为期1年的试验，通过对某型响尾蛇导弹近炸引信光电装置（近1200个产品）进行高加速应力筛选，使产品设计快速达到了强壮化。
自20世纪80年代末，美国在各工业部门开始推广应用RET技术，并逐渐广泛应用于通讯、电子、电脑、医疗、能源、交通、航空、航天等领域。如为航空航天提供试验服务的GarwoodLaboratories公司、主要电子加工服务供应商MCMS公司、WyleLaboratories公司、Telephonic公司等都将RET作为一种重要的可靠性保障。遗憾的是由于商业竞争与军工保密的原因至今许多重大成果仍未解密发表。

[quote]原帖由[i]Votech-bj-bruce[/i]于2009-9-311:29发表[url=pid=58652&ptid=7133][/url]
环境应力筛选有关问题的探讨

随着科学技术的发展以及为适应现代战争的武器装备的使用要求的提高，军事装备的可靠性也在进一步提高，从而促进了可靠性工作向科学化和规范化方向发展。目前我国军事装备的可靠性…[/quote]
随着军方对武器装备功能和性能要求的不断提高，装备的组成日趋复杂，可靠性问题越来越突出，事后检验的产品研制和交付方式已不能满足装备研制生产的需要。国内外的型号实践证明：以环境应力筛选（以下简称ESS）为核心的产品保证模式能够缩短研制生产周期，快速激发产品中的潜在缺陷，显著提高产品可靠性，保证交付产品质量[6]。
自上世纪70年代，以美国为首的发达国家尝到ESS的甜头之后，纷纷以文件或标准的形式要求装备研制生产中必须开展此项工作。其中最具影响力的文献当属MIL-STD-2164《电子设备环境应力筛选方法》和DoD-HDBK-344《电子设备环境应力筛选》，前者明确了常规筛选的方法，后者为定量筛选提供了指导。紧密跟踪国外先进的科研生产技术，我国以2164标准为蓝本制定了GJB1032-1990《电子产品环境应力筛选方法》，以344手册为蓝本制定了GJB/Z34-1993《电子产品定量环境应力筛选指南》。GJB/Z34内容先进、方法科学合理，但由于筛选条件的制定要依据元器件的缺陷率和所施加应力的筛选度等，而元器件缺陷率是一估计值，且随着大规模集成电路和新研模块在产品上的大量应用，缺陷率估计值的可信性越来越小，加上GJB/Z34只适用于纯电子产品，所以武器装备研制和生产中很少进行定量筛选[3]。相反，GJB1032在装备研制与生产中得到了广泛应用。但随着实践的不断深入，人们发现GJB1032中的一些规定过于死板，严格按该标准进行筛选时往往达不到应有的目的。以下就结合工程实践中常遇到的一些问题，从理论方面对该标准的一些要求进行剖析。
2对GJB1032有关要求的剖析
2.1适用范围
GJB1032第1节明确，本标准适用于地面固定设备、地面移动设备、舰船用设备、飞机用设备及外挂、导弹用设备上的电子产品，且在其第五节明确了筛选条件：80～120h的温度循环和10～20min、0.04g2/Hz的随机振动[1]。这是不合适的，因为ESS的目的是剔除早期缺陷，同样的产品用在不同环境中表现出的故障特征是不一样的。举一个简单的例子来说，设某电子产品中存在固有缺陷a、b、c、d。当将其用在导弹上时因为使用环境严酷，其固有缺陷a、b、c可能会以早期故障的形式暴露出来，因此应针对固有缺陷a、b、c设计合理的筛选方案X，将a、b、c以早期故障的形式暴露出来。当将其用在地面固定设备上时，因为使用环境温和则可能仅固有缺陷a会以早期故障的形式暴露出来，因此应针对固有缺陷a设计合理的筛选方案Y。显然方案Y明显不同与方案X。所以，筛选条件虽不模拟产品的实际使用环境，但在制定产品筛选方案时应考虑产品的使用环境。
2.2每个温度循环的时间
GJB1032第1节明确：“筛选产品可以是印刷电路板组装件、电子组件或整机…”[1]。从理论上讲，对于简单的印刷电路板组装件，没有必要进行80～120h的温度循环。因为，温度循环不同与温度老炼，其激发产品潜在缺陷的有效性主要在于温度变化导致产品热胀冷缩而产生的应力，而不是较长时间的恒定温度累积效应[3]。从我们测试的一些数据看，对由印刷电路板组成的简单组装件，一般0.5h的温度保持时间已足够使产品达到热平衡。再考虑升降温时间，一般一个循环需要2h左右就可以，而不需要取GJB1032中的3h20min或4h。相反，对于热惯性较大的复杂电子设备，即使4h的循环时间也达不到应有的筛选效果。如某型炸弹导引头的温度稳定时间大于3h，再考虑升降温时间，一般一个循环约需要7h。因此应根据产品的温度稳定时间确定温度循环持续时间。
2.3温度循环高低温保持时间的确定
GJB1032附录B详细规定了温度循环中高低温保持时间的确定方法，具有很强的操作性[1]，但±10℃的温度允差范围明显不合适。虽然筛选的温度循环效应主要在于通过温度变化导致不同材料的变形不一而使缺陷激发为故障，但对大多数电子元器件而言，-45～-55℃的低温极限是一关。如某器件在-45℃能正常工作，但在-50℃很可能不能工作。再者，许多电子元器件的失效率随着温度的升高呈几何级数增加[3]。设某产品的筛选温度极限为-50～70℃，按GJB1032的规定，只要产品上2/3的典型部位的温度达到-40℃，就可通电测试产品（测试时间一般较短，测试时产品温度降不到-50℃）；然后升温，只要产品上2/3的典型部位的温度达到60℃，就可通电测试产品（测试时产品温度升不到70℃）。即产品上典型部位的温度大都在-40～60℃之间变化。这样会导致两个问题：一是低温环境考核不足，通过了筛选的产品可能在-50℃的使用环境下不能正常工作；另一个是高温阶段的失效率明显下降，即高温阶段本来应暴露的多个潜在缺陷只能暴露较少一部分，达不到筛选效果。这一点可从国外某弹上产品的筛选方案得到印证：该产品温度循环中的高低温保持时间是以探针测得的温度为准，即筛选中将探针连接到受筛产品的典型部位，当探针指示温度在极限温度的±2℃时，才认为达到要求。所以应以±2℃的温度允差来确定温度循环中的高低温保持时间。
2.4温度变化速率
GJB1032第5.1节明确：“温度循环的温度变化率为5℃/min”[1]。这一规定显然不适用于所有层次的产品，因为温度循环的有效性取决于产品上响应的温度变化，而不是由筛选箱内空气温度的变化率来决定。[2，3，6]我们曾对某复杂飞控设备B进行过温度测试，设定温度范围为-55～70℃，温度变化率为5℃/min，以设备上关键器件的温度达到规定值（上下限温度值的±2℃）计算温度响应时间。测得结果为：全程平均的升、降温速率分别为1.56℃/min、-1.40℃/min。假设将某简单电子组件A和飞控设备B放在筛选箱内，按上述条件进行温度循环。由于产品A的热惯性较小，产品A能很快响应试验箱内的温度变化，设其全程平均的升降温速率均为4.5℃/min。按GJB/Z34提供的温度循环筛选度公式[7]（见式1），假设都进行5个温度循环，可计算出产品A和设备B的筛选度分别为：0.697和0.366（飞控B的温度变化率按升降温速率的平均值1.48℃/min计算）。
…………………………………………（1）
式中：温度循环中的温度变化范围（℃）；——温度变化速率（℃/min）；——循环次数；——自然对数的底。
可见同样的筛选条件，不同产品内的缺陷以故障形式析出的概率明显不同。要想使设备B达到与产品A同样的筛选度，同样的筛选温度范围和温变率，需要将温度循环数增加到13个。因此实际应用中应根据产品热惯性和试验设备的能力等确定温度变化率。对于热惯性大的产品，较大的箱内温度变化率要求不但对设备要求苛刻、浪费了资源，更主要的是筛选度的提高很有限。如我们曾对飞控设备B用10℃/min的温度变化率进行摸底测试，测得结果为：全程（-55～70℃）平均的升、降温速率分别为1.80℃/min、-1.64℃/min，按式（1）计算，其筛选度提高到0.400，仅提高了不到10个百分点。
2.5温度循环数
GJB1032第5.1节明确：“在缺陷剔除试验中，温度循环为10次或12次，相应时间为40h。在无故障检验中为10～20次或12～24次，时间为40～80h[1]”，这一规定显然也不适用于所有产品。从不同环境对产品寿命的效应影响来看，虽然极限温度范围内的温度循环对产品寿命影响远比随机振动小得多，但筛选尤其影响产品的生产周期。实践中温度循环数的多少应视产品的复杂程度而定：组成简单的产品，温度循环数可适当减少；组成复杂的产品，温度循环数可适当多一些。如某精确制导炸弹在科研试制阶段曾按GJB1032的规定严格进行20个温度循环，该阶段研制的20多发产品在筛选中的表现是：若产品在前4个温度循环中不故障，则产品在以后的16个温度循环中也不故障。基于这一实践，我们在设计定型阶段调整了筛选方案：将试制阶段的20个温度循环数调整为5个，即保证产品经历5个完整的温度循环，且应无故障通过最后1个温度循环。由于针对试制阶段的问题采取了有效的纠正措施，设计定型阶段研制的18发产品在筛选中仅有3发在温度循环中出现故障，分别是在第1、2、3循环中出现的，经分析都是偶发性故障。并且从通过了筛选的产品在设计定型环境鉴定试验、可靠性鉴定试验和外场靶试的表现来看，未发现因筛选不充分导致的早期故障。因此在产品设计定型后仍采用了此筛选方案。
2.6振动应力
GJB1032第5.2节详细规定了筛选用随机振动的谱形、量值、振动时间、施振轴向、振动控制点、监测点等试验参数。根据筛选具有针对性这一特点[3]，对每种产品都施加同样谱型、同样量值、同样时间的振动明显不合适。虽然筛选的目的是剔除产品中可能发展为早期故障的潜在缺陷，但其前提是不能过多消耗产品的有效寿命[5]。不同产品有不同的寿命要求，筛选用振动应考虑产品的寿命和使用环境而设置。如某制导导弹的挂飞寿命较短(10h)，结合产品的外场实测结果，得出其耐久振动试验谱型见图1，耐振时间为Y向20min，将其与GJB1032给出的试验条件（见图2，振动敏感轴向至少振动10min）比较可知：若按标准规定严格进行筛选，单随机振动一项，几乎消耗掉了产品的耐振寿命，因为，不但图2中的均方根值（6.06g）比产品的耐久振动的均方根值（5.17g）大，且图2的功率谱密度曲线几乎全部包含了产品的耐久振动功率谱密度曲线。因此应根据产品的寿命特征值、未来使用环境和设计极限等来确定筛选中的振动应力。

征求大虾们来说说民用的领域还有哪些！！！！

据我所知motorola一直在做这个实验，别的就不清楚了呀

学习了
顶一下！

据偶所知：军工用得比较多，
能不能说说民用方面的，麻烦LZ举一些民用在哪些方面比较多？