温度循环应力筛选ESS.doc
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温度循环应力筛选(Environmental Stress Screening,ESS)是一种广泛应用在电子行业中,用于提升产品质量和可靠性的技术。ESS 主要通过施加环境应力,如温度变化、振动等,来加速暴露产品内部可能存在的缺陷,包括潜在的零件材料问题、设计缺陷、制造过程中的瑕疵以及工艺问题。这种方法可以提前剔除早期失效的产品,延长产品的正常工作周期,减少后期的维修成本,提高客户满意度。 ESS 包括多种应力测试方法,例如预烧、温度循环、随机振动和电源循环等。其中,预烧通常用于电子元件,通过长时间高温运行来消除残余应力;温度循环则是针对PCB印刷电路板的常见筛选手段;而对于电子成本较高的产品,可能会采用通电预烧、温度循环和随机振动的组合。 对比不同的筛选方法,恒定高温预烧在电子IT产业中广泛用于析出电子元器件的缺陷,但对PCB、IC、电阻和电容等部件筛选效果有限。温度循环筛选则更为普遍,据统计,在美国使用温度循环筛选的公司数量是使用恒定高温预烧的五倍。此外,温度循环和随机振动结合使用,可以达到高达90%的缺陷筛选率。 温度循环筛选中,产品故障主要由设计裕度不足(5%)、生产做工失误(33%)和瑕疵零件(62%)导致。在温度循环过程中,产品经历热膨胀和收缩,产生热应力和应变,尤其是在温度极端变化时。如果产品内部存在热梯度不均或材料热膨胀系数不匹配,这些应力和应变会加剧,导致结构故障和电气故障。例如,裂纹的电镀通孔可能会完全裂开,形成开路,而热循环是引发电路板和焊接故障的主要原因之一。 温度循环筛选对产品的影响主要包括:微观裂纹的扩大、不良接头的松弛、螺钉连接或铆接接头的松弛、压配接头的松动、低质量焊点的接触电阻增大或开路、颗粒或化学污染、密封失效、保护涂层的连接问题以及变压器和线圈的短路或断路。 ESS 应用在产品研发阶段、批量生产阶段以及出厂前,可以根据产品类型和需求在组件、器件、连接器甚至整机系统中进行筛选。尽管ESS会增加生产成本和时间,但由于它可以显著提高出货良率,减少返修次数,总体成本反而会降低。因此,ESS 是确保产品质量和可靠性的重要步骤,对于提升客户信任度具有积极影响。
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