关于电子产品开展环境应力筛选的考量

2019-11-28任小庆

商品与质量 2019年47期

任小庆

山西大众电子信息产业集团有限公司山西太原 030021

1 环境应力筛选简介及其意义

环境应力筛选（以下简称ESS）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。产品的筛选等级可分为设备级、组件级和元器件级，实施ESS能暴露产品各组装等级大部分的前期随机故障。根据产品的可靠性、环境适应性等要求，可根据GJB7243-2011《军用电子元器件筛选技术要求》、GJB1032-1990《电子产品环境应力筛选方法》、《微电子器件试验方法和程序》等相关标准选择合适的ESS方案。

ESS实施的主要意义就是能够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，是保证产品交付后使用可靠性的重要手段。在产品设计和试生产阶段进行ESS能够尽早地发现并修正产品的设计和工艺等缺陷，从而降低故障率，提高并稳定其可靠性，使产品提早进入其生命周期的偶然故障阶段，从而有效提升产品品质[1]。

2 开展环境应力筛选时应考量的因素包括

2.1 产品用途及可靠性要求

根据GJB7243、GJB/Z34、GJB1032、QJ3138等标准要求，在军工产品的科研试制、小批量试制、批量生产、售后备件生产等过程均要求全数或抽样进行ESS。因此本文后续只针对民用产品进行讨论。

民用产品没有相关国标进行强制规定，但在产品设计方案中要求较高的可靠性时，在科研试制过程中设置ESS，可以更加高效的发掘出产品设计、工艺缺陷，做出针对性改进，提升产品设计的合理性和可靠性。在生产过程中设置ESS可及时发现原材料、工艺方法、工序流程等方面存在的不足，有效提升产品质量。对于可靠性要求不高的消耗类、低成本产品或者经长时间稳定生产的电子产品，在生产过程中可以采用适当删减或不设置ESS，以节约成本。

2.2 产品环境适应性要求

产品的转运、贮存和使用环境是诱发产品早期失效的主要因素，产品贮存和使用环境温差越大，振动越强烈则越容易引发早期失效。室外使用、车载、机载设备较室内常温使用的产品更容易发生早期失效。因此对于使用环境较为恶劣的产品在生产中应针对性设置ESS，以减少产品实际使用中的故障，提升产品质量可靠性[2]。

2.3 产品的复杂程度

产品设计越复杂则所包含元器件、原材料用量越大、工序流程越长、工艺越复杂，则越容易引发早期失效，因此产品越复杂约应当设置ESS。对于设计简单、工艺成熟的产品可通过设计相应的监测方法以减少或不设置ESS。

2.4 产品生产阶段

产品设计、试制阶段时建议设置ESS，可以使产品设计缺陷在短时间内暴露出来，进行针对性改进，提升设计水平和效率。产品小批量试制和批产初期时，工艺尚不稳定，生产工艺可能存在调整，工人操作尚不熟练，因此是非预期的早期失效的高发时期，建议全数或抽样进行ESS。当批产稳定、工艺固化、人员熟练、质量稳定后可逐步降低甚至取消ESS要求。

2.5 产品原材料选用等级及生产工艺水平

产品批产后，原材料等级的选择和工艺的标准化与精细化程度、自动化制造占比、人工操作熟练度、人员工作强度等工艺水平的控制是造成产品批次质量稳定的主要因素。条件允许的情况下建议至少进行批次抽样筛选监测以验证原材料质量水平和制造工艺的稳定性。如组织对原材料和生产过程控制严格且产品连续多批质量稳定的，可以放松或取消ESS。