GJB1032-90電子產品環境應力篩選方法本標準規定了軍用電子產品在研制和批生產階段的環境應力篩選的要求、條件和方法。適用于地面固定設備、地面移動設備、艦船用設備、飛機用設備及外掛、導彈用設備等各類電子產品。篩選產品可以是印刷電路板組裝件、電子組件或整機。本標準旨在通過施加隨機振動及溫度循環應力，鑒別和剔除產品工藝和元件引起的早期故障。本標準引用了多個標準，包括印制電路名詞術語及定義、電工電子產品環境試驗設備基本參數檢定方法、單水平和多水平連續計數抽樣檢查程序及表、軍用設備環境試驗方法、產品層次、產品互換性、樣機及有關術語、裝備研制與生產的可靠性通用大綱、可靠性、維修性術語、機載電子設備通用規范等。術語方面，本標準定義了環境應力篩選、環境應力篩選故障、非環境應力篩選、優勢頻率、瞬態故障等概念。為保證軍用電子產品的可靠性，本標準規定了環境應力篩選條件和篩選程序。同時，本標準還提供了環境應力篩選故障尋找方案、溫度循環保持時間的確定、環境應力篩選試驗時間的確定以及環境應力篩選試驗的抽樣和簡化等附錄，以便于實施本標準。需要注意的是，本標準所規定的環境應力篩選方法，只能鑒別和剔除產品工藝和元件引起的早期故障，而無法保證產品在實際使用中不會出現故障。因此，在產品設計、生產和使用過程中，還需采取其他措施來保證產品的可靠性。d)溫度控制精度應不大于±1℃。4.5.2隨機振動試驗設備隨機振動試驗設備應滿足如下要求：a)振動試驗控制點應位于試驗產品的重心位置；b)振動試驗頻率范圍應符合表1的要求；c)振動試驗加速度應符合試驗產品的要求；d)振動試驗控制軟件應具有合理的控制算法和數據處理能力。4.6試驗結果的處理試驗結果應按照GB/T2423.10的規定進行處理。若試驗產品在試驗過程中發生故障，應記錄故障現象及可能的原因，并進行分析處理。試驗報告應包括試驗產品的基本情況、試驗條件、試驗結果及分析處理結果等內容。d)熱電偶或其他溫度傳感器用于控制箱溫時，應放置在試驗箱內循環氣流中，并加以遮護以防輻射影響。e)高低溫循環的氣流應適當導引以使試驗產品周圍的溫度場均勻。如果有多個試驗產品同時進行試驗時，應在試驗產品之間及試驗產品與試驗箱壁之間留有適當間隔，以便氣流能在試驗產品間和試驗產品與箱壁間自由循環。f)試驗期間，應控制箱內空氣及致冷系統的冷卻介質（空氣）的溫度和濕度，以防止產品出現凝露現象。4.5.2隨機振動試驗設備任何能滿足本標準規定的隨機振動條件的振動激勵裝置都可以用于振動篩選試驗。4.5.3振動試驗夾具夾具在規定的功率譜密度頻率上限2000Hz以內不應有振頻率存在。即在20～2000Hz范圍內沿振軸方向的傳遞函數必須保持平坦，其不平坦允差不得超過±3dB。如設計不易滿足時，可以放寬條件，具體見表2。4.5.4通用儀表通用監測儀表應滿足如下要求：a)持有講師合格證明；b)測試準確度不應低于試驗條件測試參數允差的1/3。4.6失效記錄、分析和糾正措施a)在環境應力篩選期間，應能有效地采集數據、分析和及時記錄改正措施。b)應采集的對象包括試驗件、試驗件之間的接口、試驗儀器儀表、試驗裝置、試驗程序、試驗人員和操作說明。5環境應力篩選條件環境應力篩選故障尋找方案見附錄A。總試驗時間的理論推導見附錄C中的C3。5.1溫度循環試驗條件溫度循環試驗產品有兩種情況：a)對于無冷卻系統的試驗產品，在升溫和高溫保持階段，試驗產品應通電；在降溫及低溫保持階段，應斷電，見圖1（a）；b)對于有冷卻系統的試驗產品，試驗時應同時將冷卻介質進行高低溫循環，見圖1（b）。5.1.1高低溫極限值（高低溫設定值）指試驗箱內的空氣溫度，具體由產品有關技術條件確定。一般取產品的工作極限溫度，也可取非工作溫度。5.1.2高低溫保持時間按附錄B的方法由試驗確定。5.1.3溫度變化速率整個溫度變化幅度內的平均變化速率為5℃/min。5.1.4一次循環時間一次循環時間為3小時20分鐘或4小時。5.1.5溫度循環數及溫度循環試驗時間在缺陷剔除試驗中，溫度循環為10次或12次，相應試驗時間為40小時。在無故障檢驗中，則為10～12次或12～24次，時間為40～48小時。5.2隨機震動試驗條件5.2.1隨機振動譜傳遞函數不平坦允差為±3dB。5.2環境應力篩選試驗5.2.1缺陷剔除試驗在試驗前應檢查產品的物理結構特點、內部部件布局以及產品對不同方向振動的靈敏度，選擇合適的施振方向。試驗時間為5分鐘。如有困難，允許放寬頻率范圍在500～2000Hz的允差到±6dB，但累計寬應在300Hz以內。隨機振動功率譜密度要求如圖2所示。在試驗過程中，應選取控制點和監測點，以保證試驗產品關鍵部位不受過應力作用。5.2.2無故障檢驗試驗時間為5～15分鐘，應選取控制點和監測點，以保證試驗產品關鍵部位不受過應力作用。5.2.3最后性能檢測試驗產品應按有關標準或技術文件進行外觀、機械及電氣性能檢測并記錄。凡檢測不合格者不能繼續進行環境應力篩選試驗。6篩選程序環境應力篩選程序由圖3給出。篩選程序由初始性能檢測、缺陷剔除試驗、無故障檢驗及最后性能檢測等組成。在篩選執行過程中，還要根據產品的工藝成熟程度及使用方的質量反饋信息對篩選條件進行調整，甚至采用簡化或抽樣的篩選方案，具體方法見附錄D。溫度循環圖如圖1所示，箱內氣溫和冷卻劑溫度應符合要求。施振軸向的選擇應根據產品的物理結構特點、內部部件布局以及產品對不同方向振動的靈敏度。在試驗前應進行振動特性試驗，為確定施振方向提供依據。控制點應選在夾具或臺面上的最接近產品的剛度最大的部位，對大型整機可采用多點平均控制。監測點應選在試驗產品的關鍵部位處，使其均方根加速度不得超過設計允許最大值。在研制階段及批生產初期的產品，應通電監測性能；在批生產階段的產品試驗時可不通電，或視產品技術條件而定。應力篩選的條件要根據具體產品的具體情況，以本標準為基礎進行適當的剪裁，得出具體產品的篩選條件。環境應力篩選是為了篩選出具有良好性能的產品。它包括缺陷剔除試驗和無故障檢驗試驗兩個部分。在缺陷剔除試驗中，應施加規定的隨機振動和濕度循環應力，以激發出盡可能多的故障。試驗過程中發現的所有故障都應記錄下并加以修復。在無故障檢驗試驗中，應先進行溫度循環，后進行隨機振動，以驗證篩選的有效性。試驗過程中應對試驗產品進行功能監測。最后性能檢測應按產品技術條件要求逐項檢測并記錄其結果，將最后性能與初始測量值比較，對篩選產品根據規定的驗收功能極限值進行評價。在試驗過程中，若出現故障，應立即排除。在隨機振動試驗時出現的故障，待隨機振動試驗結束后排除；在溫度循環試驗時出現的故障，每次出現故障后，應立即中斷試驗，排除故障再重新進行試驗。試驗因故中斷后再重新進行試驗時，中斷前的試驗時間應計入試驗時間，對濕度循環則需扣除中斷所在循環內的中斷前試驗時間。在無故障檢驗試驗中，若在80h溫度循環試驗中，在前40h出現的故障允許高潮排除后繼續進行無故障檢驗試驗；同樣對隨機振動試驗若10min前出現的故障允許排除后繼續試驗。最后性能檢測應將通過無故障檢驗的產品在標準大氣條件下通電工作，按產品技術條件要求逐項檢測并記錄其結果，將最后性能與初始測量值比較，對篩選產品根據規定的驗收功能極限值進行評價。附錄A中提供了環境應力篩選故障尋找方案，可用于查找出故障所在并排除，特別是瞬態故障的尋找，需施加一定的環境應力。環境應力篩選的實驗人員應該制定一個詳細的故障尋找方案，以協調產品性能監測工作，并充分利用機內檢測和性能監測數據來判斷和發現故障所在。在此過程中，需要考慮以下問題：-有時故障會影響產品性能，使得故障確診困難。此時可以在較低的裝配級別上施加一定的環境應力進行故障尋找。-在施加環境應力期間，應盡可能多地監測產品性能參數，一旦故障出現并影響功能監測時，應停止試驗開始故障尋找。-對于周期性出現的故障，應記錄故障產生的時刻及相應的電應力和溫度應力狀況，并進行溫度循環以便查找出故障所在。對于隨機振動，應規定篩選及故障尋找施振總時間，在0.04g/Hz功率譜密度值作用下，不得超過20min，其中故障尋找試驗應在盡可能低的振級上進行以使等效時間減至最小。在實際應用中，需要根據具體情況來分配隨機振動試驗時間和試驗量級，以最大限度地減少故障尋找對產品壽命的影響。例如，在缺陷剔除試驗中，振動時間為0.04g/Hz，持續5min；在無故障檢驗中，不允許出現故障的檢驗時間為5min（0.04g/Hz），隨后還有10min的時間在0.042g/Hz下允許發現和查找故障。表A2給出了一個實例，說明了試驗量級與等效時間的關系。10℃內為止，記錄該時刻，將其減去步驟h中記錄的箱內空氣溫度到達下設定值之時間，即為低溫保持時間；j.若步驟d中電源未切斷，則應切斷電源；k.將試驗箱恢復到標準大氣條件，斷電，取出產品和熱電偶，記錄試驗時間和結果。B2.1.2致冷劑在高溫工作極限溫度下保持時間的確定a.將產品置于試驗箱中，按照B2.1.1中的步驟進行試驗，使試驗箱空氣溫度達到產品高溫工作極限溫度；b.在試驗箱中加入產品所用的致冷劑，記錄加入時間；c.保持試驗箱空氣溫度在高溫工作極限溫度下，直至產品上2/3熱電偶的溫度在高溫工作極限溫度±10℃內為止，記錄該時刻，將其減去加入致冷劑的時間，即為致冷劑在高溫工作極限溫度下保持時間；d.將試驗箱恢復到標準大氣條件，斷電，取出產品和熱電偶，記錄試驗時間和結果。B2.2有冷卻系統的產品B2.2.1高低溫保持時間的確定步驟a.按照B2.1.1中的步驟a-b進行操作；b.將試驗箱內溫度設定為產品高溫工作極限溫度；c.啟動產品冷卻系統，記錄冷卻系統啟動時間；d.保持試驗箱空氣溫度在高溫工作極限溫度下，直至產品上2/3熱電偶的溫度在高溫工作極限溫度±10℃內為止，記錄該時刻，將其減去冷卻系統啟動時間，即為高溫保持時間；e.將試驗箱內溫度設定為產品低溫工作極限溫度；f.關閉產品冷卻系統，記錄冷卻系統關閉時間；g.保持試驗箱空氣溫度在低溫工作極限溫度下，直至產品上2/3熱電偶的溫度在低溫工作極限溫度±10℃內為止，記錄該時刻，將其減去冷卻系統關閉時間，即為低溫保持時間；h.按照B2.1.1中的步驟f-k進行操作。附錄B-溫度循環保持時間的確定規定了溫度循環中高低溫保持時間及有冷卻系統產品的致冷劑在其高溫工作極限溫度下保持時間的確定方法。針對無冷卻系統的產品，首先需要將熱電偶固定在產品的各典型部位上，然后將產品安裝在試驗箱中，通電檢查產品性能，正常工作后斷電。接下來，將試驗濕度設定值調到高溫極限值，并使充任相空氣溫度以平均速率上升，必要時可采用輔助加熱手段以達到所要求的平均上升速率。若產品的高溫工作極限溫度低于設定值，試驗箱空氣達到產品高溫限時，切斷產品電源試驗箱內空氣溫度斷續上升直至達到設定值，記錄到達溫度的時間。若試驗產品的高溫工作限和設定值相同，則在試驗箱內空氣達到設定值時，不必切斷產品電源，記錄到達該溫度濕度的時間。保持試驗箱空氣溫度在設定值溫度，直至產品上2/3熱電偶的溫度在設定值溫度±10℃內為止，記錄該時刻，將其減去記錄的箱內空氣溫度到達設定值之時間，即為高溫保持時間。針對有冷卻系統的產品，需要將試驗箱內溫度設定為產品高低溫工作極限溫度，啟動產品冷卻系統，記錄冷卻系統啟動時間。保持試驗箱空氣溫度在高低溫工作極限溫度下，直至產品上2/3熱電偶的溫度在高低溫工作極限溫度±10℃內為止，記錄該時刻，將其減去冷卻系統啟動時間，即為高溫保持時間。最后，將試驗箱恢復到標準大氣條件，取出產品和熱電偶，記錄試驗時間和結果。在10℃范圍內記錄時間，計算與試驗箱內空氣溫度到達下設定值時間的差，得到低溫保持時間。進行兩次高溫保持和兩次低溫保持，取均值，得到環境應力篩選要求的高低溫保持時間。進行重復步驟c至i，并再次重復步驟c至e，得到三次高溫保持時間和兩次低溫保持時間。取后兩次高溫保持時間的均值和兩次低溫保持時間的均值，即為環境識別力篩選要求的高低溫保持時間。最后將產品溫度降低到室溫，使其穩定。進行一次完整循環總時間為3小時20分鐘，如不足則應補足到3小時20分鐘，增補的時間應加在低保持時間上。若超過則應補足4小時。對于有冷卻系統的產品，進行與B2.1.1相同的步驟a和b，但產品測溫點不得少于六個。將試驗箱溫度設定值調到5.1.1中規定的高溫極限值，并以5℃/min的平均速率上升試驗空氣和致冷劑的溫度。當致冷劑溫度達到其高溫工作限時，切斷產品電源，并記錄到達上設定值溫度的時間。保持該溫度，直到產品上2/3熱電偶表明其溫度已在上設定值溫度的±10℃范圍以內，記錄該時刻，計算其與步驟c記錄的時間之差，得到高溫保持時間。以5℃/min速率降低箱溫和致冷劑溫度，當溫度降至產品高溫工作限時，接通電源。繼續降低試驗箱空氣和產品致冷劑的溫度，當致冷劑溫度降到其最高工作溫度時，按B2.2.2條規定使致冷劑在該溫度穩定一段時間。在此期間，試驗箱空氣由于產品通電發熱保持在產品高溫工作溫度限上。此時間結束后，繼續降低致冷劑溫度到其低溫工作溫度，并按B2.2.2條規定使致冷劑在該溫度下保持一段時間。在此期間，繼續降溫，直到致冷劑低溫保持時間結束時達到致冷劑低溫工作溫度。。C3.2試驗時間的確定試驗時間應根據產品的特性、環境應力的強度和試驗所需的可靠性水平來確定。一般來說，試驗時間應該足夠長，以確保缺陷能夠得到充分暴露，但又不能太長，以避免試驗時間過長導致成本過高。C3.3試驗時間的計算試驗時間的計算需要考慮產品的特性、試驗環境的應力強度以及試驗的可靠性水平。一般可以采用可靠性統計學方法來計算試驗時間。具體的計算方法可以參考相關的標準和文獻。C4試驗實施根據確定的試驗時間，進行環境應力篩選試驗。在試驗過程中，應嚴格按照試驗方案進行操作，并記錄試驗過程中的各種參數和數據。C5試驗結果分析根據試驗結果，分析產品的可靠性和缺陷剔除效果。如果試驗結果不符合要求，需要重新設計試驗方案并進行試驗。如果試驗結果符合要求，則可以認為產品的可靠性得到了驗證，并可以進行下一步的生產和應用。C3.2試驗時間的推導為了篩選電子產品的環境應力，可以使用典型產品失效率（“浴盆”曲線）來推導試驗時間，如圖C1所示。其中，λ（初始值）是由工藝等缺陷引起的早期失效率，λM（最低接收值）是缺陷剔除試驗后得到的失效率，λS(規定值)是期望的失效率。TT為成批驗收或單個驗收達到的剩余缺陷百分比等于或小于Δ%所需的試驗時間，TW為驗證具有接收概率為PA、失效率為λM的缺陷剔除試驗后所需的無故障檢驗時間。失效率λ（t）隨時間的變化可以由公式（C1）表示：λ（t）=(λ-λS)e^(-kt)+λS其中，k=1/TTln(1/Δ)。Δ是經過TT時間后產品內所剩余的缺陷面分比，由公式（C3）表示：Δ=(λM-λS)×100%。無故障檢驗時間TW可以由接收概率PA與TW的關系式確定，用公式（C4）表示。其中，PA是產品通過環境應力篩選的概率，θS是期望的平均環境