可靠度|談談環境應力篩選

1.環境應力篩選定義為何？

環境應力篩選(Environmental Stress Screening)簡稱 ESS，是一種利用環境應力進行電子產品質量管理的程序。

2.環境應力篩選目的為何？

在電子產品上加諸一個或多個特定且低於其設計強度的環境應力，加速促使產品早夭期的潛在疵病提早曝露出來，即在出廠前儘早發掘較脆弱的零件及改善製程中工藝的瑕疵，避免產品在正常使用時產生這一類的失效，確保產品質量穩定，減少維修成本及避免因失效而導致不必要的損失。

3.何謂早夭期？

當新產品早期使用時，顯示出較高的失效率，此乃因產品中有少數材質不良零件或製程上之瑕疵所造成，在相當低之應力作用下即告失效，此階段稱為產品之早夭期。

壽命/浴缸曲線：

4.何謂潛在疵病？

因製程工藝或使用零件不良而產生，必需由適當的環境應力加速使這一類的疵病提早曝露出來。

5.環境應力篩選應用範圍為何？

環境應力篩選目的乃在使產品早期疵病提早暴露，並將其修改更正，如果產品不經過環境應力篩選剔除其潛在疵病，則在使用初期會漸漸出現此類疵病所導致之失效，不但降低顧客對產品質量的信心，且須花費相當程度的維修成本。

6.環境應力篩選項目為何？

根據1981年ESSEH委員會統計發現，溫度循環和隨機振動應用於篩選產生的效益最大；另外，複合環境的成本比單一環境所花費的經費高出甚多，所以沒有必要以複合環境應力來篩選。目前高加速應力篩選(HASS)則強調施加所有應力。

各種環境應力之相對篩選效率：

7.環境應力篩選試件層次為何？

試件篩選組合層次的考慮因素有二：剔除潛在疵病及維修成本的效益。

就剔除潛在疵病的效益而言，愈低層次愈能剔除較多比率的潛在疵病；就失效維修成本而言，愈低層次發現失效而改正的成本將愈低。

因此，目前試件篩選層次於考慮剔除潛在疵病及維修成本等效益，並考慮試驗裝備能量。

8.環境應力篩選規格擬訂原則為何？

擬訂篩選規格時，有兩個重要的原則：

• 篩選規格並無通用性：

篩選規格與產品本身特性（如動態、熱傳）有關，只要能對剔除潛在疵病具效益者，皆可為篩選規格。

• 篩選規格必須具有彈性：

整個篩選計劃最重要的是講求效益，能提供良好篩選效益的規格，即可稱為合理篩選規格。就個別產品而言，篩選規格並無唯一性，而著眼於篩選效益，故應隨時檢視其失效記錄，依其運用效果隨時檢討修訂。

9.溫度循環篩選規格擬訂考慮條件為何？

溫度循環篩選規格擬訂考慮條件為：

• 保溫時間：保溫時間以試件達到溫度穩定為原則。

• 加電時機：原則上於溫度循環升溫及高溫時須加電。

• 功能檢測時機：篩選前後都必須進行功能檢測。篩選過程中不可失效之循環必須連續功能檢測，非不可失效之循環可任選幾個循環執行功能檢測。

• 失效處理原則：若試件於非不可失效循環中發生失效，則分析失效原因，詳加記錄並修復，再從發生失效的該循環，重新執行試驗。若於不可失效循環發生失效，則必須重新執行不可失效之循環。

10.隨機振動篩選規格擬訂考慮之條件為何？

執行隨機振動篩選規格擬訂考慮條件為：

• 產品加電與否：在執行振動篩選時，須全程加電以測試產品在動態環境下之功能是否正常。

• 功能檢測時機：在振動篩選前、中、後均須執行功能檢測。

• 失效處理原則：振動篩選過程中若發生失效，分析失效原因，詳加記錄並修復，沒通過的軸向須補振10分鐘。

11.環境應力篩選於研發階段之效益為何？

產品於研發階段的初期設計評估，著重於符合功能規格需求的探討，故此階段不希望因工藝製作或零件選用質量不良等潛在疵病所致失效而誤導方向。

因此，被用來評估符合功能規格與否的研發產品，必須通過篩選以儘早發掘潛在疵病，縮短因失效而修訂設計之時程，且達成無潛在疵病失效的目標，而應力篩選正是提供此項需求的良好管制工具。

12.環境應力篩選於生產階段效益為何？

生產製造階段乃環境應力篩選最主要應用的範圍，本階段環境應力篩選的效益最佳；目的乃於產品整個生產組裝過程中，其製程、工藝水平控制與組裝操作等程序上質量的建立與維護，以確保產品於設計之固有可靠度及生產質量的穩定性，並減少使用時所需之維修成本。

本文為作者原創。未經授權，不得轉載。

推薦閱讀：