电子电气产品ESS测试规范.docx
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电子电气产品ESS测试规范
电子电气产品ESS测试规范
目录
一.目的2
二.概述3
三.适用范围3
1.新产品3
2.变更产品3
3.量产产品3
四.引用标准和规范4
五.定义4
1.ESS4
2.ORT4
3.可靠度4
4.置信度5
5.HASS5
六.ESS基本特性5
七.ESS样本选取6
八.测试应力6
1.各种筛选应力效果对比6
2.常用典型ESS应力激发故障分析7
3.应力选择7
九.试验流程方法8
十.注意事项9
一.目的
ESS（环境应力筛选试验）是用在生产小批量阶段，是生产工艺验证的一个环节，旨在
验证生产工艺的一致性、稳定性是否满足大批量生产要求；通过ESS工作发现早期失效个
体，并通过失效分析、改进、再验证，使产品批量生产工艺稳定性达到研发预期，产品
发货后早期失效率低。
二.概述
产品的可靠性是设计出来的，但实际使用中产品表现出来的可靠性与预期有较大偏差，产品个体之间也有较大偏差；原因就是在产品生产过程中，来料存在不一致性，生产工艺存在不一致性，设备状况差异，操作者的技术水平和责任心，质量检验和管理差异等；这些差异造成产品存在或多或少的缺陷或隐患，明显的缺陷可以通过常规的检验和测试手段加以剔除，而潜在的缺陷仅仅靠常规手段难以剔除，在产品使用过程中，存在潜在缺陷的产品往往会转化成早期故障，即在产品发货1年左右的时间内，故障率偏高。
ESS工艺流程就是设法剔除由原材料、不良元器件、工艺缺陷和其他原因造成的早期失效，从而提高产品的可靠性。
本文主要介绍ESS原理，并且把ORT（持续可靠度测试）工艺也并入此规范，因为这个工艺流程也是使用环境应力对产品进行抽检或全检。
也是生产工艺验证的一个环节。
三.适用范围
1.新产品
新开发产品小批量阶段。
2.变更产品
变更产品，分为产品设计变更和器件变更，由研发和测试评估是否需要做ESS筛
选；重要变更建议做，如开关电源、处理器、驱动电路、功率模块、PCB厂家、贴片
工艺等重要变更。
3.量产产品
批量较大、持续生产产品，定期抽检。
四.引用标准和规范
●GBT2423.22-2012中华人民共和国国标环境试验第2部分：
试验方法，试验N：
温度变化
●可靠性试验技术，姜同敏，王晓红，袁宏杰，李晓阳
●GBT16439-2009交流伺服系统通用技术条件
●GB／T12668-2006调速电气传动系统
●GJB/34-93电子产品定量环境应力筛选指南
五.定义
1.ESS
ESS（EnvironmentStressScreen环境应力筛选试验）是一种工艺手段，是通过向电子电气产品施加合理的环境应力和电应力，在生产早期阶段（该阶段的检测成本最低），将其内部的潜在缺陷加速变成故障，并通过检验发现和排除故障的过程。
ESS旨在激发并排除早期故障，使产品的可靠性接近设计的固有可靠性水平。
应力水平以能激发出缺陷但不损坏产品为原则，采用的应力环境不能超过产品电子和机械性能的极限，应力环境水平必需是适当的。
2.ORT
ORT（OngoingReliabilitytest,持续可靠度测试），产品生产过程中持续抽测，确认生产工艺是否持续稳定，来料是否存在缺陷，通过测试把潜在缺陷激发成故障，从而提高产品可靠性。
3.可靠度
可靠度为产品在规定的时间内，规定的条件下，完成规定功能成功的概率。
可靠度函数可用关于时间t的函数表示，可表示为：
R（t）=P（T>t），其中，t为规定的时间，T表示产品的寿命
由可靠度的定义可知，R（t）描述了产品在（0，t）时间内完好的概率，且R（0）=1，R（+∞）=0。
举例：
某型号变频器10000台同时工作，1年内发生了25次故障，t=1年
R（1年）=（10000-25）/10000*=0.9975,第365天时，产品的可靠度为0.9975，即这个时候任意一台变频器完成工作的概率的99.75%。
4.置信度
置信度也称置信水平，在统计学中，一个概率样本的置信区间（Confidenceinterval）是对这个样本的某个总体参数的区间估计。
置信区间展现的是这个参数的真实值有一定概率落在测量结果的周围的程度。
置信区间给出的是被测量参数的测量值的可信程度，即前面所要求的“一定概率”。
这个概率被称为置信水平。
5.HASS
HASS（HighlyAcceleratedStressScreen）高加速应力筛选，通常使用HALT/HASS专用设备，HASS是ESS的一个分支，效果最好，效率最高，费用最贵。
六.ESS基本特性
1）其目的是剔除早期故障；
2）应力可以大于产品实际使用条件，如振动、高低温等，但不能超出设计极限，如器件的温度上下限，电应力的上下限等；
3）应对所有产品进行；
4）不超出产品的失效机理；
5）不能代替设计阶段的摸底、型式试验，试验目的不同，一个是设计能力验证，一个是工艺水平验证。
七.ESS样本选取
筛选合格的可以发货，不合格的整改，参考选取规则C=1-R^n，根据计算可参考下表，实际生产过程中可根据测试条件适当增减。
表1筛选样本参考
可靠度
置信度
试验样本
0.9
0.9
22
0.93
0.8
22
0.98
0.85
96
0.98
0.8
80
0.98
0.7
60
0.98
0.6
46
0.98
0.5
35
八.测试应力
1.各种筛选应力效果对比
图1各种环境应力筛选效果对比图
2.常用典型ESS应力激发故障分析
表2温度循环与随机振动激发故障对比
缺陷类型
环境应力
缺陷类型
环境应力
温度循环
随机振动
温度循环
随机振动
器件参数漂移、电路时序设计不当
√
相邻线路、器件短路
√
电路板开短路
√
虚焊、冷焊
√
√
装配不当
√
器件松脱
√
错用器件
√
劣质器件
√
√
密封件失效
√
紧固件松动
√
器件污染
√
连接器不匹配
√
线缆擦破、夹断
√
器件断腿
√
接插件松动
√
接触不良
√
√
结构件变形
√
√
结构裂缝、撕裂
√
√
3.应力选择
A、一般应用场景，测试应力选择温度循环，如一般电梯产品、伺服产品，但小批量试制推荐振动+温度循环筛选，即HASS筛选；
推荐的HASS应力选择规则如下（参数需要参考HALT测试结果）
表3HASS参数选取
温度循环
振动
参数
量级
参数
量级
极限温度
80%工作极限
起始量级
5Grms
滞留时间
10min
滞留时间
10min
温变速率
40℃/min
最高量级
50%振动工作极限
循环数
2次
振动施加
第二个循环施加
B、产品使用时存在振动的产品筛选应力考虑增加循环数；
C、考虑资源与成本，一般筛选可以考虑使用普通标准温箱做温度循环筛选，温度变化速率1℃/min，高温低温各停留30分钟，高温选择70℃，低温选择-40℃，4个循环；
九.试验流程方法
结合公司现有生产流程图，绘制HASS流程图如下：
图2HASS试验流程图
十.注意事项
1）筛选合格的产品需要入库发货，领用和测试要注意保护产品，如外观保护，ESD防护，测试中保证产品接地良好，操作带静电手套，搬运存放要用防静电周转箱；
2）测试完要经过生产验证后再入库，比如变频器生产中的负载测试，测试合格后再入库，如果ESS时用的测试平台就是生产的负载台，这一步就忽略。
新能源发展简介
摘要：
能源是人类生存和发展必不可少的重要物质条件，人类文明进步和经济社会发展离不开能源的消耗。
随着煤炭、石油、天然气等常规能源的消耗，寻找新能源便成为当前最紧迫的任务。
其中涌现出一批有开发前景的新能源代表，如风能、核能、太阳能之列，但是目前的技术都存在或多或少的欠缺。
开发利用新能源有利于优化能源消费结构、保护生态环境、保障能源安全。
同时也是拉动内需、培育新的经济增长点、增加就业机会、促进经济和社会可持续发展的战略选择。
下面着重介绍一些新能源的发展现状及其应用前景，帮助人们更好的了解新能源对现实的重要性。
关键字：
新能源发展前景现实意义
正文：
新能源的定义及特征：
新能源又称非常规能源。
是指传统能源之外的各种能源形式。
指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。
新能源的特征：
尚未大规模开发利用，资源赋存条件和物化特征与常规能源有明显区别；开发利用技术复杂，成本较高；清洁环保，可实现二氧化碳等污染物零排放或低排放，资源量大、分布广泛，但大多具有能量密度低的缺点。
发展新能源的意义：
中国能源需求的急剧增长打破了中国长期以来自给自足的能源供应格局，自1993年起中国成为石油净进口国，且石油进口量逐年增加，使得中国接入世界能源市场的竞争。
由于中国化石能源尤其是石油和天然气生产量的相对不足，未来中国能源供给对国际市场的依赖程度将越来越高。
国际贸易存在着很多的不确定因素，国际能源价格有可能随着国际和平环境的改善而趋于稳定，但也有可能随着国际局势的动荡而波动。
今后国际石油市场的不稳定以及油价波动都将严重影响中国的石油供给，对经济社会造成难以估量的负面影响。
大力发展可再生能源可相对减少中国能源需求中化石能源的比例和对进口能源的依赖程度，提高中国能源、经济安全。
此外，可再生能源与化石能源相比最直接的好处就是其环境污染少。
研究表明，新能源没有对物质的燃烧，简单来说就是不直接使用热能来发电，而是将其他形式的能量转换成电能，例如光能、动能、核能等，这就直接确定了新能源是洁净能源的特性，使用新能源时不会排放对环境有害的物质，这也算环保的一种有效形式。
新能源的种类与特点：
新能源领军者——太阳能
太阳能是由太阳内部氢原子发生氢氦聚变释放出巨大电磁辐射而产生的能量，自太阳向周围辐射能量。
人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。
植物通过光合作用释放氧气、吸收二氧化碳，并把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来的过程就是利用了太阳辐射出来的电磁能量——光能。
一般的太阳能发电有两大类型：
一类是太阳光发电，另一类是太阳热发电。
太阳能光发电是将太阳能直接转变成电能的一种发电方式。
它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电四种形式，在光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池。
太阳能热发电是先将太阳能转化为热能，再将热能转化成电能，它有两种转化方式。
一种是将太阳热能直接转化成电能，如半导体或金属材料的温差发电，真空器件中的热电子和热电离子发电，碱金属热电转换，以及磁流体发电等。
另一种方式是将太阳热能通过热机（如汽轮机）带动发电机发电，与常规热力发电类似，只不过是其热能不是来自燃料，而是来自太阳辐射产生的热量。
显然太阳能发电具有明显的有点，如：
无枯竭危险；安全可靠，无噪声，无污染排放外，绝对干净，使用者从感情上容易接受；不受资源分布地域的限制，可利用建筑屋面的优势；无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电；能源质量高；建设周期短，获取能源花费的时间短。
但也有明显的缺点如：
照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积；获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。
从太阳能光伏发电的起源及发展的历史中可以发现，其实太阳能发电并不一定是严格意义上的环保，生产太阳能板就是一种高污染的工作，如果管理不善甚至会造成跟严重的污染。
此外太阳能发电太过于依赖天气因素，使得太阳能发电难于并网，因此太阳能发电还处于研究的阶段。
新能源新秀——风能
风能地球表面大量空气流动所产生的动能。
由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同，因而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即形成风。
风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。
风能密度是单位迎风面积可获得的风的功率，与风速的三次方和空气密度成正比关系。
风能量是丰富、近乎无尽、广泛分布、干净与缓和温室效应。
存在地球表面一定范围内。
经过长期测量，调查与统计得出的平均风能密度的概况称该范围内能利用的依据，通常以能密度线标示在地图上。
风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。
依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。
风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。
风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；我国也在西部地区大力提倡。
小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：
风力发电机+充电器+数字逆变器。
风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。
每一部分都很重要，各部分功能为：
叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。
风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。
然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。
机械连接与功率传递水平轴风机桨叶通过齿轮箱及其高速轴与万能弹性联轴节相连,将转矩传递到发电机的传动轴,此联轴节应按具有很好的吸收阻尼和震动的特性，表现为吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移，并且联轴器可阻止机械装置的过载。
另一种为直驱型风机桨叶不通过齿轮箱直接与电机相连风机电机类型。
风能为洁净的能量来源，具有显著地优点。
当今风能设施日趋进步，大量生产降低成本，在适当地点，风力发电成本已低于发电机。
风能设施多为不立体化设施，可保护陆地和生态。
风力发电是可再生能源，很环保。
同时如同太阳能发电一样，风能发电同样有相似的缺点。
风力发电在生态上的问题是可能干扰风机建设地的生物，目前的解决方案是离岸发电，离岸发电价格较高但效率也高。
在一些地区、风力发电的经济性不足：
许多地区的风力有间歇性，更糟糕的情况是如台湾等地在电力需求较高的夏季及白日、是风力较少的时间；必须等待压缩空气等储能技术发展。
风力发电需要大量土地兴建风力发电场，才可以生产比较多的能源。
进行风力发电时，风力发电机会发出庞大的噪音，所以要找一些空旷的地方来兴建。
现在的风力发电还未成熟，还有相当发展空间。
限制及弊端：
风能利用存在一些限制及弊端，风速不稳定，产生的能量大小不稳定；风能利用受地理位置限制严重；风能的转换效率低；风能是新型能源,相应的使用设备也不是很成熟。
新能源的新探索——海洋能
海洋发电即为利用海洋所蕴藏的能量发电。
其中海洋的能量包括海水动能（包括海流能、波浪能等）、表层海水与深层海水之间的温差能、潮汐的能量等。
海洋能通常指蕴藏于海洋中的可再生能源，主要包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐差能等。
海洋热能发电有两种方式：
第一种是将低沸点工质加热成蒸汽。
第二种是将温水直接送入真空室使之沸腾变成蒸汽。
蒸汽用来推动汽轮发电机发电，最后从600～1000米深处抽冷水使蒸汽冷凝。
海洋能蕴藏丰富，分布广，清洁无污染，但能量密度低，地域性强，因而开发困难并有一定的局限。
开发利用的方式主要是发电，其中潮汐发电和小型波浪发电技术已经实用化。
波浪能发电利用的是海面波浪上下运动的动能。
新能源最后的救星——核能
核能是人类最具希望的未来能源之一。
人们开发核能的途径有两条：
一是重元素的裂变，如铀的裂变；二是轻元素的聚变，如氘、氚、锂等。
重元素的裂变技术，己得到实际性的应用；而轻元素聚变技术，也正在积极研究之中。
可不论是重元素铀，还是轻元素氘、氚，在海洋中都有相当巨大的储藏量。
铀是目前最重要的核燃料，1千克铀可供利用的能量相当于燃烧2500吨优质煤。
然而陆地上铀的储藏量并不丰富，且分布极不均匀。
只有少数国家拥有有限的铀矿，全世界较适于开采的只有100万吨左右，即使加上低品位铀矿及其副产铀化物，总量也不超过500万吨，按消耗量，只够开采几十年。
氘和氚都是氢的同位素。
它们的原子核可以在一定的条件下，互相碰撞聚合成较重的原子核--氦核，同时释放巨大的核能。
一个碳原子完全燃烧生成二氧化碳时，只放出4电子伏特的能量，而氘-氚反应时能放出1780万电子伏特的能量。
据计算，1公斤氢燃料，至少可以抵得上4公斤铀燃料或1万吨优质煤燃料。
目前的核电站采用的都是裂变发电，且技术趋于成熟。
其中反应堆是核电站的核心。
反应堆工作时放出的热能，由一回路系统的冷却剂带出，用以产生蒸汽。
因此，整个一回路系统被称为“核供汽系统”，它相当于火电厂的锅炉系统。
为了确保安全，整个一回路系统装在一个被称为安全壳的密闭厂房内，这样，无论在正常运行或发生事故时都不会影响安全。
由蒸汽驱动汽轮发电机组进行发电的二回路系统，与火电厂的汽轮发电机系统基本相同。
轻水堆――压水堆电站自从核电站问世以来，在工业上成熟的发电堆主要有以下三种：
轻水堆、重水堆和石墨汽冷堆。
它们相应地被用到三种不同的核电站中，形成了现代核发电的主体。
此外，人们还构象利用核聚变发电。
氘-氚的核聚变反应，需要在上千万度乃至上亿度的高温条件下进行。
这样的反应，已经在氢弹上得以实现。
用于生产目的的受控热核聚变在技术上还有许多难题。
但是，随着科学技术的进步，这些难题正在逐步解决的。
如果这项技术能实现，可以设想，核聚变堆的运行也是十分安全的，原材料好获取（从海水中提取氚等氢的同位素，储量巨大，月球上还有大量He3储藏），反应放能效率极高（世界上只有正反物质湮灭的放能效率超过它），产物无污染、不具放射性。
因此，以海水中的氘、氚的核聚变能解决人类未来的能源需要，这将展示出最好的前景。
总结：
无论目前新能源及其相应的技术发展到何种程度，我们目前还无法找到可以完全代替常规能源的替代品，在今后很长一段时间里，人类依然需要依靠常规能源。
新能源的发展给了人们新的希望，它展现出的美好前景是每一个人都向往的，当我们进入一个能源不在成为问题的时代，将会减少多少的战争与掠夺。
但是想要看到这幅景象还需要我们共同的努力，在能源依然短缺的今天，我们更应该节约能源，从身边做起，实行可持续发展战略，才能保证我们在没有解决能源危机前而陷入万劫不复的境地。
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