關(guān)于電子產(chǎn)品開展環(huán)境應(yīng)力篩選的考量

任小慶

山西大眾電子信息產(chǎn)業(yè)集團有限公司 山西太原 030021

1 環(huán)境應(yīng)力篩選簡介及其意義

環(huán)境應(yīng)力篩選（以下簡稱ESS）是可靠性試驗中的一種類型，也是產(chǎn)品制造過程中的一道工序。產(chǎn)品的篩選等級可分為設(shè)備級、組件級和元器件級，實施ESS能暴露產(chǎn)品各組裝等級大部分的前期隨機故障。根據(jù)產(chǎn)品的可靠性、環(huán)境適應(yīng)性等要求，可根據(jù)GJB7243-2011《軍用電子元器件篩選技術(shù)要求》、GJB1032-1990《電子產(chǎn)品環(huán)境應(yīng)力篩選方法》、《微電子器件試驗方法和程序》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的ESS方案。

ESS實施的主要意義就是能夠發(fā)現(xiàn)和排除產(chǎn)品中不良零件、元器件、工藝缺陷和防止出現(xiàn)早期失效，是保證產(chǎn)品交付后使用可靠性的重要手段。在產(chǎn)品設(shè)計和試生產(chǎn)階段進(jìn)行ESS能夠盡早地發(fā)現(xiàn)并修正產(chǎn)品的設(shè)計和工藝等缺陷，從而降低故障率，提高并穩(wěn)定其可靠性，使產(chǎn)品提早進(jìn)入其生命周期的偶然故障階段，從而有效提升產(chǎn)品品質(zhì)[1]。

2 開展環(huán)境應(yīng)力篩選時應(yīng)考量的因素包括

2.1 產(chǎn)品用途及可靠性要求

根據(jù)GJB7243、GJB/Z34、GJB1032、QJ3138等標(biāo)準(zhǔn)要求，在軍工產(chǎn)品的科研試制、小批量試制、批量生產(chǎn)、售后備件生產(chǎn)等過程均要求全數(shù)或抽樣進(jìn)行ESS。因此本文后續(xù)只針對民用產(chǎn)品進(jìn)行討論。

民用產(chǎn)品沒有相關(guān)國標(biāo)進(jìn)行強制規(guī)定，但在產(chǎn)品設(shè)計方案中要求較高的可靠性時，在科研試制過程中設(shè)置ESS，可以更加高效的發(fā)掘出產(chǎn)品設(shè)計、工藝缺陷，做出針對性改進(jìn)，提升產(chǎn)品設(shè)計的合理性和可靠性。在生產(chǎn)過程中設(shè)置ESS可及時發(fā)現(xiàn)原材料、工藝方法、工序流程等方面存在的不足，有效提升產(chǎn)品質(zhì)量。對于可靠性要求不高的消耗類、低成本產(chǎn)品或者經(jīng)長時間穩(wěn)定生產(chǎn)的電子產(chǎn)品，在生產(chǎn)過程中可以采用適當(dāng)刪減或不設(shè)置ESS，以節(jié)約成本。

2.2 產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性要求

產(chǎn)品的轉(zhuǎn)運、貯存和使用環(huán)境是誘發(fā)產(chǎn)品早期失效的主要因素，產(chǎn)品貯存和使用環(huán)境溫差越大，振動越強烈則越容易引發(fā)早期失效。室外使用、車載、機載設(shè)備較室內(nèi)常溫使用的產(chǎn)品更容易發(fā)生早期失效。因此對于使用環(huán)境較為惡劣的產(chǎn)品在生產(chǎn)中應(yīng)針對性設(shè)置ESS，以減少產(chǎn)品實際使用中的故障，提升產(chǎn)品質(zhì)量可靠性[2]。

2.3 產(chǎn)品的復(fù)雜程度

產(chǎn)品設(shè)計越復(fù)雜則所包含元器件、原材料用量越大、工序流程越長、工藝越復(fù)雜，則越容易引發(fā)早期失效，因此產(chǎn)品越復(fù)雜約應(yīng)當(dāng)設(shè)置ESS。對于設(shè)計簡單、工藝成熟的產(chǎn)品可通過設(shè)計相應(yīng)的監(jiān)測方法以減少或不設(shè)置ESS。

2.4 產(chǎn)品生產(chǎn)階段

產(chǎn)品設(shè)計、試制階段時建議設(shè)置ESS，可以使產(chǎn)品設(shè)計缺陷在短時間內(nèi)暴露出來，進(jìn)行針對性改進(jìn)，提升設(shè)計水平和效率。產(chǎn)品小批量試制和批產(chǎn)初期時，工藝尚不穩(wěn)定，生產(chǎn)工藝可能存在調(diào)整，工人操作尚不熟練，因此是非預(yù)期的早期失效的高發(fā)時期，建議全數(shù)或抽樣進(jìn)行ESS。當(dāng)批產(chǎn)穩(wěn)定、工藝固化、人員熟練、質(zhì)量穩(wěn)定后可逐步降低甚至取消ESS要求。

2.5 產(chǎn)品原材料選用等級及生產(chǎn)工藝水平

產(chǎn)品批產(chǎn)后，原材料等級的選擇和工藝的標(biāo)準(zhǔn)化與精細(xì)化程度、自動化制造占比、人工操作熟練度、人員工作強度等工藝水平的控制是造成產(chǎn)品批次質(zhì)量穩(wěn)定的主要因素。條件允許的情況下建議至少進(jìn)行批次抽樣篩選監(jiān)測以驗證原材料質(zhì)量水平和制造工藝的穩(wěn)定性。如組織對原材料和生產(chǎn)過程控制嚴(yán)格且產(chǎn)品連續(xù)多批質(zhì)量穩(wěn)定的，可以放松或取消ESS。

2.6 ESS價格成本

元器件級ESS費用一般包括：設(shè)備使用費用、測試費用、人工及管理成本等；如組織規(guī)模較小或需求較小時可選擇整體外包進(jìn)行，可有效降低成本。

組件級ESS費用一般包括：設(shè)備使用費用、測試費用、人工及管理成本等。

設(shè)備級ESS費用一般包括：設(shè)備使用費用、測試費用、人工及管理成本等。

根據(jù)成本統(tǒng)計及計算可得出ESS成本，跟產(chǎn)品本身售價的比值即為ESS費用比，ESS費用比越低則組織越適合設(shè)置ESS。

2.7 ESS時間成本

根據(jù)GJB7243、GJB/Z34、GJB1032給出的方案

元器件級：不同元器件篩選方法區(qū)別較大以薄膜電阻器常用篩選方法舉例說明。溫度沖擊篩選時間(2h)、過載篩選（1～24小時，高壓電阻器除外）、功率老練（100±4h）再加上測試時間、工序轉(zhuǎn)換、標(biāo)識、安裝時間等，單批元器件ESS時間至少需要5個工作日完成；

組件級：溫度循環(huán)時間（6h～12h）、測試時間、工序轉(zhuǎn)換、標(biāo)識、安裝時間等，大約需要1～2個工作日完成；

設(shè)備級：震動時間（0.08h＋0.25h）、溫度循環(huán)時間（80h～120h）、測試時間、工序轉(zhuǎn)換、標(biāo)識、轉(zhuǎn)運、安裝時間等，至少需要5個工作日；

綜上所述正常開展ESS需要增加至少12個工作日的生產(chǎn)時間，即使進(jìn)行適當(dāng)刪減也需要至少6個工作日。因此增加ESS是一道較為費時的工序，可能對組織對履行產(chǎn)品交付造成一定影響，組織應(yīng)根據(jù)合同要求、排產(chǎn)計劃安排等合理設(shè)置。

2.7 售后服務(wù)成本

設(shè)定ESS可以有效減少產(chǎn)品交付初期因為非預(yù)期的早期失效而引起的售后服務(wù)費用，組織應(yīng)運用統(tǒng)計學(xué)方法對售后成本和ESS成本間的關(guān)系進(jìn)行比較，以合理設(shè)定ESS。同時還應(yīng)考慮售后質(zhì)量引發(fā)的企業(yè)品牌和聲譽成本等連帶成本[3]。

3 結(jié)語

組織在進(jìn)行ESS設(shè)定和方案選擇時應(yīng)具體考慮產(chǎn)品的用途、可靠性要求、環(huán)境適應(yīng)性要求、生產(chǎn)階段、原材料選用等級、生產(chǎn)工藝水平、價格成本、時間成本、售后服務(wù)成本等因素進(jìn)行綜合考量，使產(chǎn)品可靠性和組織經(jīng)濟成本達(dá)到和諧統(tǒng)一。