五、應力篩選試驗

前面所述振動篩選試驗，僅是單一因素的篩選。而篩選效果更好、應用更廣泛的是溫度變化速度快的溫度循環加寬帶隨機振動的高效環境應力篩選試驗。一般而言，電子產品制成后，每件必須通過高效環境應力篩選試驗，找出不合格的產品，用于提高其平均無故障工作時間（MTBF）。該方法簡單有效，由快速變溫、短時保溫的溫度循環與短時、高幅寬頻帶的隨機振動兩部分組成。

1、高效應力篩選試驗的思路。一個設計良好的電子產品在投產時，其可靠性通常都有某種程度的降低。這是由于生產過程中人和機器的原因會使產品不可避免出現有限的缺陷，因此一批電子產品的破壞應力是在某個平均值周圍波動，其中某一個產品破壞應力的大小則是隨機變化的，其分布概率符合正態分布。而使用應力也由于各種原因將在某一平均值附近隨機變化，其概率分布也是正態的，如圖3.4.1所示。

在一般情況下，認為破壞應力大于使用應力是安全的，兩者之比較為安全系數。安全系數越大就越安全，然而成本也隨之增加，所以，應綜合各種要求，給出一個規定的安全系數。但這種規定的安全系數不可能太大，這對于一批產品而言，從統計規律看就會在應力分布圖上出現陰影區，這種情況表明小部分產品破壞應力小于使用應力，出現不安全情況。從物理意義上理解，就是一批產品中破壞應力特別小的遇上了使用環境特別惡劣情況的可能性。這種情況出現的概率不大，卻明顯地降低了產品的使用可靠性。

高效應力篩選試驗的目的，就是把產品破壞應力小于某個下限值（見圖3.4.1中陰影區）的產品，盡可能地在出廠前挑出來，進行修復或更換元件，保證出廠產品可靠性。具體方法是讓全部產品通過溫度循環和隨機振動試驗（使缺陷充分暴露出來），將不合格的產品剔出。通過篩選后，圖3.4.1中陰影區將會變的很小，從而*少會出現不安全情況。高效應力篩選試驗的突出優點在于不改變設計和現有工藝過程就能夠提高產品的可靠性。當然進行篩選試驗無疑要增加產品成本，但結合可靠性考慮就會發現它有很高的經濟效益。

2、隨機振動篩選試驗的效果。大量試驗說明，電子產品經過隨機振動篩選會有以下幾個作用：

①能把電子產品內的多余物振出來，如焊錫塊、導線頭、螺帽、墊片等。這些在生產過程中混入的多余物，一般不易清除，存在設備中是一個相當嚴重的隱患，但經過隨機振動篩選試驗，這些多余物一般都能清除。

②能發現虛焊。虛焊很不好檢查，危害也很大，造成接觸不良，連接強度很弱。隨機振動能把元件從虛焊處振脫。

③能發現有缺陷的元器件。隨機振動篩選試驗中常常出現某元件焊腳振斷的情況，經過分析發現這些元件的焊腳原來就有缺陷，如很深的劃傷、砂眼等，或者工人在焊接前反復彎曲焊腳造成嚴重的疲勞損傷等。

④能發現質量低劣的元件。有些元件質量較差，在篩選試驗中被振壞，而且多處使用的同一種元件都被振壞。說明這種元件質量差，必須更換其他廠生產的同類元件或要求廠家提高元件質量，否則無法保證產品質量。

3、隨機振動篩選試驗的量級選擇。隨機振動試驗量級的選擇是一個非常重要的問題。量級太小不足以激發出各種該暴露的缺陷，勞而無功。量級太大會造成合格產品的衰退（指消耗了電子產品的有效壽命）反而降低了可靠性。“美國海軍電子產品篩選大綱”中對隨機振動試驗的譜形有規定，對試驗時間也有規定，而對試驗量級只給出一個范圍。如圖所示：

單方向振動為10min，三個方向振動時每方向為5min。

究竟采用哪個量級要靠經驗和時間，判斷的準則只有一條，既能激發出產品的缺陷又不損害合格產品。實踐證明，元件級篩選量級應高一些，而組件、插件應低一些，整機應更低一些。因為結構越復雜，結構振動放大就越厲害。

4、隨機振動篩選試驗的發展。隨機振動篩選試驗與環境適應性振動試驗不一樣，它的試驗條件不是來自實際環境。無論用在何處的電子產品篩選試驗條件都一樣，它也不能代替適應性試驗，僅僅是生產部門用以提高產品可靠性的一個手段。隨機振動篩選試驗在國內已取得了一些效果，但遠遠不夠，隨著隨機振動控制設備的增多，電子產品行業將會更普遍采用這個篩選試驗手段，但必須注意高效應力篩選只限于電子產品及機電合一的產品。一般不適用于純機械產品。

本文摘自《力學環境試驗技術》