Скрининг стресса окружающей среды ( ESS ) относится к процессу воздействия на вновь изготовленный или отремонтированный продукт или компонент (обычно электронный ) стрессам, таким как термоциклирование и вибрация , чтобы заставить скрытые дефекты проявиться в виде постоянного или катастрофического отказа во время процесса скрининга. . Можно предположить, что выжившая популяция после завершения скрининга будет иметь более высокую надежность, чем аналогичная не прошедшая скрининг популяция. [1]
Обзор
Разработанный, чтобы помочь производителям электроники обнаруживать дефекты продукции и производственные дефекты, ESS широко используется в военных и аэрокосмических приложениях, в меньшей степени для коммерческих продуктов. Испытания не должны быть сложными, например, включения и выключения электронной или электрической системы несколько раз может быть достаточно, чтобы выявить некоторые простые дефекты, которые в противном случае обнаружил бы конечный пользователь очень скоро после того, как продукт был впервые использован. Обычно тесты включают следующее:
- Колебания температуры
- Вибрационные испытания
- Давление
- Тесты на гибкость
ESS может выполняться как часть производственного процесса или использоваться в квалификационных испытаниях нового продукта .
Система ESS обычно состоит из испытательной камеры , контроллера, крепления, межсоединений и проводки, а также функционального тестера. Эти системы можно приобрести у множества компаний, занимающихся экологическими испытаниями.
Скрининг стресса в результате этого процесса поможет определить младенческую смертность в продукте. Обнаружение этих неисправностей до того, как продукт попадет к покупателю, дает лучшее качество и меньшие гарантийные расходы. Связанная с этим военная терминология включает документ эксплуатационных требований ( ORD ) и текущие испытания надежности ( ORT ). [2] [3]
Стандартизированные определения и методы
Нижеследующее извлечено из документа по тестированию ESS, подготовленного ВВС США для предоставления стандартизированных определений и методов. [4]
Вступление
Целью данной статьи является предоставление стандартизированных определений и дорожной карты процессов тестирования для проверки на воздействие окружающей среды (ESS) заменяемых и отремонтированных компонентов, используемых в системах ВВС. Термин «компонент» используется взаимозаменяемо с термином «блок» и включает в себя заменяемый по линии блок (LRU) и субблоки (SRU). Компонент, выбранный для тестирования, - это тестируемое устройство (UUT). Политика и инструкции по обеспечению эксплуатационной безопасности, пригодности и эффективности (OSS & E) требуют согласованности в дисциплинированном инженерном процессе, используемом для обеспечения того, чтобы такие действия, как ремонтные работы и замена деталей, не ухудшали базовые характеристики системы или конечного элемента в течение срока их эксплуатации. Базовые характеристики сильно зависят от надежности, которая проверяется и поддерживается тестированием ESS. Политика и инструкции OSS&E также требуют согласованных технологических процессов, чтобы гарантировать, что производственные и ремонтные предприятия несут ответственность за поставку качественной продукции, а также предоставить критерии отбора и квалификации для новых источников поставок. Для определения качества продукта и возможностей источника обычно требуется тестирование ESS. Хотя имеется значительный объем информации о методах и процедурах ESS, включая военные стандарты США , справочники, руководства и планы испытаний производителя оригинального оборудования, часто в этих публикациях используются разные и запутанные определения этапов тестирования, на которых применяется ESS. Требовались подробные пояснения, чтобы прояснить пункты контракта, цитирующие эти публикации. Этот документ обеспечивает единообразное применение требований к тестированию и четкое понимание в письменной форме требований к квалификации источника и контрактов.
Визуальный осмотр
Цель
Чтобы гарантировать, что использовалось хорошее качество изготовления и что проверяемое оборудование не имело явных физических дефектов.
Метод
Визуально осматривайте проверяемое оборудование до и после каждого производства, ремонта и тестирования.
- Проверьте правильность маркировки, веса и размеров.
- Невооруженным глазом осмотрите все доступные области проверяемого оборудования.
- Под минимальным 10-кратным увеличением осмотрите все критические поверхности и интерфейсы проверяемого оборудования.
Критерии прохождения / непрохождения
Качество изготовления должно соответствовать применимым стандартам, включая TO 00-25-234 [5], и не должно иметь явных физических дефектов. Устройство, которое демонстрирует какие-либо признаки того, что часть подвергается нагрузке сверх проектных пределов (треснувшие печатные платы, ослабленные разъемы и / или винты, изогнутые зажимы и / или винты, изношенные детали и т. Д.), Считается отказавшим, даже если проверяемое оборудование проходит мимо. Функциональное тестирование.
Функциональное тестирование
Цель
Выполняется до, во время и после тестирования ESS для проверки того, что проверяемое оборудование работает в пределах проектных допусков.
Метод
Применение входного сигнала или стимула и измерение выхода.
Критерии прохождения / непрохождения
Выходные характеристики / сигналы должны соответствовать техническим характеристикам, и проверяемое оборудование должно удовлетворительно работать в сборке следующего более высокого уровня.
Скрининг стресса окружающей среды (ESS)
Цель
Испытания в физических условиях окружающей среды (удары, вибрация, температура, высота, влажность и т. Д.), Имитирующие те, которые встречаются в течение срока службы компонента. Случайная вибрация и температурные циклы оказались наиболее успешными формами ESS с точки зрения эффективного удаления дефектов.
Метод
Профиль напряжения разрабатывается и применяется к проверяемому оборудованию. Профиль имитирует условия окружающей среды на этапах транспортировки, хранения, погрузочно-разгрузочных работ и эксплуатации. Проверяемое оборудование конфигурируется в соответствии с фазой, например, при транспортировке проверяемого оборудования в транспортном контейнере применяются ударные нагрузки, при эксплуатации проверяемого оборудования применяются температурные циклы рабочего использования.
Критерии прохождения / непрохождения
Проверяемое оборудование (тестируемое устройство) должно пройти функциональное тестирование и визуальный осмотр до, во время и после ESS.
Квалификация ESS
Тестирование репрезентативного производства для демонстрации того, что процессы проектирования, производства, сборки и ремонта привели к созданию оборудования, соответствующего спецификации. Удовлетворительное завершение квалификационного тестирования означает готовность к дальнейшим этапам тестирования. Ограниченные летные испытания могут быть приемлемы до завершения всех этапов квалификационных испытаний.
Квалификационные испытания производственного подразделения
- Цель: Совершено для аттестации нового производителя, проекта, процесса или предприятия, чтобы гарантировать адекватность и пригодность проекта для надежной работы во время и после воздействия экологических нагрузок, которые превышают прогнозируемые эксплуатационные условия на установленный предел.
- Метод: согласно Mil-Std-810 G для LRU и SRU, согласно Mil-Std-202G для электронных компонентов, согласно Mil-Std-1540 для космических систем и по Mil-Std-883 H для микроэлектронных устройств. Тестирование EMI / RFI обычно входит в квалификационное тестирование ESS и требует применения MIL-STD 461 E. Эти военные стандарты требуют адаптации. Mil-HDBK-340, 343, 344 и 2164 предоставляют подробные инструкции. Последовательность тестирования первого производственного изделия: визуальный осмотр и функциональные - предварительная подготовка - приемочная ESS - приемочная надежность - визуальный и функциональный осмотр - квалификационная ESS - визуальный и функциональный осмотр - квалификационная надежность - визуальный и функциональный осмотр.
- Примечание. Квалификационное тестирование обычно включает в себя «усиленное» тестирование ESS, т. Е. Тест на фактические уровни окружающей среды и продолжительность плюс запас (обычно 10 ° C, 6 дБ). Дополнительная маржа требуется из-за статистически небольшого размера выборки и неопределенностей в фактических уровнях окружающей среды. Поскольку это разрушающий тест , тестируемое оборудование никогда не должно использоваться в операционных системах.
- Примечание. Сначала необходимо провести приемочные испытания, включая предварительное кондиционирование. Это связано с тем, что эти тесты проводятся на всех производственных единицах и, таким образом, становятся частью профиля воздействия окружающей среды.
- Примечание: Другой производитель (второй источник), производящий такой же блок или заменяющий блок, который предназначен для замены по форме и функциональности оригинального блока или узла блока, должен соответствовать спецификациям, эквивалентным тем, которые используются для первоисточник.
Квалификационное тестирование отремонтированного агрегата
- Назначение: Выполняется для единиц изделия, отремонтированного до первого или предварительно отремонтированного, для определения нового источника ремонта или метода ремонта. Это также выполняется для оценки запасных частей.
- Метод: Если ремонтные детали и процессы эквивалентны оригинальным производственным частям и процессам, используйте приемочные испытания отремонтированного агрегата, проводимые подрядчиком, с последующим государственным осмотром и эксплуатацией в сборке следующего более высокого уровня. Если известно, что части и процессы не эквивалентны, используйте соответствующие области квалификационного тестирования производственной единицы. Последовательность испытаний изделия, отремонтированного до качества / изделия первого ремонта: Визуальный и функциональный осмотр - Предварительная подготовка - Приемка ESS - Визуальный и функциональный осмотр - Правительственный осмотр и функциональность.
- Примечание: из-за сокращения источников производства (DMS) часто требуется замена штучных деталей. Запасные части, которые в условиях испытательного стенда выглядят как оригинальные, могут показывать неудовлетворительную работу в рабочих условиях.
- Квалификация по сходству. Аттестация замененного или отремонтированного устройства по сходству с исходным устройством требует, чтобы устройства были по существу идентичны. Кроме того, заменяемый блок должен быть предварительно аттестован путем испытаний на соответствие экологическим и эксплуатационным требованиям, удовлетворяющим или превышающим экологические и эксплуатационные требования исходного блока.
Прием ESS
Официальные испытания, проводимые для демонстрации пригодности отдельного агрегата к поставке. Они демонстрируют производительность для требований спецификации закупок и действуют как экраны контроля качества для выявления недостатков качества изготовления и материалов. Успешное завершение таких испытаний означает приемку устройства закупочной организацией.
Приемочные испытания производственной установки
- Цель: Выполнено на 100% новых единиц для выявления ошибок изготовления и процесса. Проверка некоторых микроэлектронных устройств является разрушительной, поэтому для приемочных испытаний используется отбор образцов из партии (см. Параграф 8.3.2).
- Метод: адаптирован к применимому производственному квалификационному тесту, но выполняется с учетом уровней качества изготовления, не более жестких, чем фактические уровни окружающей среды, и сокращенной продолжительности. Обычно эти тесты структурированы таким образом, чтобы включать требования к предварительному кондиционированию и приемочным испытаниям на надежность. Последовательность тестирования компонентов: визуальный и функциональный осмотр - Предварительная подготовка - Приемочная ESS - Приемочная надежность - Визуальный и функциональный осмотр.
- Примечание. Данные о приемочных испытаниях производственного подразделения также используются для оценки производительности «внутри семейства». Несмотря на то, что проверяемое оборудование может соответствовать всем другим критериям прохождения / отказа приемочных испытаний, результаты, которые значительно отличаются от результатов других единиц в производственной партии, требуют отклонения этого устройства.
Приемочные испытания отремонтированного агрегата
- Назначение: Выполнено на 100% отремонтированных агрегатов для выявления ошибок изготовления и процесса.
- Метод: заимствован из соответствующих производственных приемочных испытаний. Для поддержания заданных критериев надежности следует включить предварительное испытание, если ремонтные части не прошли предварительную подготовку или если можно ожидать, что качество ремонта вызовет отказы. Последовательность тестирования компонентов: визуальный и функциональный осмотр - предварительная подготовка - приемка ESS - визуальный и функциональный осмотр.
- Примечание. Уровни испытаний низкие и не разрушающие, поэтому испытание можно повторить на предмет отказов испытания и последующего ремонта без значительного старения проверяемого оборудования.
- Примечание. Типы и уровни тестирования, возможно, придется увеличить, если при оперативном использовании возникают проблемы с показателем младенческой смертности. И наоборот, если статистически значимая выборка демонстрирует отсутствие отказов в отношении младенческой смертности, тесты ESS могут быть сокращены или отменены. Функциональное тестирование по-прежнему требуется.
- Примечание. Тестирование должно обеспечивать баланс между вероятностью того, что ремонт вызвал дефект, и вероятностью того, что тестирование может обнаружить этот дефект. Например, уменьшенное количество температурных циклов имеет более низкую вероятность обнаружения дефекта, но может быть целесообразным, если ремонт незначительный и имеет небольшой риск возникновения дефекта.
- Примечание. Данные приемочного испытания отремонтированного агрегата также используются для оценки «внутрисемейных» характеристик. Несмотря на то, что проверяемое оборудование может соответствовать всем другим критериям прохождения / отказа приемочного испытания, результаты, которые значительно отличаются от результатов других отремонтированных блоков или от исходных данных приемочного испытания производственного блока, требуют отказа от проверяемого оборудования.
Надежность ESS
Это должно быть частью ESS аттестации и приемки, когда требуется проверка надежности.
Квалификационное тестирование надежности
- Цель: Выполнено на производственной аттестации UUT, чтобы продемонстрировать соответствие жизненного цикла техническим характеристикам надежности Mil-Std-781 и исходным спецификациям разработки производителя.
- Метод: используйте Mil-Hdbk-781A. Проверяемое оборудование обычно проверяется на реальных уровнях окружающей среды, но добавляется запас, если требуется ускоренное старение.
- Примечание. Сначала необходимо провести приемочные испытания, включая предварительное кондиционирование. Это связано с тем, что эти тесты проводятся на всех производственных единицах и, таким образом, становятся частью профиля воздействия окружающей среды.
- Примечание. Наличие избыточности в конструкции не является основанием для отказа от испытаний на надежность. Резервирование используется для компенсации любых неизвестных и непроверенных режимов отказа, а также для обеспечения устойчивости к повреждениям. Избыточность лишь ненамного увеличивает надежность.
Приемочные испытания надежности
- Цель: выполняется на всех производственных объектах, чтобы найти любое устройство, надежность которого снижается из-за ежедневных изменений производственного процесса и качества изготовления.
- Метод: вибрация (обычно 0,04 G2 / Гц в течение 5 минут на каждую ось) и температура в течение 3+ циклов, последний цикл исправен.
- Примечание: Обычно это делается только для обеспечения высокой надежности (3-сигма) и безопасности летных аппаратов.
Предварительные испытания. Также называется Burn-In Testing
- Цель: выполняется для всех активных блоков LRU, SRU и отдельных деталей (производство, запасные части и ремонт) для определения «младенческой смертности» деталей и качества изготовления.
- Метод: согласно Mil-Std-750D, Mil-Std-883 E и Mil-Std-202G.
- Примечание. Большинство деталей, отвечающих требованиям mil-spec, не были предварительно подготовлены производителем.
Категории UUT
Пассивный блок
- Примеры: шасси, антенный переходник, оптика без движущихся частей, жгут проводов.
- Примечание. Требуется квалификация ESS для проектирования и процессов, как правило, в сборке следующего более высокого уровня. Приемочные испытания ограничиваются визуальным осмотром и эксплуатационными испытаниями в сборке следующего более высокого уровня.
Активная единица
- Примеры: печатная плата с твердотельными устройствами, электродвигатель, электронно-лучевая трубка, сосуд высокого давления.
- Примечание: Обычно требуется квалификация ESS и Acceptance ESS.
Одноразовые устройства и устройства ограниченного использования
- Примеры: взрывчатое вещество, ракетное топливо, газогенератор, пиропатрон, аккумулятор.
- Метод: Квалификационный ESS заключается в воздействии на квалификационные уровни окружающей среды, а затем используется для демонстрации возможностей плюс запас. Приемка ESS обычно выполняется на 10% производственной партии (но не менее 10 единиц) путем воздействия квалификационных уровней окружающей среды, а затем используется для демонстрации мощности плюс запас. Отказ одного проверяемого оборудования требует брака производственной партии. Для взрывных устройств требования и методы испытаний адаптированы к MIL-HDBK-1512 и NATO AOP-7. Для батарей руководство по требованиям к испытаниям находится в RCC-Doc-319-99.
- Примечание. Наблюдательное тестирование - это периодическое повторение приемочных испытаний с использованием трендов или ускоренного старения для разрешения продления срока годности. Анализ тенденций включает частый отбор проб и сравнение с предыдущими результатами для прогнозирования деградации. Ускоренное старение включает в себя стимулирование известных режимов отказа для обнаружения деградации.
Первая производственная статья
Это UUT для аттестации ESS (обычно требуется три UUT). Проверяемое оборудование должно отражать конструкцию, процессы производственной линии, материалы и качество изготовления.
Первая отремонтированная статья
Также называется «Первая статья». Это проверяемое оборудование (обычно требуется два), которое демонстрирует, что источник ремонта имеет возможность и процессы для выполнения удовлетворительного ремонта.
Предквалификационная статья
- Предквалификационная производственная статья. Также называется предпроизводственной статьей. Это UUT, используемый для снижения программных рисков и оценки ключевых процессов, технологий и т. Д.
- Предквалификационная отремонтированная статья. Также называется качественной статьей. Это проверяемое оборудование (обычно требуется два), отремонтированное потенциальным подрядчиком по ремонту, чтобы частично соответствовать критериям включения в Список квалифицированных участников торгов.
Портняжное дело
Адаптация - это формальная инженерная задача, заключающаяся в использовании существующих технических данных (требований, стандартов, спецификаций, планов испытаний и т. Д.) И выборе или изменении применимых областей для удовлетворения требований, уникальных для типа объекта, подвергаемого тестированию. Неприменимые требования удаляются. Другие требования могут быть добавлены в связи с изменениями в федеральных стандартах, выявлением новых опасностей, модификациями элемента или изменениями в миссии / профиле ESS. Все области несоответствия техническим данным должны быть определены подрядчиком, и запрос на адаптацию требований (RTR) должен быть представлен в Правительство для каждой области. RTR должен включать подробное обоснование. Только Государственное инженерное управление для компонента может принять RTR.
Спецификации и стандарты пошива
Настройка обычно заключается в выборе применимых областей, лучших методов тестирования или использования эквивалентных требований.
Адаптация плана тестирования
Настройка обычно заключается в изменении уровней и продолжительности тестирования, последовательности тестов или требований к отчетности. При адаптации также должны быть указаны любые требования к испытаниям, которые должны быть выполнены посредством анализа, подобия или проверки.
MIC, отказ и отклонение
Каждый RTR классифицируется как MIC, отказ или отклонение.
- MIC. RTR, который по-прежнему соответствует назначению указанных технических данных, классифицируется как соответствие требованиям (MIC).
- Отказ. Если RTR потенциально увеличивает опасность для безопасности, он классифицируется как отказ и также должен быть принят компетентным правительством и службами безопасности подрядчика. Цель Отказа - предоставить временное разрешение на дальнейшие действия, пока опасность устраняется. Серия маловероятных, не связанных одновременных отказов не считается опасностью.
- Отклонение. RTR, который не увеличивает опасности для безопасности и не является MIC, классифицируется как отклонение.
Соответствующие стандарты
- «MIL-HDBK-781A, ВОЕННОЕ РУКОВОДСТВО, МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ НА НАДЕЖНОСТЬ, ПЛАНЫ И УСЛОВИЯ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, РАЗРАБОТКИ КВАЛИФИКАЦИИ И ПРОИЗВОДСТВА» (PDF) . Министерство обороны США . 28 февраля 2006 г.
- "MIL-STD-202G, ВОЕННЫЙ СТАНДАРТ, СТАНДАРТ МЕТОДОВ ИСПЫТАНИЙ, ЭЛЕКТРОННЫЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ" (PDF) . Министерство обороны США . 8 февраля 2002 г.
- "MIL-HDBK-344A, ВОЕННОЕ РУКОВОДСТВО: ЭКРАН ЭКОЛОГИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ (ESS) ЭЛЕКТРОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ" (PDF) . Министерство обороны США . 16 августа 1993 г.
- «MIL-HDBK-505, РУКОВОДСТВО ОТДЕЛЕНИЯ ОБОРОНЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЕЙ ПРЕДМЕТОВ, ОБМЕНА ПРЕДМЕТОВ, МОДЕЛЕЙ И СВЯЗАННЫХ УСЛОВИЙ» (PDF) . Министерство обороны США . 12 февраля 1998 г.
- «MIL-STD-781D, ВОЕННЫЙ СТАНДАРТ, ИСПЫТАНИЯ НА НАДЕЖНОСТЬ ДЛЯ ТЕХНИЧЕСКИХ РАЗРАБОТК, КВАЛИФИКАЦИИ И ПРОИЗВОДСТВА (S / S BY MIL-HDBK-781A)» (PDF) . Министерство обороны США . 17 октября 1986 г.
- "MIL-STD-810G, ОТДЕЛЕНИЕ СТАНДАРТОВ МЕТОДОВ ИСПЫТАНИЙ ЗАЩИТЫ, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СООБРАЖЕНИЯ И ЛАБОРАТОРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ" (PDF) . Министерство обороны США . 31 октября 2008 г.
- "MIL-STD-883G, ОТДЕЛЕНИЕ СТАНДАРТНЫХ МЕТОДОВ ИСПЫТАНИЙ ЗАЩИТЫ: МИКРОСХЕМЫ" (PDF) . Министерство обороны США . 28 февраля 2006 г.
- «IEST-RP-PR001: УПРАВЛЕНИЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ПРОЦЕССА ESS» (веб-сайт) . ИЭСТ . 25 февраля 2015 г.
Смотрите также
- Ускоренное старение
- Экологическая камера
- Экологические испытания
- Анализ отказов
- Военный стандарт США
- MIL-STD-810 «Стандарт Министерства обороны США на методы испытаний для экологических инженерных соображений и лабораторных испытаний»
- Сильно ускоренный стресс-экран
- Сильно ускоренное испытание на жизнь
Заметки
- ^ Kececioglu, D .; Солнце, FB (2003). Скрининг экологического стресса: его количественная оценка, оптимизация и управление . Публикации DEStech. ISBN 9781932078046. Проверено 17 октября 2014 .
- ^ Брюс Петерсон (9 марта 2004 г.). «Учебное пособие по скринингу экологического стресса» (PDF) . Accolade Engineering Solutions . Проверено 17 октября 2014 .
- ^ «Скрининг стресса окружающей среды» . tutorialsweb.com . Проверено 17 октября 2014 .
- ^ Документ доступен для неограниченного распространения по адресу OO-ALC / ENR, Hill AFB, Ut. 84056. Запросите техническую записку OO-ALC 01-2002 «Экологический анализ заменяемых и отремонтированных компонентов, стандартизованные определения и процесс воздействия окружающей среды», автор: Дэвид Франц.
- ^ https://www.robins.af.mil/Portals/59/documents/technicalorders/00-25-234.pdf?ver=2018-09-05-144121-517