产品可靠性测试分析教程.ppt

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1、Life and Reliability Test,Prepared by:Tony,质量的定义,ISO 8402对Quality 一词所下的定义是:品质就是一种产品或服务,具有满足规定或潜在需求之整体特性或特征,一般以产品的符合性(Conformity)和可恃性(Dependability)作为表征.可用度代表产品在安装完成的备用状态下,一旦接获工作指令,产品可随时启动的概率.,产 品 品 质,符合性,功 能,外 观,其他感官特性,可恃性,可用度,可靠度,与时间无关,与时间有关,产品可靠度定义,高品质不一定是高可靠的同义词以1952年美国国防部所成立的电子装配可靠度顾问小组(Advisory

2、 Group on the Reliability Equipment;AGREE)所赋予的定义:可靠度为于既定的时间内,在特定的使用(环境)条件下,执行特定性能或功能,成功达成工作目标的概率.由此定义可看出可靠度是有功能,使用条件,时间,及成功概率四要素组成,并以成功概率为评价产品可靠度的整体指标.功能亦称机能,产品丧失功能的状态表现为失效,产品功能正常或失效之定义须视产品产品设计所期望的能力和使用者(客户)的需求而定.时间是可靠度的重心(可靠度亦可成为产品出厂后的时间品质),当然举凡与时间有关的参数,如操作次数,距离,里程,开关次数等皆属产品可靠度领域之广义的时间.使用条件包括温度,湿度,

3、盐雾,日晒,雨淋,沙尘,振动,冲击,电磁干扰以及使用过程中的其他应力条件,比如电压,电流,维护的程度等.,产品可靠度定义,可靠度分析中最基本,最重要的关系式:R(t)=f(t)/(t)其中 R(t)为可靠度函数,f(t)为失效概率密度函数(t)为失效率函数典型的电子产品的失效率函数变化类似与浴缸曲线.,产品可靠度定义,失效率函数,早 夭期,随机失效期,老 化 期,产品寿命期,产品各阶段的失效原因:,可靠度统计分析,产品可靠度可由各种统计的方法推测出来,一般推论方法分为推定(Inference)和假设检定(Hypothesis)两种.推定就是在抽样以前不去臆测或无法臆测未知参数,而用实际抽样之结

4、论去推算.;假设检定是在抽样之前,事先对未知参数设一期望值,再由实际抽样试验之结果来判定允收或拒收原先假设.欲估算产品可靠度须首先对其失效分布的参数做某种程度的推定.每一种可靠度函数均有其特定的相关失效时间分布,有以下几种常见的失效时间机率密度函数.1.二项式分布2.卜氏分布3.指数分布(可靠度分析中使用最普遍的几率分布）4.常态分布5.对数常态分布6.韦氏分布,可靠度研制规划与执行,可靠度试验包括：1.性能实验（Performance Test):是一种验证设计可行性的试验工作,通常是在实验室标准状况下进香,以便及早发现设计上的缺陷及弱点.2.环境应力筛选(Environmental Str

5、ess Screening):是利用施加特定的环境应力,使产品潜在的疵病提早暴露出来而加以剔除,是出厂的产品具有稳定的品质.常见的筛选应力包括：温度循环、随机振动、高温、热冲击、单频正弦振动、体温、机械冲击、湿度、加速度。2.1 零件可靠度筛实验:常用的方法为:稳定烘烤,温度循环,烧入,高温和低温测试.一般标准参 考MIL-STD-202,半导体产靠MIL-STD-750,2.2 PCB或模组筛选试验：温度循环和振动2.3 成品可靠度筛选：烧入、振动和跌落,美国Hughes航空公司研究技术资料显示了各种环境应力对产品失效的影响,图中可看出温湿度所引发的失效占了60.,加速寿命试验,3.可靠度试

6、验(Reliability Test):又称寿命试验（Life Test)一般执行寿命试验的目的是评估产品在额定环境下的使用寿命，耗时较久，且需投入大量的金钱和时间，而产品可靠度的结果又不能及时获得并加以改善，导致失去许多商机与竞争力。因此，如何以加速寿命试验（Accelerated Life Testing)的方法,在可接受的实验时间内评估产品的使用寿命,便成为整体可靠度试验工作中相当重要的一环，同时也是最具挑战性的课题.基本上,加速寿命试验是在物理与时间上,加速产品的劣化肇因,以较短的时间试验,并据已推定产品在正常使用状态的寿命或失效率.一般来说，加速寿命试验考虑的三个要素为环境应力、试验

7、样本数及试验时间。假设产品及复杂又昂贵，则样本数可较少，相对的须增加试验时间或环境应力。但加速寿命的失效模式必须于正常环境下的寿命试验相同，其结果才有实际意义.,加速寿命试验的分类,1.定应力加速寿命试验：此法是加重工作应力和环境应力，在短时间内 造成强制劣化效果的加速寿命实验方法,所施加的应力保持恒定 1.1 阿氏（Arrhenius)加速寿命模式：若加速寿命试验所考虑的环境应力为温度,且失效时间符合指数分布,则可采用此模式作为分析的 模式.一般而言,电子、通信类产品完全适合本模式.1.2 Eyring 加速寿命模式：此为扩充型的Arrhenius模式,引进了温度以外的应力如湿度、电 压、机

8、械应力等,其产品的失效时间亦符合指数分布.研究表明:电 灯、液晶显示元件、电容器、电器设备的绝缘材料的寿命和电压 的关系 以及树脂封闭式半导体、液晶显示元件的寿命与温度的关 系等都符合Eyring 模式.1.3 反乘幂法则加速寿命试验模式:1.4振动效应加速寿命模式:此模式所考虑的环境应力为振动效应,是在反乘幂法则加速寿命试验 模式的基础上发展而来.,加速寿命试验的分类,2.步进应力加速寿命试验(Step Stress Accelerated Test;SSAT)：是时间一定,改变应力直到发生劣化,调查应力所致的寿命分布,求寿命与 应力的关系.由于步进应力试验是以较短的时间间隔改变应力,所以加速 因子的推定比定应力试验模式差.。步进应力的施加有分段或连续升高 的升级方式、从高值分段或连续降低应力的降级方式、循环或不规则 施加应力的方式。其中最常用的是分段式升级应力模式的试验.,阿氏加速寿命试验,要研究加速寿命试验，最重要的是掌握其加速因子。(Accelerated Factor)假设相同的产品，做两种不同应力条件的试验，在相同的产品老化程度下，两种试验的时间（T1和T2）显然不同,T1/T2即为加速因子。,