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1、,第7章 可靠性试验,1,第7章 可靠性试验,7.1 可靠性试验的分类,7.2 环境应力筛选试验,2,7.3 可靠性增长试验,7.4 可靠性鉴定试验,7.5 可靠性验收试验,3,7.1 可靠性试验的分类,按照试验项目：筛选试验；环境应力试验；可靠性 增长试验； 按照试验对象：元器件及原材料可靠性试验；组件或 部件可靠性试验；产品可靠性试验。 按照试验性质：破坏性试验；非破坏性试验。 按照试验地点：现场可靠性试验；实验室可靠性试验。,4,7.1 可靠性试验的分类,按照试验的应力和强度：恒定应力试验；步进应力 试验；序进应力试验；加 速应力试验。 按照试验所处阶段：可靠性增长试验；可靠性鉴定 试验
2、；可靠性验收试验。,5,7.2 环境应力筛选试验,定义：通过向电子产品施加合理的环境应力和电应力，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，是一种对产品进行全数检验的非破坏性试验。 分类： 常规筛选 定量筛选,6,7.2 环境应力筛选试验,常规筛选：不要求筛选结果与产品可靠性目标和成 本阈值之间应建立定量关系的筛选方法， 凭经验确定。 定量筛选：要求筛选的效果和成本与产品的可靠性 目标和现场的故障修理费用之间应建立 定量关系。 由环境应力类型、条件、程序，电应力条件、 测试点设置以及故障的处理等部分组成。,7,7.2 环境应力筛选试验,典型筛选应力强度及费用对比,8,7.
3、2 环境应力筛选试验,1.恒定高温 也称为高温老化，使产品在规定高温下连续不断地工作，激发出早期故障。广泛应用于元器件的筛选，不适用于组件级筛选。,9,7.2 环境应力筛选试验,2.温度循环 是影响筛选结果的主要参数之一。通常适用于组件级的筛选。筛选温度时间历程考虑受筛选产品通电和不通电两种情况。 筛选参数： 1）温度范围；2）变温率；3）循环次数。,10,7.2 环境应力筛选试验,3.温度冲击 也是影响筛选结果的主要参数之一。因其温度变化率较高，产生的热应力较大，是筛选元器件，尤其是集成电路器件的有效方法。用于组装等级时要注意其可能造成的附加损坏。,11,7.2 环境应力筛选试验,4. 正弦
4、扫频 指的是在一定时间段内依次对产品内需要重点筛选的元部件的共振频率进行激励，产生共振的应力筛选方法。 5. 随机振动 指的是在很宽的频率范围上对产品施加振动，产品在不同的频率上同时受到应力，使产品的许多共振点同时受到激励。,12,7.3 可靠性增长试验,可靠性增长试验：在一个规定的环境应力下，为暴露产品 的缺陷，并证明改进措施能防止缺陷再 现而进行的试验。 规定的环境应力：产品工作的实际环境应力、模拟环境应 力或加速变化的环境应力。,7.3 可靠性增长试验,7.3.1 可靠性增长试验的方式,7.3.2 可靠性增长模型,13,14,7.3.1 可靠性增长试验的方式,1.试验-改进-再试验 首先
5、通过试验暴露出产品在设计或制造过程中的问题，通过对这些问题进行分析，找出合理的原因，然后采取适当的手段进行改进，改进的效果由再次的试验进行验证，经过多次反复，实现可靠性增长。,15,7.3.1 可靠性增长试验的方式,2.试验-发现问题-再试验 在初次试验中也发现了产品的问题，但并不马上进行改进，经过多次试验，发现多个问题，这些问题达到一定的阶段后，再一起进行改进，从而实现可靠性增长，可靠性增长的过程是阶梯型的；,16,7.3.1 可靠性增长试验的方式,3.有选择的试验-改进-再试验 综合了第一种和第二种方式，对初次试验暴露出的产品缺陷，根据不同的情况进行处理。有些问题采用第一种方式马上改进，另
6、外一些问题延缓到阶段结束后再改进，实现可靠性增长，可靠性增长的过程也是结合了上面两种方式，近似为阶跃上升曲线。,17,7.3.2 可靠性增长模型,1Duane增长模型 累计失效率与累计工作时间的关系： T =k T C （7-1） 式中 T 积累工作时间； T 到T时间为止的积累失效率； k，C模型参数，k为常数，C为增长速率。 失效率随研制阶段进展而下降。,18,7.3.2 可靠性增长模型,到时刻T为止观察到的失效数为F，则积累失效率： T = F T (7-3) 联立式（7-3）和式（7-1），得到失效数F： F= T T=k T 1C （7-4） 瞬时失效率： T = dF dT =(1
7、C)k T C （7-5） 瞬时平均寿命： T = 1 T = T C (1C)k （7-6）,19,7.3.2 可靠性增长模型,比较式（7-1） 式（7-6），得到： T = 1C T T = 1C 1 T 式中 (T)时间T内的积累平均寿命。 C，k的的值可以通过最小二乘估计得到。,20,7.3.2 可靠性增长模型,2. AMSAA增长模型 是一个连续型的模型，是威布尔模型的一种修改形式，这种模型的特点是可以直接使用原始数据，它适用于一个相关失效较为复杂的系统的统计分析。可以直接用试验原始数据 该模型的数学表达式： N T =a T b （7-7） 式中 N T :观察到的积累失效率；a:
8、尺度参数； b:增长率； T:试验的持续时间。,21,7.4 可靠性鉴定试验,对产品的可靠性水平进行评价时而做的试验，根据抽样理论制定出来的抽样方案，在保证生产者不致使质量符合标准的产品被拒收的条件下进行。,22,7.4 可靠性鉴定试验,可靠性鉴定试验参数比较,7.5 可靠性验收试验,7.5.1 可靠性验收方案的确定,7.5.2 可靠性试验的数据分析与处理,23,24,7.5.1 可靠性验收方案的确定,验收方案包括： 试验的目的和要求、试验样机数量、试验条件（环境、维修等）、试验类型的确定和统计试验方案的选择以及判断方法、失效判据，故障判据等等。,25,7.5.1 可靠性验收方案的确定,接受样
9、机试验数量表,26,7.5.1 可靠性验收方案的确定,1.试验类型的选择 1）老产品已生产多年，没有进行可靠性设计，现役产品的生命力较强，需要继续生产，可以选择可靠性测定试验； 2）新产品处于设计试制阶段，可通过可靠性试验暴露产品中的薄弱环节，可选择可靠性增长试验； 3）新产品设计定型、生产定型和产品创优，可选择可靠性鉴定试验； 4）根据供需双方鉴定的合同规定，需要对产品的MTBF真值作验证的，可选择可靠性验收试验。,27,7.5.1 可靠性验收方案的确定,2.综合环境条件及应力的确定 优先使用实测应力（特别是温度和振动），也可以使用估计应力； 如果订购方没有其他规定，可以将电压力、振动应力、
10、温度应力和湿度应力综合起来。,28,7.5.1 可靠性验收方案的确定,可靠性验收试验施加应力条件参考,29,7.5.1 可靠性验收方案的确定,3.统计试验方案的参数确定 （1）0（可接收的MTBF值）的确定 0（用可靠性预计方法确定）； （2）生产方风险率、使用方风险率的选择 一般情况下，按合同执行。若合同无规定，一般情况下选择0.20.3，高风险选择0.30.4。 （3）试验时间t的选择 在表7-2中最佳样机数与最大样机数之间进行选择（t= T n ，T为截尾时间）。,30,7.5.1 可靠性验收方案的确定,4.测试周期的确定 按照下列公式计算，然后再确定： R t = e t = e t/
11、 , F t =1 e t/ e t/ =1F t , t = ln 1F(t) t= ln 1 1F(t) = ln 1 1 r n = ln n nr 式中 t规定的试验时间； r相关失效数； n抽样数； MTBF。,31,7.5.1 可靠性验收方案的确定,5失效判据（失效标准）的制定 失效，即产品丧失规定的功能。在试验过程中不满足电子设备技术性能的任一项指标，应作为失效判据。,32,7.5.2 可靠性试验的数据分析与处理,1可靠性试验的数据分析方法 基础就是产品寿命分布函数及参量之间的关系。 用相关及回归分析方法，或用最小二乘法等。,33,7.5.2 可靠性试验的数据分析与处理,2电子设备可靠性试验数据的处理 用试验的观测值来估计设备的可靠性特征值。 1）采用观测值的点估计： = T r 式中 MTBF（电子设备）观测点估计值； T电子设备试验时间总和； r电子设备在试验中的故障次数。,34,7.5.2 可靠性试验的数据分析与处理,2）采用故障强度的点估计： 当r 0（有故障发生时）： = r T = T r 当r = 0（试验过程中未发生故障）时： = 1 3T =3T 式中 电子设备失效率点估计值； 电子设备MTBF的点估计值； T电子设备试验时间总和； r故障次数。,
