產(chǎn)品壽命可靠性試驗(yàn)MTBF計(jì)算規(guī)范

1、產(chǎn)品壽命可靠性試驗(yàn)MTBF計(jì)算規(guī)范一、目的：明確元器件及產(chǎn)品在進(jìn)行可靠性壽命試驗(yàn)時(shí)選用標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)條件、測(cè)試方法二、范圍：適用于公司內(nèi)所有的元器件在進(jìn)行樣品承認(rèn)、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)成熟度/產(chǎn)品成熟度（DMT/PMT驗(yàn)證期間的可靠性測(cè)試及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、常規(guī)性 ORT例行試驗(yàn)三、職責(zé)：DQA部門(mén)為本文件之權(quán)責(zé)單位，責(zé)權(quán)主管負(fù)責(zé)本檔之管制，協(xié)同開(kāi)發(fā)、 實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)，并確保供應(yīng)商提交的元器件、開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)產(chǎn)品滿足本 文件之條件并提供相關(guān)的報(bào)告。四、內(nèi)容：MTBF平均無(wú)故障時(shí)間英文全稱：Mean Time Between Failure定義:衡量一個(gè)產(chǎn)品（尤其是電器產(chǎn)品）的可靠性指標(biāo)，單位為“小時(shí)”.它反映了產(chǎn)品的時(shí)

2、間質(zhì)量，是體現(xiàn)產(chǎn)品在規(guī)定時(shí)間內(nèi)保持功能 的一種能力.具體來(lái)說(shuō),是指相鄰兩次故障之間的平均工作時(shí)間， 也稱 為平均故障間隔，它僅適用于可維修產(chǎn)品，同時(shí)也規(guī)定產(chǎn)品在總的使 用階段累計(jì)工作時(shí)間與故障次數(shù)的比值為 MTBFMTBF測(cè)試原理1. 加速壽命試驗(yàn)(Accelerated Life Test in g)1.1執(zhí)行壽命試驗(yàn)的目的在于評(píng)估產(chǎn)品在既定環(huán)境下之使用壽命.1.2常規(guī)試驗(yàn)耗時(shí)較長(zhǎng)，且需投入大量的金錢(qián)，而產(chǎn)品可靠性資訊又 不能及時(shí)獲得并加以改善.1.3可在實(shí)驗(yàn)室時(shí)以加速壽命試驗(yàn)的方法，在可接受的試驗(yàn)時(shí)間里評(píng) 估產(chǎn)品的使用壽命.1.4是在物理與時(shí)間基礎(chǔ)上，加速產(chǎn)品的劣化肇因，以較短的時(shí)間試 驗(yàn)

3、來(lái)推定產(chǎn)品在正常使用狀態(tài)的壽命或失效率.但基本條件是不能破 壞原有設(shè)計(jì)特性.1.5 一般情況下，加速壽命試驗(yàn)考慮的三個(gè)要素是環(huán)境應(yīng)力，試驗(yàn)樣 本數(shù)和試驗(yàn)時(shí)間.1.6 一般電子和工控業(yè)的零件可靠性模式及加速模式幾乎都可以從美軍規(guī)范或相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)查得，也可自行試驗(yàn)分析，獲得其數(shù)學(xué)經(jīng)驗(yàn)公式.1.7如果溫度是產(chǎn)品唯一的加速因素，則可采用阿氏模型(Arrhenius Model),此模式最為常用.1.8引進(jìn)溫度以外的應(yīng)力，如濕度，電壓,機(jī)械應(yīng)力等，則為愛(ài)玲模型 (Eyring Model),此種模式適用的產(chǎn)品包括電燈，液晶顯示元件，電容 器等.1.9反乘幕法則(Inverse Power Law)適用于金屬

4、和非金屬材料，如軸 承和電子裝備等.1.10復(fù)合模式(Combination Model)適用于同時(shí)考慮溫度與電壓做為環(huán)境應(yīng)力的電子材料(如電容如下式為電解電容器壽命計(jì)算公式)1.11 一般情況下，主動(dòng)電子零件完全適用阿氏模型，而電子和工控 類成品也可適用阿氏模型，原因是成品燈的失效模式是由大部分主動(dòng) 式電子零件所構(gòu)成.因此,阿氏模型廣泛應(yīng)用于電子，工控產(chǎn)品行業(yè)2. 加速因子2.1阿氏模型起源于瑞典物理化學(xué)家Sva ndte Arrhe nius 1887 年提出的阿氏反應(yīng)方程式.R 反應(yīng)速度 speed of reactionA:溫度常數(shù) a unknown non-thermal con

5、sta ntEA:活化能 activati on energy (eV)K:Boltzmann 常數(shù)，等地 8.623*10-5 eV/OK.T:為絕對(duì)溫度(Kelvin)2.2加速因子原理：加速因子即為產(chǎn)品在使用條件下的壽命(Luse)和高測(cè)試應(yīng)力條件下(Laccelerated)的壽命的比值.如果產(chǎn)品壽命適用于阿氏模型，則其加速因子為：Ts:室溫+常數(shù)273Tu:高溫+常數(shù)273K: :Boltzmann 常數(shù)，等地 8.623*10-5 eV/OK.3. 加速因子中活化能Ea的計(jì)算3.1 一般電子產(chǎn)品在早夭期失效之Ea為0.20.6Ev,正常有用期失效 之Ea趨近于1.0Ev;衰老期失效

6、之Ea大于1.0Ev.3.2根據(jù)HP可靠度工程部（CRE）的測(cè)試規(guī)范,Ea是機(jī)臺(tái)所有零件Ea 的平均值.如果新機(jī)種的Ea無(wú)法計(jì)算，可以將Ea設(shè)為0.67Ev，做常數(shù) 處理.3.3如按機(jī)臺(tái)所有零件Ea的平均值來(lái)計(jì)算，則可按以下例證參考ComponentNumberEVTotal EVTransfonner 僕壓器）50.52 5Resistor建;阻蹈3000 56血Inductor ® 感）呂0.564.48Capacitor 量容器）1380.682.8Linear Module 觸JS器 j160.71：,2Diode （二極體）90190Bridge Rectifier 槁堆）

7、111Transistor 晶體）55155Optical IoslatoiVfc 電輜合管31131644445.98EA= 445.98/6440.692524. MTBF推算方法4.1. 由MTBF定義可知，規(guī)定產(chǎn)品在總的使用階段累計(jì)工作時(shí)間與故 障次數(shù)的比值為MTBF,指數(shù)(Exponential)分布是可靠度統(tǒng)計(jì)分析中 使用最普遍的機(jī)率分布.指數(shù)分布之MTBF數(shù)值為失效率入的倒數(shù)，故 一旦知道入值，即可由可靠度函數(shù)估算產(chǎn)品的可靠度.MTBF二總 運(yùn)行時(shí) 間Total Operating(Hrs)/ 總失 效次數(shù) Total FailuresMTBF的估計(jì)值符合卡方分配原理，其語(yǔ)法為：

8、CHIINV； probability , degrees_freedom ) X(probability , degrees, freedom)故有以下公式:MTBF lower =2T21 - fc2(2r + 2,)2MTBF upper=2T21 + fc2(2r,2 )T=總時(shí)間 Total Hoursr=失效總數(shù) Number of failures=信用等級(jí) Con fide nee in terval5. DMTBF計(jì)算DMTBF平均無(wú)故障時(shí)間驗(yàn)證英文全稱:Dem on stratio n Mea n time Betwee n failures 計(jì)算方法：以溫度為加速壽命試驗(yàn)

9、且米用阿氏加速壽命模式 計(jì)算公式:(實(shí)際使用中，如需要可在分子上乘上24Hrs以方便計(jì)算時(shí)數(shù))Duration 二(MTBFspec*GEMfactor) /(DC*Sample size*Afpowr*AF)Duration:持續(xù)測(cè)試時(shí)間MTBFspec平均無(wú)故障時(shí)間GEMfactor: General Expo nen tial Model綜合指數(shù)DC: Duty cycle 占空比Sample size:樣本數(shù)Afpower:加速系數(shù)AF:加速因子5.1. Duration:持續(xù)測(cè)試時(shí)間，即一個(gè)單位或幾個(gè)單位的樣品在進(jìn)行 壽命試驗(yàn)時(shí)總的需要測(cè)試的時(shí)間5.2. GEMfactor: Ge

10、neral Expo nen tial Model綜合指數(shù)，此指數(shù)一般取常數(shù)，其取值標(biāo)準(zhǔn)為按照Confidenee Level信心水準(zhǔn)進(jìn)行取值， 常用的值為80%言心水準(zhǔn)取3.22;而90%言心水準(zhǔn)時(shí)取2.3026.53 DC: Duty cycle 占空比，即在試驗(yàn)進(jìn)行開(kāi)關(guān)運(yùn)行過(guò)程中，運(yùn)行 時(shí)間占總時(shí)間的百分比 .(女口 45min ON/15min OFF則其 DC值即 為:45mi n/(45mi n+15mi n)=0.754. Sample size:樣本數(shù)，根據(jù)實(shí)際狀況確認(rèn)的做壽命試驗(yàn)的樣品數(shù)5. MTBFSpec:平均無(wú)故障時(shí)間，實(shí)驗(yàn)品規(guī)格書(shū)上描述的MTBF寸間數(shù)6. AFpower: