環(huán)境試驗(yàn)講義(學(xué))

1、培訓(xùn)教材老化、環(huán)境及可靠性試驗(yàn)馮敬東信息產(chǎn)業(yè)部電子第五研究所研究分析中心 賽寶可靠性研究分析中心第一章 可靠性概論可靠性的基本概念和理論11 可靠性工作的特點(diǎn)12 可靠性工作的技術(shù)內(nèi)容13 可靠性試驗(yàn)的意義第二章 可靠性試驗(yàn)的分類21 試驗(yàn)?zāi)康姆诸?2 試驗(yàn)場(chǎng)地分類23 試驗(yàn)方法分類24 型式試驗(yàn)（驗(yàn)證試驗(yàn)、定型試驗(yàn)）25 例行試驗(yàn)第三章 可靠性試驗(yàn)31 可靠性試驗(yàn)的要素311 試驗(yàn)條件312 故障判據(jù)32 試驗(yàn)的基本原則33 試驗(yàn)的綜合安排第四章 老化試驗(yàn)與篩選41 環(huán)境應(yīng)力篩選定義及其說明42 環(huán)境應(yīng)力篩選作用43 環(huán)境應(yīng)力篩選的基本特性44 篩選用的典型環(huán)境應(yīng)力441 恒定高溫442 溫

2、度變化443 掃頻正弦振動(dòng)444 隨機(jī)振動(dòng)45 溫度變化與隨機(jī)振動(dòng)效果的比較46 各種應(yīng)力篩選效果的比較47 試驗(yàn)方案及評(píng)價(jià)方法48 注意事項(xiàng)49 老化試驗(yàn)第五章 環(huán)境試驗(yàn)51 環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)步驟511 環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)512 試驗(yàn)順序52 環(huán)境應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品的影響521 溫度應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品的影522 濕度對(duì)產(chǎn)品的影響523 機(jī)械沖擊和振動(dòng)對(duì)產(chǎn)品的影響 53 環(huán)境試驗(yàn)內(nèi)容531 高溫試驗(yàn)的試驗(yàn)技術(shù)532 低溫試驗(yàn)533 溫度變化試驗(yàn)534 濕熱試驗(yàn)535 機(jī)械振動(dòng)536 大氣腐蝕試驗(yàn) *537 其他試驗(yàn) *538 綜合試驗(yàn) *54 如何制定環(huán)境試驗(yàn)方法541 有具體標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的環(huán)境試驗(yàn)542 無具體標(biāo)準(zhǔn)

3、規(guī)定的環(huán)境試驗(yàn)方法543 針對(duì)失效機(jī)理的試驗(yàn)方法第一章 可靠性概論國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量提出了越來越高的要求，不僅要求電子產(chǎn)品具有良好的技術(shù)性能，而且希望它能作到"高可靠、長(zhǎng)壽命"。所謂產(chǎn)品的可靠性，就是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。由于人們希望對(duì)產(chǎn)品的可靠性從定性的認(rèn)識(shí)上升到定量的認(rèn)識(shí)，因而便提出了失效率、平均無故障工作時(shí)間、可靠度、維修度、有效度等可靠性指標(biāo)。可靠性指標(biāo)是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的重要內(nèi)容之一。怎樣評(píng)價(jià)產(chǎn)品的可靠性？產(chǎn)品可靠性水平不高的原因是什么？如何分析并提高產(chǎn)品的可靠性？這一系列的問題，就構(gòu)成了可靠性這一學(xué)科的主要內(nèi)容。

4、可靠性的基本概念和理論a可靠性的定義產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力產(chǎn)品的主要性能參數(shù)在規(guī)定條件下隨時(shí)間變化的穩(wěn)定程度產(chǎn)品所能適應(yīng)的環(huán)境應(yīng)力范圍產(chǎn)品的壽命、失效率或質(zhì)量等級(jí)必須消除或控制產(chǎn)品的失效模式b可靠性發(fā)展的歷史國(guó)外40年代重視可靠性，50年代調(diào)查分析、統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)，60年代失效分析，70年代可靠性工程國(guó)內(nèi):60年代提出可靠性問題 、70年代開展可靠性研究（軍用七專生產(chǎn)線、民用彩電可靠性）80年代以后可靠性保證、管理、系統(tǒng)工程可靠性是戰(zhàn)爭(zhēng)的產(chǎn)物；是軍用產(chǎn)品的重要指標(biāo)；是企業(yè)的命脈c可靠性概念可靠性相關(guān)因素：工作和環(huán)境條件、規(guī)定時(shí)間 、規(guī)定功能（失效判據(jù)）產(chǎn)品的失效分類產(chǎn)品的

5、失效可以分為：a致命失效、漂移性失效、間歇失效等。B早期失效、偶然失效和耗損失效 致命失效是指產(chǎn)品完全失去規(guī)定功能能力的一類失效。漂移性失效是指產(chǎn)品的一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)超過規(guī)定值所引起的一類失效，如半導(dǎo)體器件的電流增益、反向漏電流的漂移超過所規(guī)定的數(shù)值，電阻器的阻值，電容器的容量、損耗角正切、絕緣電阻發(fā)生漂移引起的失效等。間歇失效是指產(chǎn)品在使用或試驗(yàn)過程中呈現(xiàn)時(shí)好時(shí)壞一類的失效。（管殼內(nèi)混有可動(dòng)導(dǎo)電微粒，造成振動(dòng)引起的瞬時(shí)短路）獨(dú)立失效系指和系統(tǒng)中其他失效不相關(guān)的失效。從屬失效系指因系統(tǒng)中某一部件失效而引起的相關(guān)失效。早期失效往往是由于產(chǎn)品存在有先天不足的缺陷所造成的。對(duì)于可修復(fù)的產(chǎn)品而言，兩次故

6、障之間的時(shí)間間隔稱為該產(chǎn)品的壽命。d可靠性指標(biāo)可靠度 R(t):產(chǎn)品在規(guī)定條件下使用時(shí)間t后，還能完成規(guī)定功能的概率隨機(jī)事件、概率R(t)=p (T>t)R(t)=N-n(t)/NN為總數(shù)、足夠大、n(t)t時(shí)刻的失效數(shù)累計(jì)失效概率（壽命分布函數(shù)）F(t)：產(chǎn)品在規(guī)定條件下工作到時(shí)間t的失效概率F(t)=Q (T<t)F(t)=n(t)/n N為總數(shù)、足夠大、n(t):t時(shí)刻的失效數(shù)F(t)+R(t)=1失效概率密度函數(shù)f(t)：產(chǎn)品在t時(shí)刻的單位時(shí)間內(nèi)的失效概率f(t)=dF(t)/dt失效率 （t）f(t)/R(t) 浴盆曲線 失效率單位 1 Fit=1*10-9/小時(shí) e壽命

7、特征在明確一在明確一批產(chǎn)品的失效率(t)特征后，可得到表征壽命的特征量：平均壽命(MTBF)可靠壽命：R(t)=r所經(jīng)歷的工作時(shí)間中位壽命：R(t)=0.5所經(jīng)歷的工作時(shí)間特征壽命: R(t)=1/e所經(jīng)歷的工作時(shí)間f常見的分布函數(shù)指數(shù)分布：偶然失效期的特征，失效率為常數(shù)正態(tài)分布：眾多隨機(jī)因素的綜合影響表現(xiàn)為疊加或均勻耗損期的特征，對(duì)數(shù)正態(tài)分布：眾多隨機(jī)因素的綜合影響表現(xiàn)為連乘，半導(dǎo)體器件多符合威布爾分布：凡由于局部失效而導(dǎo)致整體失效的模型1.1可靠性工作的特點(diǎn)可靠性工作有其自身的特點(diǎn)，產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)與產(chǎn)品技術(shù)性能有著極為密切的聯(lián)系。產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)，可以針對(duì)某些單項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)而言，也可以

8、針對(duì)許多技術(shù)性能指標(biāo)的綜合而言。產(chǎn)品的可靠性，不但有與設(shè)計(jì)和生產(chǎn)有關(guān)的所謂“固有可靠性”，而且有與使用條件有關(guān)的所謂“使用可靠性”。有人將“可靠性”稱為“質(zhì)量的時(shí)間指標(biāo)”。因此，時(shí)間應(yīng)力對(duì)于產(chǎn)品可靠性的影響是不可忽視的。產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)與產(chǎn)品的技術(shù)性能指標(biāo)之間還有一個(gè)很重要的區(qū)別。那就是產(chǎn)品的技術(shù)性能指標(biāo)可以通過儀器的直接測(cè)量，用靈敏度、選擇性、不失真功率、圖象明亮度、清晰度、保真度來表示。而產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)是一個(gè)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，只有在進(jìn)行可靠性試驗(yàn)、分析及調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，才能對(duì)產(chǎn)品的可靠度、失效率、有效度以及壽命特征進(jìn)行正確的統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)?？煽啃灾笜?biāo)的綜合性決定了可靠性工作內(nèi)容的廣泛性；可靠性指標(biāo)的

9、時(shí)間性及統(tǒng)計(jì)性決定了可靠性評(píng)價(jià)和分析方法的特殊性。影響產(chǎn)品可靠性的因素是多方面的，既有原材料和元器件方面的因素，也有設(shè)備及系統(tǒng)工程方面的因素；既與設(shè)計(jì)生產(chǎn)技術(shù)有關(guān)，也與科學(xué)管理水平有關(guān)?？煽啃怨ぷ骶哂锌蒲泻凸芾黼p重性，可靠性管理和可靠性技術(shù)是可靠性工作中兩個(gè)不可缺少的環(huán)節(jié)。1.2可靠性工作的技術(shù)內(nèi)容可靠性技術(shù)是研究如何評(píng)價(jià)、分析和提高產(chǎn)品可靠性的一門綜合性的學(xué)科?？煽啃约夹g(shù)與數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、管理科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、人機(jī)工程、系統(tǒng)工程以及電子技術(shù)各專業(yè)學(xué)科密切相關(guān)并相互滲透。研究產(chǎn)品可靠性的數(shù)學(xué)工具是概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)；暴露產(chǎn)品薄弱環(huán)節(jié)的重要手段是進(jìn)行環(huán)境與壽命試驗(yàn)；評(píng)價(jià)產(chǎn)品可靠性的重要方法是收集

10、可靠性信息并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；分析產(chǎn)品失效機(jī)理的重要基礎(chǔ)是失效物理學(xué)；提高產(chǎn)品可靠性的重要途徑是加強(qiáng)可靠性管理、制定可靠性計(jì)劃、研究可靠性理論，暴露并分析產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)、進(jìn)行信息反饋、應(yīng)用可靠性技術(shù)、開展可靠性設(shè)計(jì)和可靠性評(píng)審?？煽啃约夹g(shù)包括可靠性系統(tǒng)分析、可靠性設(shè)計(jì)、可靠性生產(chǎn)、可靠性維護(hù)、可靠性試驗(yàn)、可靠性失效分析以及可靠性數(shù)據(jù)收集處理和交換技術(shù)等等。1.3可靠性試驗(yàn)的意義可靠性試驗(yàn)是為評(píng)價(jià)分析產(chǎn)品可靠性而進(jìn)行的試驗(yàn)。通過可靠性試驗(yàn)可以確定產(chǎn)品在各種環(huán)境條件下工作或貯存時(shí)的可靠性特征量，為設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用提供有用的信息。通過試驗(yàn)也能充分暴露產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、原材料、工藝等方面存在的問題，經(jīng)過失效分析

11、進(jìn)而找出改進(jìn)的措施。在這樣一個(gè)“發(fā)現(xiàn)分析糾正”的循環(huán)中，不斷地提高產(chǎn)品的可靠性。由此可見，開展可靠性試驗(yàn)和進(jìn)行失效分析是生產(chǎn)高可靠產(chǎn)品的重要環(huán)節(jié)?？煽啃栽囼?yàn)的目的是:(a) 發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、材料和工藝方面的各種缺陷。（摸底）(b) 為改善產(chǎn)品完好性、減少維修費(fèi)用及保障費(fèi)用提供信息（鑒定）。(c) 確認(rèn)是否符合可靠性定量要求。（驗(yàn)收）(d) 評(píng)價(jià)產(chǎn)品的使用壽命。 因此，不要認(rèn)為可靠性試驗(yàn)只是為了對(duì)產(chǎn)品作出接收、拒收或合格、不合格的結(jié)論，另一個(gè)重要的作用是通過可靠性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的存在的問題，采取有效的措施予以糾正，從而提高產(chǎn)品的可靠性。 可靠性與費(fèi)用的關(guān)系一般來說，可靠性試驗(yàn)的費(fèi)用較高。但如上所述

12、，有效的可靠性試驗(yàn)可成十倍地提高初始樣機(jī)的可靠性，因此從費(fèi)效比來權(quán)衡，還是值得的。當(dāng)然，這并不排斥要充份利用其他試驗(yàn)的信息、或與其他試驗(yàn)結(jié)合起來節(jié)省費(fèi)用。可靠性工作的經(jīng)濟(jì)效益對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行可靠性投資可以提高產(chǎn)品的良品率，延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命，減少產(chǎn)品的維修費(fèi)用，降低產(chǎn)品的備份數(shù)量，擴(kuò)大銷售額，縮短研究周期，從而在產(chǎn)品的整個(gè)使用壽命周期內(nèi)，將會(huì)節(jié)省和回收更多的資金。對(duì)產(chǎn)品的可靠性要求越高，其投資費(fèi)用也就越大，而維修費(fèi)用就會(huì)越低。圖11 可靠性試驗(yàn)費(fèi)用與維護(hù)費(fèi)用第二章 可靠性試驗(yàn)的分類可靠性試驗(yàn)的分類由于不同的應(yīng)用有不同的分類方法，下面從試驗(yàn)?zāi)康?、試?yàn)場(chǎng)地、試驗(yàn)方法分類。21按試驗(yàn)?zāi)康姆诸惪煽啃栽囼?yàn)可分

13、為工程試驗(yàn)與統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)兩大類。工程試驗(yàn)的目的在于暴露產(chǎn)品的可靠性缺陷并采取糾正措施加以排除(或使其出現(xiàn)率低于容許水平)。這種試驗(yàn)由承制方進(jìn)行，以研制樣機(jī)為受試產(chǎn)品。在試驗(yàn)過程中，如產(chǎn)品出現(xiàn)可靠性缺陷(故障)，一般即時(shí)撤換故障件，修復(fù)后繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。對(duì)故障原因進(jìn)行分析，采取有效的針對(duì)性措施予以糾正，提高產(chǎn)品的可靠性。(裝備研制與生產(chǎn)的可靠性通用大綱GJB.45088)工程試驗(yàn)包括“環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)”及“可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)”。環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)是應(yīng)力篩選的一種。是為發(fā)現(xiàn)和排除不良零件、元器件、工藝缺陷和防止早期失效的出現(xiàn)在環(huán)境應(yīng)力下所做的一系列試驗(yàn)。典型應(yīng)力為隨機(jī)振動(dòng)、溫度變化及電應(yīng)力。(電子產(chǎn)品環(huán)境應(yīng)力

14、篩選方法GJB 1032-90)可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)是為暴露產(chǎn)品的可靠性薄弱環(huán)節(jié)，并證明改進(jìn)措施能防止可靠性薄弱環(huán)節(jié)再現(xiàn)(或使其出現(xiàn)率低于容許水平)而進(jìn)行的一系列可靠性試驗(yàn)。（可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn) GJB140792）統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)包括可靠性測(cè)定試驗(yàn)及可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)?？煽啃詼y(cè)定試驗(yàn)是為確定產(chǎn)品的可靠性特性或其量值而進(jìn)行的試驗(yàn)。這是一種目的不在驗(yàn)收與否的可靠性試驗(yàn)。承制方通過可靠性測(cè)定試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品當(dāng)前達(dá)到的可靠性水平獲取信息，來判斷離開要求的水平還有多大距離。這是一種經(jīng)常被忽視但很重要的可靠性試驗(yàn)。可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)是為確定產(chǎn)品的可靠性特征量是否達(dá)到所要求的水平而進(jìn)行的試驗(yàn)。可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)的目的是為了驗(yàn)證產(chǎn)品的可靠性，

15、主要不是在于暴露產(chǎn)品的可靠性缺陷 (當(dāng)然，對(duì)可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)中暴露的重大可靠性缺陷，承制方有責(zé)任找到原因并采取糾正措施)?？煽啃则?yàn)證試驗(yàn)的試驗(yàn)計(jì)劃由承制方制訂，但因牽涉到接收、拒收，合格、 不合格的判決，故必須經(jīng)訂購(gòu)方的認(rèn)可。它分為可靠性鑒定試驗(yàn)與可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)?？煽啃澡b定試驗(yàn)是為確定產(chǎn)品可靠性與設(shè)計(jì)要求可靠性的一致性，并以此作為批準(zhǔn)定型的依據(jù)(對(duì)維修性而言，亦稱為驗(yàn)證試驗(yàn))。 可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)是用已交付或可交付的產(chǎn)品在規(guī)定條件下所作的試驗(yàn)，其目的是確定產(chǎn)品是否符合規(guī)定的可靠性要求。 （可靠性鑒定和驗(yàn)收試驗(yàn)GJB89990）22 按試驗(yàn)場(chǎng)地分類 可靠性試驗(yàn)可以是實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，也可以是使用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

16、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)(laboratorytest)是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬實(shí)際使用條件或在規(guī)定的工作及環(huán)境條件下進(jìn)行的試驗(yàn)。使用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)(eldtest)是在實(shí)際使用狀態(tài)下所進(jìn)行的試驗(yàn)。對(duì)產(chǎn)品的工作狀態(tài)、環(huán)境條件、維修情況和測(cè)量條件等均需記錄。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)是在規(guī)定的受控條件下的試驗(yàn)。它可以模擬現(xiàn)場(chǎng)條件，也可以不模擬現(xiàn)場(chǎng)條件。大多數(shù)裝備是在不同的、比較復(fù)雜的環(huán)境條件下使用的。產(chǎn)品在不同的環(huán)境下使用時(shí)，可靠性不一定相同。在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中，顯然不可能去模擬各種使用環(huán)境。因此必須根據(jù)各種可能的使用環(huán)境條件及其出現(xiàn)概率，綜合出一個(gè)有代表性的典型的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)用的環(huán)境條件，供實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)使用。 使用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)從原理上說，能最忠實(shí)地

17、反映產(chǎn)品的實(shí)際可靠性水平。但是這里也有很多問題，如上所述，不同使用環(huán)境的產(chǎn)品可靠性是不一定相同的。而使用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的環(huán)境條件不可控，因此現(xiàn)場(chǎng)可靠性數(shù)據(jù)需要折算到標(biāo)準(zhǔn)的典型環(huán)境條件下的可靠性，由于這種折算關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜，一般只能作一些近似折算。更重要的問題是使用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)往往需要較長(zhǎng)的試驗(yàn)時(shí)間，因此只有在投入使用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)較長(zhǎng)時(shí)間后，人們才能測(cè)定產(chǎn)品的可靠性或發(fā)現(xiàn)它的潛在缺陷。這時(shí)再要采取糾正措施，即使還來得及，也是事倍功半的。但是在產(chǎn)品研制過程中，不一定能發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品所有的潛在缺陷。因此，在產(chǎn)品通過鑒定試驗(yàn)定型投入小批生產(chǎn)交付試用的早期階段，還應(yīng)把用戶現(xiàn)場(chǎng)使用產(chǎn)品與現(xiàn)場(chǎng)可靠性試驗(yàn)結(jié)合起來，繼續(xù)對(duì)產(chǎn)品可靠性

18、進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的可靠性缺陷加以改進(jìn)。在某些情況下，系統(tǒng)(設(shè)備)的規(guī)模龐大，或是單價(jià)過于昂貴，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)已不易或不可能進(jìn)行系統(tǒng)(設(shè)備)的可靠性試驗(yàn)時(shí)，只能用非直接試驗(yàn)的辦法對(duì)系統(tǒng)(設(shè)備)的可靠性進(jìn)行分析、估計(jì)。這種測(cè)定、驗(yàn)證的辦法不是完全可信的，需要通過現(xiàn)場(chǎng)使用積累數(shù)據(jù)，即把現(xiàn)場(chǎng)使用作為使用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，來驗(yàn)證原先分析和估計(jì)得到的測(cè)定，驗(yàn)證結(jié)論的正確性。我國(guó)的衛(wèi)星可靠性就是這樣進(jìn)行的。從衛(wèi)星的元器件、整機(jī)的可靠性試驗(yàn)及以往的可靠性數(shù)據(jù)，通過可靠性分析綜合對(duì)衛(wèi)星的可靠性在發(fā)射前作出估計(jì)。再通過衛(wèi)星工作的實(shí)際數(shù)據(jù)，對(duì)衛(wèi)星的使用現(xiàn)場(chǎng)可靠性作出估計(jì)。兩者比較，現(xiàn)場(chǎng)可靠性比估計(jì)的還要高一些(原因之一是由于

19、試驗(yàn)次數(shù)有限，統(tǒng)計(jì)估計(jì)略偏保守)。產(chǎn)品的耐久性試驗(yàn) (endurancetest) 亦是一種可靠性試驗(yàn)，是為測(cè)定產(chǎn)品在規(guī)定使用和維修條件下的使用壽命而進(jìn)行的試驗(yàn)。它既包括耐久性測(cè)定試驗(yàn)，也有耐久性的驗(yàn)證試驗(yàn)，包括耐久性的鑒定試驗(yàn)及耐久性的驗(yàn)收試驗(yàn)。有的耐久性試驗(yàn)例如汽車的使用里程可以作實(shí)際試驗(yàn)，但很多使用壽命為若干年的產(chǎn)品往往等不及作多少年試驗(yàn)就希望得出結(jié)論。因而多采用加速試驗(yàn)(acceler-atedtest)的辦法，即所謂縮短試驗(yàn)時(shí)間。它是在不改變故障模式和失效機(jī)理的條件下，用加大試驗(yàn)應(yīng)力的方法進(jìn)行的試驗(yàn)。但用加速試驗(yàn)得到的使用壽命的估計(jì)值不一定很準(zhǔn)確，需要用現(xiàn)場(chǎng)使用數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)。因此亦需

20、要把現(xiàn)場(chǎng)使用作為使用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來核對(duì)原先的估計(jì)。因此，有計(jì)劃地把現(xiàn)場(chǎng)使用作為使用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來收集數(shù)據(jù)、信息是很重要的。這種辦法用的費(fèi)用少、數(shù)據(jù)采集、信息多，并且環(huán)境是真實(shí)的。使用方及承制方都應(yīng)重視現(xiàn)場(chǎng)使用信息的收集及分析23按試驗(yàn)方法分類從廣義上來說，凡屬與可靠性有關(guān)的試驗(yàn)都屬于可靠性試驗(yàn)。例如，篩選試驗(yàn)、質(zhì)量認(rèn)證試驗(yàn)、產(chǎn)品的交收驗(yàn)收試驗(yàn)、產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗(yàn)等等。本節(jié)可靠性試驗(yàn)分類，指專門用來評(píng)價(jià)產(chǎn)品可靠性特征量或用來確定產(chǎn)品失效模式而作的各類試驗(yàn)。這些試驗(yàn)主要有壽命試驗(yàn)、評(píng)價(jià)鑒定試驗(yàn)、環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)等。它們所包含的內(nèi)容如圖1所示。恒定應(yīng)力步進(jìn)應(yīng)力序進(jìn)應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)長(zhǎng)期工作貯存評(píng)價(jià)鑒定 試 驗(yàn)環(huán)境適

21、應(yīng)性 試 驗(yàn)設(shè)備MTBF試驗(yàn)元器件失效率試驗(yàn)常規(guī)加速人工模擬現(xiàn)場(chǎng)使用試驗(yàn)天然暴露試驗(yàn)非截尾截尾定時(shí)定數(shù)壽命試驗(yàn)是評(píng)價(jià)分析產(chǎn)品壽命特征的試驗(yàn)，通過壽命試驗(yàn)可以了解產(chǎn)品壽命分布的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，以作為可靠性分析的基礎(chǔ)，作為制定篩選條件和改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的依據(jù)。壽命試驗(yàn)可分為貯存壽命試驗(yàn)、工作壽命試驗(yàn)、加速壽命試驗(yàn)等。按照截尾方式分，還有定時(shí)截尾，定數(shù)截尾和非截尾試驗(yàn)等。貯存壽命試驗(yàn)產(chǎn)品在規(guī)定的環(huán)境條件下進(jìn)行非工作狀態(tài)時(shí)存放試驗(yàn)，叫做貯存試驗(yàn)。通過貯存試驗(yàn)可以了解產(chǎn)品在特定環(huán)境條件下的貯存可靠性。有些產(chǎn)品生產(chǎn)出來之后，不一定立即交付使用，而是先在倉(cāng)庫(kù)里貯存一段時(shí)間。在貯存期間內(nèi)，其參數(shù)變化規(guī)律如何，能不能保持

22、原有的可靠性指標(biāo)，貯存期有多長(zhǎng)等，這些問題郁需要經(jīng)過貯存試驗(yàn)才能搞清楚。貯存條件可以根據(jù)產(chǎn)品的作用要求而設(shè)置。通常有室內(nèi)，棚下、露天、坑道等。貯存試驗(yàn)時(shí)，樣品處于非工作狀態(tài)。失效率較低，通常要選擇較多的樣品作較長(zhǎng)期的觀察測(cè)量，才能對(duì)產(chǎn)品可靠性作出比較好的預(yù)計(jì)和評(píng)價(jià)。還有一種貯存試驗(yàn)是屬于加速試驗(yàn)，例如高溫貯存等。工作壽命試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品在規(guī)定的條件下作加負(fù)荷的試驗(yàn)，叫做工作壽命試驗(yàn)，工作壽命試驗(yàn)分為連續(xù)工作壽命和間斷工作壽命試驗(yàn)。連續(xù)工作壽命試驗(yàn)是傳統(tǒng)的壽命試驗(yàn)方法、它本身又分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種試驗(yàn)。靜態(tài)試驗(yàn)就是加最大直流額定負(fù)荷的壽命試驗(yàn)。這種試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，但比較耗時(shí)費(fèi)資。動(dòng)態(tài)試驗(yàn)是模擬產(chǎn)品

23、實(shí)際工作狀態(tài)的一項(xiàng)試驗(yàn)，例如集成電路在規(guī)定負(fù)荷、信號(hào)源情況下所作的壽命試驗(yàn)，開關(guān)晶體管的脈沖壽命試驗(yàn)等，都是動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。動(dòng)態(tài)試驗(yàn)由于試驗(yàn)條件與產(chǎn)品的實(shí)際工作狀態(tài)非常接近，所以它的準(zhǔn)確性比靜態(tài)試驗(yàn)好。動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的設(shè)備比較復(fù)雜，費(fèi)用較高。僅在某些必要的場(chǎng)合下才采用，一般仍以靜態(tài)試驗(yàn)為主。但在國(guó)外，對(duì)集成電路等器件都規(guī)定要作靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種試驗(yàn)。間斷工作壽命試驗(yàn)是使樣品周期性地處于工作和斷開狀態(tài)的試驗(yàn)。例如，用來評(píng)價(jià)大功率器件對(duì)內(nèi)部溫度劇變和電應(yīng)力突變能力的試驗(yàn)，就是間斷工作壽命試驗(yàn)。加速壽命試驗(yàn)是由于長(zhǎng)期壽命試驗(yàn)需要較長(zhǎng)的時(shí)間，為了縮短時(shí)間、節(jié)省樣品與費(fèi)用、快速地評(píng)價(jià)產(chǎn)品的可靠性，就需要作加速壽命試驗(yàn)。

24、加速壽命試驗(yàn)是在既不改變產(chǎn)品的失效機(jī)理又不增加新的失效因子的前提下，提高試驗(yàn)應(yīng)力，加速產(chǎn)品失效進(jìn)程的一種試驗(yàn)方法。根據(jù)加速壽命試驗(yàn)的結(jié)果，可以預(yù)測(cè)產(chǎn)品在正常應(yīng)力下的壽命特征。按照試驗(yàn)應(yīng)力的不同施加方式，加速壽命試驗(yàn)可以分為“恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)”、“步進(jìn)應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)”和“序進(jìn)應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)”等。研制和生產(chǎn)單位最為關(guān)心的問題是產(chǎn)品定型生產(chǎn)后，產(chǎn)品的可靠性和長(zhǎng)期工作壽命，壽命試驗(yàn)作為評(píng)價(jià)產(chǎn)品的使用時(shí)間是非常必要的。評(píng)價(jià)鑒定試驗(yàn)包括對(duì)產(chǎn)品選擇的比對(duì)試驗(yàn)、產(chǎn)品的質(zhì)量認(rèn)證試驗(yàn)、交收驗(yàn)收試驗(yàn)（失效率試驗(yàn)）。失效率試驗(yàn)是可以確定一定失效率的期間內(nèi)進(jìn)行的試驗(yàn)，常被用于交收試驗(yàn)和質(zhì)量認(rèn)證。截尾試驗(yàn)和非試尾

25、試驗(yàn) 試驗(yàn)一直進(jìn)行到全部試驗(yàn)樣品都失效才截止的試驗(yàn)，稱為非截尾試驗(yàn);試驗(yàn)進(jìn)行到規(guī)定的時(shí)間就截止的試驗(yàn)，稱為定時(shí)截尾試驗(yàn)，試驗(yàn)進(jìn)行到規(guī)定失效數(shù)就截止的試驗(yàn)，稱為定數(shù)截尾試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)過程中失效樣品是否可以替換的情況，還可分為有替換試驗(yàn)和無替換試驗(yàn)。環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn) 包括現(xiàn)場(chǎng)使用試驗(yàn)、天然暴露試驗(yàn)和人工模擬試驗(yàn)等24型式試驗(yàn)（驗(yàn)證試驗(yàn)、定型試驗(yàn)）型式試驗(yàn)在產(chǎn)品研制和開發(fā)階段同步或后期進(jìn)行，試驗(yàn)?zāi)康氖强己搜兄频漠a(chǎn)品在滿足技術(shù)指標(biāo)情況下對(duì)各種環(huán)境條件的適應(yīng)性。為生產(chǎn)的產(chǎn)品取得相應(yīng)質(zhì)量許可作準(zhǔn)備。型式試驗(yàn)應(yīng)盡量涵蓋環(huán)境試驗(yàn)的內(nèi)容。在開發(fā)階段對(duì)元器件、PCB板、連接器等易產(chǎn)生問題的部件要通過試驗(yàn)做到心中有數(shù)

26、，生產(chǎn)過程中的部分試驗(yàn)（如焊接溫度、焊接時(shí)間、固化溫度、固化時(shí)間、靜電防護(hù)），成品階段的產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性。25例行試驗(yàn)例行試驗(yàn)在產(chǎn)品穩(wěn)定生產(chǎn)的過程中進(jìn)行，分批次的例行試驗(yàn)，定期的例行試驗(yàn)，試驗(yàn)內(nèi)容以高低溫、溫循、溫沖、濕熱為主?？梢詫?duì)產(chǎn)品也可對(duì)半成品、組件、或關(guān)鍵件進(jìn)行試驗(yàn)26 其他試驗(yàn)（在實(shí)際工作中常發(fā)生）在用戶的使用中往往會(huì)提出比某一項(xiàng)原定技術(shù)指標(biāo)更高要求的使用條件，因此必須進(jìn)行超額使用的試驗(yàn)。例如230、10秒的耐焊接熱元器件，能否在260、6秒的條件下使用。27 可靠性試驗(yàn)的新發(fā)展（簡(jiǎn)介）統(tǒng)計(jì)過程控制體系(Statistical Process Control Systems)工序能力指

27、數(shù)Cpk長(zhǎng)期以來傳統(tǒng)常規(guī)質(zhì)量控制的方法是： 生產(chǎn)廠家的質(zhì)量控制和用戶對(duì)元器件產(chǎn)品質(zhì)量通常采用事后檢驗(yàn)評(píng)價(jià)的方法，方法可分為以下3類：（1） 批接收抽樣檢驗(yàn)，檢驗(yàn)該批產(chǎn)品是否滿足產(chǎn)品規(guī)范要求。（2） 可靠性壽命試驗(yàn)，評(píng)價(jià)產(chǎn)品的可靠性水平。（3） 從現(xiàn)場(chǎng)收集并積累使用壽命數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)相應(yīng)產(chǎn)品的使用質(zhì)量和可靠性。傳統(tǒng)方法的適用性和存在的問題：（1） 批試驗(yàn)方法，適用于成品的檢驗(yàn)試驗(yàn)，作為批次性產(chǎn)品的檢驗(yàn)、接收， 是常規(guī)不可缺少的質(zhì)量檢驗(yàn)方法。在產(chǎn)品質(zhì)量總體水平不高時(shí)，批次性的檢驗(yàn)可明顯反映不同批次產(chǎn)品的質(zhì)量差別。但產(chǎn)品質(zhì)量水平達(dá)到每一批都能通過批抽樣檢驗(yàn)時(shí)，生產(chǎn)方已無法區(qū)別不同批次之間必然存在的質(zhì)量差

28、別，采購(gòu)方也無法確定哪個(gè)生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品質(zhì)量更高。（2） 壽命試驗(yàn)方法，在產(chǎn)品可靠性水平不高時(shí)，試驗(yàn)所要求的元件小時(shí)數(shù)少，比如5級(jí)6級(jí)以下，此時(shí)壽命試驗(yàn)還是經(jīng)濟(jì)可行的。但產(chǎn)品質(zhì)量水平較高時(shí)，所需樣品數(shù)太多，試驗(yàn)成本過高。（3） 數(shù)據(jù)累計(jì)評(píng)價(jià)方法，適用于成熟批量產(chǎn)品在一段時(shí)間內(nèi)評(píng)估使用階段（t>0）的可靠性，要求有穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)來源。但這種方法存在“滯后性”，對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量的實(shí)時(shí)控制不能發(fā)揮重要的作用。 由于傳統(tǒng)方法在現(xiàn)代生產(chǎn)中存在的問題，因此迫使人們尋找新的質(zhì)量控制方法，Cpk/SPC控制方法就是90年代電子工業(yè)借鑒機(jī)械工業(yè)而發(fā)展起來的新的質(zhì)量控制方法。國(guó)際上，電子工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用Cpk/SPC技

29、術(shù)最具代表性的是美國(guó)的Motorola公司，在生產(chǎn)過程中大量采用Cpk/SPC控制技術(shù)應(yīng)用于常規(guī)的產(chǎn)品測(cè)試和質(zhì)量控制，同時(shí)要求供貨方在提供產(chǎn)品時(shí)，也能提供SPC、Cpk數(shù)據(jù)。降低產(chǎn)品成本的需求傳統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)方法，有賴于最終產(chǎn)品的檢驗(yàn)和篩選，這種檢驗(yàn)策略是一種事后檢驗(yàn)，只有不合格品產(chǎn)生后才能檢驗(yàn)出來，往往造成浪費(fèi)和材料成本增加。盡管生產(chǎn)廠在生產(chǎn)過程中，也以不同的方式對(duì)半成品進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，但通常是廠家自定的定性檢驗(yàn)或不規(guī)范的檢驗(yàn)，不能很好地控制生產(chǎn)過程的質(zhì)量水平、不能定量控制最終產(chǎn)品的不合格品率。而建立一種避免浪費(fèi)、減少不合格品產(chǎn)生的預(yù)防性質(zhì)量控制策略是更為有效的質(zhì)量控制方法。Cpk/SPC即

30、是一種通過收集過程信息并分析，對(duì)生產(chǎn)過程本身進(jìn)行控制，達(dá)到最終不合格頻率能夠定量控制的一種技術(shù)手段。使用的標(biāo)準(zhǔn)：國(guó)內(nèi)：² 在ISO9000以及QS9000系列標(biāo)準(zhǔn)中提出了在生產(chǎn)控制中應(yīng)用SPC技術(shù)的要求。² GJB 301497 電子元器件統(tǒng)計(jì)過程控制體系² GB 40912001常規(guī)控制圖(ISO 8258:1991)² GB 4091.14091.983常規(guī)控制圖² GB 4886-85 帶警戒限的均值控制圖² GB 6381-86 通用控制圖² GB 4887-85 計(jì)數(shù)型累積和圖國(guó)外：² EIA557-A

31、Statistical Process Control Systems，1996² EIA-557-1Guidance for the Selection of Critical Manufacturing Operations for Use in Implemention an SPC System for Passive Components，1991標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在生產(chǎn)中建立Cpk評(píng)價(jià)和SPC控制體系的要求，并給出了SPC控制所用的常規(guī)控制圖要求。第三章 可靠性試驗(yàn)31可靠性試驗(yàn)的要素311試驗(yàn)條件可靠性試驗(yàn)的條件既要考慮到受試產(chǎn)品的固有特性，還要考慮到影響受試產(chǎn)品故障出現(xiàn)的其他

32、因素。在選定產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)的條件時(shí)，應(yīng)考慮下述內(nèi)容: (a)要求或進(jìn)行可靠性試驗(yàn)的基本理由； (b)預(yù)期的產(chǎn)品使用條件的變化； (c)使用條件中的不同應(yīng)力因素引起產(chǎn)品故障的可能性； (d)不同試驗(yàn)條件下需要的試驗(yàn)費(fèi)用； (e)可供可靠性試驗(yàn)用的試驗(yàn)設(shè)備； (f)可供試驗(yàn)用的時(shí)間； (g)預(yù)計(jì)的不同試驗(yàn)條件下的產(chǎn)品可靠性特征值。如果從安全性要求出發(fā)，產(chǎn)品可靠性不能低于某一水平，則試驗(yàn)條件應(yīng)考慮到給定使用條件下的最嚴(yán)酷情況。如果為了進(jìn)行維修性的鑒定試驗(yàn)，則試驗(yàn)條件應(yīng)高度接近典型的現(xiàn)場(chǎng)使用條件。如果進(jìn)行兩種設(shè)備的可靠性對(duì)比試驗(yàn)，則往往用容許范圍內(nèi)接近于極限的應(yīng)力等等，視具體試驗(yàn)?zāi)康亩āＲ话闱闆r下，

33、除了所謂強(qiáng)化試驗(yàn)(特定情況下，施加應(yīng)力超出了規(guī)定的產(chǎn)品承受的應(yīng)力容許范圍)外，施加應(yīng)力不應(yīng)超出規(guī)定的容許范圍(加速試驗(yàn)例外)。312故障判據(jù)容差限度 對(duì)于產(chǎn)品的每一個(gè)需要監(jiān)測(cè)的參數(shù)應(yīng)規(guī)定它的容差限度。如果參數(shù)值落在容差限度內(nèi)，則該參數(shù)性能是可靠的；如果參數(shù)值落在容差限度外，則該參數(shù)性能是不可靠的。當(dāng)需要監(jiān)測(cè)的參數(shù)值永久地或間斷地落在容許限度外，就認(rèn)為出現(xiàn)了一個(gè)故障。參數(shù)的容許限度與產(chǎn)品的功能密切相關(guān)。例如在某些精密設(shè)備中，金屬膜電阻器的阻值超額定值上、下5%的區(qū)間就算失效。但在某些民用電器中，不超額定值上、下10都不算失效。獨(dú)立故障和從屬故障產(chǎn)品或產(chǎn)品的一部分不能或?qū)⒉荒芡瓿深A(yù)定功能的事件或狀

34、態(tài)稱故障(fault，failure)，對(duì)某些產(chǎn)品如電子元器件、彈藥等稱失效。不是由于另一產(chǎn)品故障引起的故障叫獨(dú)立故障(independentailure)；由于另一產(chǎn)品故障而引起的故障叫從屬故障(dependentailure)。例如某項(xiàng)產(chǎn)品在測(cè)試時(shí)，產(chǎn)品上一批CMOS器件受高電壓沖擊損壞。經(jīng)分析，是二次電源一支晶體管短路，產(chǎn)生高壓脈沖。因此，晶體管短路是獨(dú)立故障，而若干CMOS器件被高壓脈沖引起的浪涌電流燒毀，則是從屬故障。如果出現(xiàn)兩個(gè)或更多的獨(dú)立故障原因，則每一個(gè)故障原因都認(rèn)為是受試產(chǎn)品的一個(gè)故障。誤用故障 對(duì)產(chǎn)品施加了超出其規(guī)定忍受能力范圍的應(yīng)力而造成的故障稱為誤用故障(misusef

35、ailure)。在可靠性試驗(yàn)期間，誤用故障可能是于非故意的不符合規(guī)定的試驗(yàn)條件造成的。例如，試驗(yàn)的嚴(yán)酷程度超過規(guī)定值范圍，試驗(yàn)或維修人員的粗心操作等等。關(guān)聯(lián)故障和非關(guān)聯(lián)故障 從屬故障、誤用故障或已經(jīng)證實(shí)僅屬某項(xiàng)將不采用的設(shè)計(jì)所引起的故障叫非關(guān)聯(lián)故障(non-relevantfailure)。否則叫關(guān)聯(lián)故障 (relevantfailure)。某些故障已經(jīng)出現(xiàn)，經(jīng)分析，采取修改設(shè)計(jì)或其他糾正措施可以消除，但需要時(shí)間。在投人可靠性試驗(yàn)的產(chǎn)品上，還來不及糾正。這類故障在可靠性試驗(yàn)中重復(fù)出現(xiàn)時(shí)，判為非關(guān)聯(lián)故障。在可靠性試驗(yàn)方案中，還可對(duì)非關(guān)聯(lián)故障作一些補(bǔ)充定義。這些定義應(yīng)該是明確的無二義的。在可靠性試

36、驗(yàn)中出現(xiàn)的受試產(chǎn)品的每一個(gè)故障，都必須明確是關(guān)聯(lián)故障還是非關(guān)聯(lián)故障?已經(jīng)出現(xiàn)不少這樣的事例。在可靠性鑒定或驗(yàn)收試驗(yàn)中出現(xiàn)了較多故障，直接影響了定型能否通過及批產(chǎn)品能否接收時(shí)，承制方就盡可能找理由把故障歸入非關(guān)聯(lián)故障。非關(guān)聯(lián)故障或事先已經(jīng)規(guī)定不屬其組織機(jī)構(gòu)責(zé)任范圍內(nèi)的關(guān)聯(lián)故障叫非責(zé)任故障(non-chargeablefailu)，否則叫責(zé)任故障?？煽啃詼y(cè)定試驗(yàn)中對(duì)產(chǎn)品可靠性作出估計(jì)(包括點(diǎn)估計(jì)及區(qū)間估計(jì))，可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)中對(duì)產(chǎn)品作出合格、不合格的結(jié)論或?qū)εa(chǎn)品作出接收、拒收的結(jié)論，所依據(jù)的是在試驗(yàn)期間或試驗(yàn)結(jié)束時(shí)觀測(cè)到的受試產(chǎn)品的所有關(guān)聯(lián)故障的信息。因此在可靠性試驗(yàn)中，判定出現(xiàn)的故障屬于關(guān)聯(lián)故障

37、還是非關(guān)聯(lián)故障即所謂故障分類是一個(gè)重大工作項(xiàng)目，也是在訂購(gòu)方與承制方之間常常爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。尤其當(dāng)故障數(shù)是在合格與不合格、接收與拒收的判定數(shù)的邊界時(shí)，就容易爭(zhēng)論不休。32 可靠性試驗(yàn)的基本原則由于產(chǎn)品的可靠性與使用的環(huán)境條件密切相關(guān)，因此可靠性測(cè)定試驗(yàn)、驗(yàn)證試驗(yàn)、增長(zhǎng)試驗(yàn)的環(huán)境條件應(yīng)盡可能反映產(chǎn)品在現(xiàn)場(chǎng)使用與任務(wù)環(huán)境的特征。任務(wù)剖面是對(duì)產(chǎn)品在完成規(guī)定任務(wù)這段時(shí)間內(nèi)所要經(jīng)歷的全部重要事件和狀態(tài)的一種時(shí)序描述。一個(gè)產(chǎn)品可能要執(zhí)行多種任務(wù)，因此任務(wù)剖面可以有多個(gè)。環(huán)境剖面是產(chǎn)品在貯存、運(yùn)輸、使用中將會(huì)遇到的各種主要環(huán)境參數(shù)和時(shí)間的關(guān)系圖。1 可靠性試驗(yàn)計(jì)劃在進(jìn)行試驗(yàn)前應(yīng)經(jīng)評(píng)審?fù)ㄟ^。提交評(píng)審的除可靠性試驗(yàn)

38、計(jì)劃，還應(yīng)提供下列文件: (a)產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)報(bào)告; (b)產(chǎn)品環(huán)境應(yīng)力篩選報(bào)告; (c)產(chǎn)品的可靠性預(yù)計(jì)報(bào)告; (d)產(chǎn)品的FMEA或FMECA報(bào)告; (e)專項(xiàng)可靠性試驗(yàn)(熱測(cè)試、振動(dòng)測(cè)定、EMC等)報(bào)告。2 計(jì)劃評(píng)審時(shí)，故障判據(jù)及故障分類準(zhǔn)則(即判為關(guān)聯(lián)故障與非關(guān)聯(lián)故障的準(zhǔn)則)應(yīng)由訂購(gòu)方及承制方取得一致意見。 3在進(jìn)行可靠性試驗(yàn)之前應(yīng)該取得試驗(yàn)設(shè)備、儀器、儀表工作符合規(guī)定要求的報(bào)告。其中應(yīng)包括產(chǎn)品安裝在試驗(yàn)設(shè)備上之產(chǎn)品通過夾具傳遞的振動(dòng)特性，通過安裝后的溫度場(chǎng)經(jīng)測(cè)試符合規(guī)定要求的測(cè)試報(bào)告。4 投人可靠性試驗(yàn)的受試產(chǎn)品應(yīng)該已經(jīng)過篩選、老煉，排除了早期故障的。5 某些專門項(xiàng)目的可靠性測(cè)試

39、或驗(yàn)證試驗(yàn)應(yīng)該在產(chǎn)品的可靠性試驗(yàn)與驗(yàn)證試驗(yàn)之前完成。例如電子、機(jī)電產(chǎn)品的熱設(shè)計(jì)是一項(xiàng)單獨(dú)的可靠性工作。產(chǎn)品的樣機(jī)出來后，就應(yīng)進(jìn)行工作狀態(tài)下的熱測(cè)試 (包括用熱傳感器測(cè)量關(guān)鍵部位的溫升或用熱象儀測(cè)溫度)，是否達(dá)到原來要求的熱環(huán)境。EMC試驗(yàn)、振動(dòng)試驗(yàn)亦是如此33 可靠性試驗(yàn)的綜合安排可靠性試驗(yàn)一般是既費(fèi)時(shí)間，又要花費(fèi)較大人力物力的工作項(xiàng)目，因此產(chǎn)品可靠性大綱的試驗(yàn)計(jì)劃的安排應(yīng)該盡可能把可靠性試驗(yàn)、性能試驗(yàn)、環(huán)境試驗(yàn)和耐久性試驗(yàn)結(jié)合起來，構(gòu)成一個(gè)比較全面的可靠性的綜合試驗(yàn)計(jì)劃，這樣可以避免重復(fù)試驗(yàn)，且不滑掉在單項(xiàng)試驗(yàn)中經(jīng)常易受忽視的缺陷，從而節(jié)省時(shí)間、費(fèi)用。 產(chǎn)品的性能測(cè)試一般在產(chǎn)品的樣機(jī)生產(chǎn)出來

40、之后就立即進(jìn)行。產(chǎn)品的性能特性參數(shù)有規(guī)定的容許限。如果性能特性參數(shù)落入容許限，產(chǎn)品的性能是合格的，我們說"產(chǎn)品的性能可靠"，否則，產(chǎn)品的性能是不合格的，我們說 "產(chǎn)品的性能是不可靠的"。 但是產(chǎn)品性能可靠與否不能只以標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室條件下的測(cè)試結(jié)果作為結(jié)論，還應(yīng)在規(guī)定的容許的極限條件下進(jìn)行測(cè)試，看產(chǎn)品能是否合格？以半導(dǎo)體器件及集成電路為例，對(duì)軍用級(jí)產(chǎn)品，不僅在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室溫度下測(cè)試的性能應(yīng)是合格的，而且在一55C溫下及十125C溫度下測(cè)試的性能也應(yīng)是合格的。普通工業(yè)級(jí)半導(dǎo)體器件及集成電路，如果滿足上述溫度要求，則加以標(biāo)識(shí)"M"(注意，這M不是

41、代表"軍用級(jí)"，只代表滿足軍用級(jí)的溫度要求)。由于試驗(yàn)條件不可能絕對(duì)一致地重復(fù)，再加上測(cè)量誤差，因此同樣試驗(yàn)條件下的重復(fù)測(cè)量存在再現(xiàn)性誤差。但當(dāng)重復(fù)測(cè)量的性能參數(shù)值相差過大時(shí)，說明產(chǎn)品的性能參數(shù)出現(xiàn)了過大的漂移，性能也是不可靠的。為此，在試驗(yàn)前、試驗(yàn)中、試驗(yàn)后，都應(yīng)進(jìn)行產(chǎn)品性能測(cè)試，記錄試驗(yàn)前、中、后的性能。(a)試驗(yàn)前的性能。在開始進(jìn)行任何試驗(yàn)以前，應(yīng)該在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下確定出與規(guī)定要求相關(guān)聯(lián)的受試產(chǎn)品的性能參數(shù)的基準(zhǔn)值。為在試驗(yàn)過程中或試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，檢測(cè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)性能提供基準(zhǔn)或故障判據(jù)的依據(jù)；(b)試驗(yàn)中的性能。應(yīng)將每一次試驗(yàn)循環(huán)過程中受試產(chǎn)品的性能參數(shù)值記錄下來，并與試驗(yàn)

42、前的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比；(c)試驗(yàn)后的性能。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)記錄受試產(chǎn)品性能參數(shù)值，并與試驗(yàn)前、試驗(yàn)中的性能值及規(guī)定的基準(zhǔn)及容許漂移量進(jìn)行對(duì)比。 在可靠性測(cè)定試驗(yàn)、可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)、可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)之前，應(yīng)該先進(jìn)行產(chǎn)品的篩選、老煉，排除產(chǎn)品的早期故障，使產(chǎn)品的故障率趨于穩(wěn)定，這樣在可靠性試驗(yàn)中才可反映出產(chǎn)品的固有可靠性，而不是暴露產(chǎn)品的早期故障?？煽啃栽鲩L(zhǎng)、驗(yàn)證試驗(yàn)都是很費(fèi)人力、物力的。讓它們來暴露產(chǎn)品的早期故障是太不值得了。因此環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)必須在增長(zhǎng)試驗(yàn)、驗(yàn)證試驗(yàn)及某些可靠性測(cè)定試驗(yàn)之前完成。有時(shí)按系統(tǒng)驗(yàn)證可靠性參數(shù)是不現(xiàn)實(shí)或不充分的情況下，允許用低層次產(chǎn)品的試驗(yàn)結(jié)果推算出系統(tǒng)可靠性值作為測(cè)定或驗(yàn)證

43、。這叫系統(tǒng)的可靠性綜合。但是系統(tǒng)組成部分都可靠不一定可證明系統(tǒng)可靠。因?yàn)榻M成部分合成一個(gè)系統(tǒng)時(shí)還有一個(gè)極為重要的協(xié)調(diào)、匹配問題。例如環(huán)境條件的協(xié)調(diào)、匹配，電磁兼容(EMC) 問題、熱匹配問題等等。只有這些組成部分之間的協(xié)調(diào)、匹配是沒有問題的，則從組成部分的試驗(yàn)結(jié)果綜合得到的系統(tǒng)可靠性值才是可信的。只是組成部分之間的協(xié)調(diào)、匹配也還必須用少量的系統(tǒng)試驗(yàn)來核實(shí)，因此在任何情況下，少量的系統(tǒng)試驗(yàn)也是必不可少的。可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)所冒的風(fēng)險(xiǎn)可以比可靠性鑒定試驗(yàn)大一些。這是因?yàn)楫a(chǎn)品已通過了鑒定試驗(yàn)，加上生產(chǎn)過程的嚴(yán)格管理保證了質(zhì)量可靠性水平不會(huì)顯著低于定型水平，從統(tǒng)計(jì)學(xué)觀點(diǎn)說，對(duì)質(zhì)量可靠性提供了驗(yàn)前保證信息。

44、可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)是產(chǎn)品可靠性逐步提高的過程，盡管從統(tǒng)計(jì)學(xué)的觀點(diǎn)看，產(chǎn)品的可靠性這個(gè)總體參數(shù)不斷變化。對(duì)于固定某一可靠性參數(shù)的總體來說，樣本量不大，但從不斷增長(zhǎng)可靠性參數(shù)的一系列總體來看，總的樣本量是不少的。如果對(duì)最后一個(gè)樣本用經(jīng)典方法對(duì)產(chǎn)品可靠性作出估計(jì)。則由于樣本量不大，估計(jì)的效果一般是不好的。但從一系列可靠性不斷增大的總體的一系列樣本來看，信息量是不少的，也即提供了不少驗(yàn)前的質(zhì)量可靠性保證信息。成功的產(chǎn)品可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)也可以對(duì)產(chǎn)品的可靠性水平作出較好的測(cè)定，從而可以在訂購(gòu)方的認(rèn)可下代替鑒定試驗(yàn)。34可靠性試驗(yàn)與環(huán)境試驗(yàn)嚴(yán)格地講，環(huán)境試驗(yàn)不屬于可靠性試驗(yàn)范疇，它是考核產(chǎn)品對(duì)環(huán)境條件的適應(yīng)性問題

45、，但它又和可靠性試驗(yàn)中環(huán)境條件的確定以及故障的分析等密切相關(guān)，因此，在系統(tǒng)或設(shè)備的可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)開始以前，必須對(duì)元器件、零部件及設(shè)備完成環(huán)境試驗(yàn)，即用容許的邊緣環(huán)境條件考核產(chǎn)品。將產(chǎn)品置于容許的最嚴(yán)酷環(huán)境下，在相對(duì)來說不太長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，一般會(huì)暴露出一些在較長(zhǎng)時(shí)間的可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)中不易暴露出來的故障機(jī)理，對(duì)提高產(chǎn)品的可靠性有重要作用。所以在產(chǎn)品的研制階段，為了掌握環(huán)境因素導(dǎo)致的可靠性及失效模式的變化規(guī)律，就必須進(jìn)行環(huán)境可靠性試驗(yàn)。環(huán)境試驗(yàn)按其目的可分為以下三大類：（1）極限試驗(yàn)（對(duì)產(chǎn)品耐極限應(yīng)力的試驗(yàn)）：不斷增加某一個(gè)或某幾個(gè)環(huán)境應(yīng)力的水平，直至試樣失效為止，但失效模式不變。比較在正常使用時(shí)相應(yīng)的環(huán)

46、境因素的應(yīng)力水平，確定產(chǎn)品正常使用的安全余度和允許使用最大環(huán)境應(yīng)力范圍。（2）功能適應(yīng)性試驗(yàn)：當(dāng)產(chǎn)品在使用環(huán)境條件下極限應(yīng)力水平已知時(shí)，給試樣施加在使用中的一個(gè)或幾個(gè)環(huán)境因素的極限應(yīng)力，檢驗(yàn)產(chǎn)品的機(jī)械、電氣特性。要求產(chǎn)品的工作狀態(tài)不變，性能參數(shù)不超差。（3）結(jié)構(gòu)完好性試驗(yàn)：在產(chǎn)品使用環(huán)境條件下極限應(yīng)力水平已知時(shí)，給試驗(yàn)樣品施加該應(yīng)力，考核產(chǎn)品能否長(zhǎng)期承受這樣大的應(yīng)力水平，而結(jié)構(gòu)不發(fā)生損壞；或者核產(chǎn)品在低于正常使用極限應(yīng)力的應(yīng)力水平下使用的潛在能力，驗(yàn)證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是否已經(jīng)達(dá)到最低的安全余度要求。這種試驗(yàn)要求試樣在試驗(yàn)中或應(yīng)力去掉后結(jié)構(gòu)完好，電氣、機(jī)械性能正常，不允許有結(jié)構(gòu)失效或潛在的結(jié)構(gòu)失效現(xiàn)象。

47、以上三類試驗(yàn)的時(shí)間均不太長(zhǎng)，效果好，多年來一直沿用。第四章 老化與篩選41環(huán)境應(yīng)力篩選定義及其說明篩選(Screening )： 采用非破壞性應(yīng)力檢查所有產(chǎn)品消除隱患。篩選試驗(yàn)： 為了決定理想的篩選試驗(yàn)應(yīng)力，必須首先分析早期失效和確定最有可能引起這些失效的應(yīng)力類型。常用的篩選方法：目視和參數(shù)測(cè)試篩選：主要用于消除早期失效和減少不合格產(chǎn)品數(shù)目。篩選測(cè)試經(jīng)常被生產(chǎn)方作為出廠檢查，使用方作為使用前的檢查。通電老化篩選：施加合理的電應(yīng)力，剔除早期失效的產(chǎn)品。環(huán)境應(yīng)力篩選：通過向電子產(chǎn)品施加合理的環(huán)境應(yīng)力，將其內(nèi)部的潛在缺陷加速變成故障，并通過檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)和排除的過程。環(huán)境應(yīng)力篩選效果主要取決于施

48、加的環(huán)境應(yīng)力和檢測(cè)儀表的能力。施加應(yīng)力的大小決定了能否將潛在缺陷變?yōu)楣收?；檢測(cè)能力的大小決定了能否將已被應(yīng)力加速變成故障的潛在缺陷找出來并準(zhǔn)確加以排除。因此，環(huán)境應(yīng)力篩選可看作是質(zhì)量控制檢查和測(cè)試過程的延伸，是一個(gè)問題析出、識(shí)別、分析和糾正的閉環(huán)系統(tǒng)。常規(guī)篩選與定量篩選：常規(guī)篩選以能篩選出早期故障為目標(biāo)。定量篩選的目標(biāo)：1。達(dá)到浴盆曲線底部拐點(diǎn)；2。交付的產(chǎn)品無可篩選缺陷概率達(dá)到規(guī)定的水平；3。篩選成本低于現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)費(fèi)用。42環(huán)境應(yīng)力篩選作用環(huán)境應(yīng)力篩選是生產(chǎn)期間排除良好設(shè)計(jì)產(chǎn)品在制造過程中引入缺陷的工藝手段?？煽啃允窃O(shè)計(jì)到產(chǎn)品中的，但通過設(shè)計(jì)使產(chǎn)品的可靠性達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)值，并不意味著投產(chǎn)后生產(chǎn)

49、的產(chǎn)品的可靠性就能達(dá)到這一目標(biāo)值，實(shí)際上由于下列各種原因，產(chǎn)品會(huì)引入各種缺陷，包括，使用了有缺陷的元器件、零部件、外購(gòu)件、備件；制造過程操作不當(dāng)；制造工藝不完善；制造過程檢驗(yàn)工序不完善。 產(chǎn)品的缺陷分為明顯缺陷和潛在缺陷兩類：明顯缺陷通過常的檢驗(yàn)手段如目檢、常溫功能測(cè)試和其他質(zhì)量保證工序即可排除，潛在缺陷用常規(guī)檢驗(yàn)手段無法檢查出來，這些潛在缺陷如果在使用前不剔除，最終將在使用期間的應(yīng)力作用下以早期故障的形式暴露出來。一般情況下，一個(gè)較好的篩選可使整機(jī)的平均故障間隔時(shí)間提高一倍或一個(gè)數(shù)量級(jí)。環(huán)境應(yīng)力篩選的適用范圍：包括產(chǎn)品研制階段（工程設(shè)計(jì)人員）、批生產(chǎn)階段和出廠前，著重加強(qiáng)對(duì)元器件的篩選。43

50、環(huán)境應(yīng)力篩選的基本特性環(huán)境應(yīng)力篩選是一種工藝，而不是一種試驗(yàn)。篩選的目的是迫使存在于產(chǎn)品中的會(huì)變成早期故障的缺陷提前變成故障，以便在產(chǎn)品投入現(xiàn)場(chǎng)使用前就加以糾正,因此，篩選是對(duì)100對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行的。環(huán)境應(yīng)力篩選是通過施加加速環(huán)境應(yīng)力，在最短時(shí)間內(nèi)析出最多的可篩缺陷。其目的是找出產(chǎn)品中的薄弱部分，但不能損壞好的部分或引人新的缺陷。但此應(yīng)力不能超出設(shè)計(jì)極限。 每一種結(jié)構(gòu)類型的產(chǎn)品，應(yīng)當(dāng)有其特有的篩選。嚴(yán)格說來，不存在一個(gè)通用的，對(duì)所有產(chǎn)品都具有最佳效果的篩選方法，這是因?yàn)椴煌Y(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，對(duì)環(huán)境(如振動(dòng)，溫度)作用的響應(yīng)是不同的。某一給定的應(yīng)力篩選可能會(huì)對(duì)多種受篩產(chǎn)品都產(chǎn)生效果，這在研制線路組件或電路

51、板這一組裝等級(jí)上可能性更大。確認(rèn)結(jié)果制造廠商技術(shù)細(xì)節(jié)潛在的缺陷通過應(yīng)力引發(fā)失效尋找失效分析原因?qū)κC(jī)理進(jìn)行分類校驗(yàn)篩選方法確定篩選方式進(jìn)行篩選試驗(yàn)收集市場(chǎng)可靠性數(shù)據(jù)失效分析篩選是一個(gè)動(dòng)態(tài)的閉環(huán)過程，生產(chǎn)早期確定的篩選方法同樣需要進(jìn)行改變。在適當(dāng)?shù)慕M裝等級(jí)上采用能將已知的或預(yù)計(jì)的制造過程缺陷析出的應(yīng)力篩選作為基線方案加以實(shí)施，通過連續(xù)監(jiān)視環(huán)境應(yīng)力篩選的結(jié)果加以控制，而后根據(jù)出現(xiàn)某類新缺陷的跡象增加某種篩選，以保證篩選始終有較高的效費(fèi)比。環(huán)境應(yīng)力篩選是可靠性統(tǒng)計(jì)(鑒定和驗(yàn)收)試驗(yàn)的預(yù)處理工藝。任何提交用于可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的樣本必須經(jīng)過環(huán)境應(yīng)力篩選。只有通過環(huán)境應(yīng)力篩選、消除了早期故障的樣本，其統(tǒng)計(jì)

52、試驗(yàn)的結(jié)果才代表其真實(shí)的可靠性水平。環(huán)境應(yīng)力篩選的有效性是指其迫使?jié)撛谌毕葑兂煽蓹z測(cè)出的故障，以便對(duì)缺陷源實(shí)施改正措施的技術(shù)效果及費(fèi)用效益。一個(gè)良好的環(huán)境應(yīng)力篩選具備以下特性:(a) 能夠很快析出潛在缺陷，包括能析出適當(dāng)數(shù)量的固有(設(shè)計(jì))缺陷；而不會(huì)使正常的產(chǎn)品失效。(b) 不會(huì)引起不適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)故障，誘發(fā)附加的故障，消耗受篩產(chǎn)品壽命。(c) 不應(yīng)對(duì)制造過程控制增加不適當(dāng)限制。44篩選用的典型環(huán)境應(yīng)力環(huán)境應(yīng)力篩選的機(jī)理實(shí)質(zhì)上是利用加劇的應(yīng)力，在短時(shí)間內(nèi)將產(chǎn)品內(nèi)部一些潛在缺陷加速擴(kuò)大，使其變成故障。經(jīng)驗(yàn)表明，快速的溫度循環(huán)造成產(chǎn)品內(nèi)部各部分溫度不均勻而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，以及機(jī)械振動(dòng)在產(chǎn)品中產(chǎn)生的振動(dòng)響

53、應(yīng)等，是揭露生產(chǎn)中引入產(chǎn)品潛在工藝缺陷的最好方法。原則上，環(huán)境應(yīng)力篩選的基本方法是：要能將產(chǎn)品中潛在缺陷激發(fā)成為故障的應(yīng)力都可以用于篩選。但多年來國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，篩選用的最有效的環(huán)境應(yīng)力是溫度循環(huán)和隨機(jī)振動(dòng)。美國(guó)曾對(duì)42家企業(yè)進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)，得到的結(jié)論是將熱循環(huán)與隨機(jī)振動(dòng)相結(jié)合，可以達(dá)到90%的篩選率。其中隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力可篩出1525的缺陷，熱循環(huán)可篩出75%85%。二者篩選效率比是1：3.5。而隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力比正弦掃描效率高五倍。美國(guó)電子產(chǎn)品環(huán)境應(yīng)力篩選指南推薦的篩選條件是： 溫度: 最大 55十125。C 一般 40十95。C 最小 40十75C 溫變率: 最大 2O/min 一般 15/

54、min 最低 5/min 隨機(jī)振動(dòng):若一個(gè)方向 10 min 不止一個(gè)方向 每個(gè)方向5 min 頻率 202000Hz 功率譜密度 0.04 g2/Hz環(huán)境應(yīng)力篩選使用的應(yīng)力主要用于激發(fā)故障，而不是模擬使用環(huán)境。根據(jù)以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，不是所有的應(yīng)力在激發(fā)產(chǎn)品內(nèi)部缺陷方面都特別有效。因此，通常僅用幾種典型應(yīng)力進(jìn)行篩選。常用的應(yīng)力及其強(qiáng)度和費(fèi)用效果如表41所示。從表41可看出，應(yīng)力強(qiáng)度最高的是隨機(jī)振動(dòng)、快速溫變率的溫度變化及其兩者的組合或綜合，但它們的費(fèi)用也較高。 表41 典型篩選應(yīng)力條件應(yīng)力類型應(yīng)力強(qiáng)度費(fèi)用溫度恒定高溫低低溫度變化慢速溫度變化較高較高快速溫度變化高高振動(dòng)掃頻正弦較低適中隨機(jī)振動(dòng)高高

55、綜合溫度變化與隨機(jī)振動(dòng)高很高 GJB1032“電子產(chǎn)品環(huán)境應(yīng)力篩選方法”441恒定高溫表征恒定高溫篩選應(yīng)力的基本參數(shù)是上限溫度(Tu)和恒溫時(shí)間( t )。另外一個(gè)要考慮的參數(shù)是環(huán)境溫度(Te)，因?yàn)檎嬲绊懞愣ǜ邷睾Y選效果的變量是上限溫度(Tu)與室內(nèi)環(huán)境溫度(Te)之差，即溫度改變幅度(R) (RTu一Te)。 產(chǎn)品中存在對(duì)某一特定篩選敏感的潛在缺陷時(shí)，該篩選將缺陷以故障形式析出的概率叫篩'選度(screeningstrength)，是篩選效果的一種量化表達(dá)法。恒定高溫的篩選度可按公式(4-1)計(jì)算， SS= 1exp0.0017(R+0.6)0.6t （41）式中 SS 篩選度; R 高溫溫度與室溫之差(室溫一般取25C)l t 恒定高溫持續(xù)時(shí)間(h)。恒定高溫篩選也叫高溫老化，是一種靜態(tài)工藝，這種方法是使產(chǎn)品在規(guī)定高溫下連續(xù)不斷地工作，以迫使早