產(chǎn)品壽命可靠性試驗MTBF計算規(guī)范標準

1、產(chǎn)品壽命可靠性試驗 MTBF 計算規(guī)范 一、目的： 明確元器件及產(chǎn)品在進行可靠性壽命試驗時選用標準的試驗條件、 測 試方法二、范圍： 適用于公司內(nèi)所有的元器件在進行樣品承認、產(chǎn)品開發(fā)設計成熟度 / 產(chǎn)品成熟度 （DMT/PMT ）驗證期間的可靠性測試及風險評估、 常規(guī) 性 ORT 例行試驗三、職責：DQA 部門為本文件之權責單位，責權主管負責本檔之管制，協(xié)同開 發(fā)、實驗室進行試驗，并確保供應商提交的元器件、開發(fā)設計產(chǎn)品滿 足本文件之條件并提供相關的報告。四、內(nèi)容：MTBF: 平均無故障時間英文全稱 :Mean Time Between Failure定義 :衡量一個產(chǎn)品（尤其是電器產(chǎn)品）的可靠

2、性指標 ,單位為“小時” 它反映了產(chǎn)品的時間質(zhì)量 , 是體現(xiàn)產(chǎn)品在規(guī)定時間內(nèi)保持功能的一種 能力.具體來說 ,是指相鄰兩次故障之間的平均工作時間，也稱為平均 故障間隔 ,它僅適用于可維修產(chǎn)品 ,同時也規(guī)定產(chǎn)品在總的使用階段累 計工作時間與故障次數(shù)的比值為 MTBFMTBF 測試原理1. 加速壽命試驗 (Accelerated Life Testing)1.1 執(zhí)行壽命試驗的目的在于評估產(chǎn)品在既定環(huán)境下之使用壽命 .1.2 常規(guī)試驗耗時較長 , 且需投入大量的金錢 ,而產(chǎn)品可靠性資訊又 不能及時獲得并加以改善 .1.3 可在實驗室時以加速壽命試驗的方法 ,在可接受的試驗時間里評 估產(chǎn)品的使用壽命

3、 .1.4 是在物理與時間基礎上 , 加速產(chǎn)品的劣化肇因 , 以較短的時間試 驗來推定產(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 壞原有設計特性 .1.5 一般情況下 , 加速壽命試驗考慮的三個要素是環(huán)境應力 ,試驗樣 本數(shù)和試驗時間 .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)范或相關標準查得 ,也可自行試驗分析 ,獲得其數(shù)學經(jīng)驗公式 .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 引進溫度以外的應力 ,如濕度 ,電壓 ,機械應力等 ,則為愛玲模型 (Eyring Model

4、), 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 反乘冪法則 (Inverse Power Law) 適用于金屬和非金屬材料 , 如軸 承和電子裝備等 .1.10 復合模式 (Combination Model) 適用于同時考慮溫度與電壓 做為環(huán)境應力的電子材料 (如電容如下式為電解電容器壽命計算公式 )1.11 一般情況下 , 主動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 式電子零件所構成 .因此 ,阿氏模型廣泛應用于電子 ,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家 Svandte

5、Arrhenius 1887 年 提出的阿氏反應方程式 .R:反應速度 speed of reactionA: 溫度常數(shù) a unknown non-thermal constantEA: 活化能 activation energy (eV)K:Boltzmann 常數(shù),等地 8.623*10-5 eV/0K.T: 為絕對溫度 (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) 和高測試應力條件下 (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 :AF=e Ea/K X (1/Ts-l/Tu)Ts: 室溫 +常數(shù)

6、273Tu: 高溫 +常數(shù) 2733. 加速因子中活化能Ea的計算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I.OEv;衰老期失效之Ea大于I.OEv.3.2根據(jù)HP可靠度工程部（CRE）的測試規(guī)范,Ea是機臺所有零件Ea的平均值.如果新機種的Ea無法計算，可以將Ea設為0.67Ev,做 常數(shù)處理.3.3如按機臺所有零件Ea的平均值來計算，則可按以下例證參考ComponentNumberEVTotal EVTrarLsformer 僕壓器）50.52 5Resistor 阻躅3000 56U8Inductor ® 感）E0.564.48Cap

7、acitor 量容黠）1380.682.8Linear Module 競壓器j160.711,2Diode二極體）90150Bridge Rectifier （ffi 堆）111Transistor晶體）55155Optical IoslatoiVt 電 NS 合管J31131644445.98EA= 445.98/644 二0.692524. MTBF推算方法由MTBF定義可知,規(guī)定產(chǎn)品在總的使用階段累計工作時間與 K: :Boltzmann常數(shù),等地 8.623*10-5 eV/0K.故障次數(shù)的比值為MTBF,指數(shù)(Expo nen tial)分布是可靠度統(tǒng)計分 析中使用最普遍的機率分布指

8、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= 總運行時間 Total Operati ng(Hrs)/ 總失效次數(shù) Total FailuresMTBF的估計值符合卡方分配原理，其語法為：2CHIINV (probability ,degrees_freedom )X (probability ,degrees_ freedom )故有以下公式：MTBF upper2T2(2r,T=總時間 Total Hoursr=失效總數(shù) Number of failures二信用等級 Con fide nee in terval5. DMTBF 計算

9、DMTBF:平均無故障時間驗證英文全稱:Dem on stratio n Mea n time Betwee n failures計算方法:以溫度為加速壽命試驗且采用阿氏加速壽命模式計算公式:(實際使用中，如需要可在分子上乘上24Hrs以方便計算時數(shù))size*Afpowr*AF)Durati on:持續(xù)測試時間MTBFspec:平均無故障時間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)測試時間，即一個單位或幾個單位的樣

10、品在進行 壽命試驗時總的需要測試的時間5.2. GEMfactor: Ge neral Exp onen tial Model綜合指數(shù)，此指數(shù)一般取常數(shù)，其取值標準為按照 Con fide nee Level信心水準進行取 值，常用的值為80%信心水準取3.22;而90%信心水準時取2.3026.53 DC: Duty cycle占空比，即在試驗進行開關運行過程中，運行時間占總時間的百分比.(如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)實際狀況確認的做壽命試驗的樣品數(shù)5. MTBFSpec:平均無故障時間，實驗品規(guī)格書上描述的MTBF時間數(shù)6. AFpower:加速