電子產(chǎn)品的可靠性案例分析

1、電子產(chǎn)品的可靠性分析一 電子設(shè)備產(chǎn)品的可靠性1 可靠性的基本概念隨著電子技術(shù)的發(fā)展，對電子設(shè)備產(chǎn)品也提出了更高的要求。由于設(shè)備技術(shù)性能和結(jié)構(gòu)要求等方面的提高，可靠性問題愈顯突出。如果沒有可靠性保證，高性能指標(biāo)是沒有任何意義的，現(xiàn)代用戶買產(chǎn)品就是買可靠性，對生產(chǎn)廠家來說，可靠性就是信譽(yù)，就是市場，就是經(jīng)濟(jì)效益。從整機(jī)來講，可靠性貫穿于設(shè)計、生產(chǎn)、管理中。從部件、元器件的角度來講，電子元器件的可靠性水平?jīng)Q定了整機(jī)的可靠性程度?？煽啃詫儆谫|(zhì)量的范疇，是產(chǎn)品質(zhì)量的時間函數(shù)。從基本概念上講，可靠性指標(biāo)與質(zhì)量的性能指標(biāo)所強(qiáng)調(diào)的內(nèi)容是不同的，可靠性的基本概念與時間有關(guān)（如表 1所示），這些基本概念的具體化，

2、就是產(chǎn)品故障或壽命特征的數(shù)學(xué)模型化。只有通過可靠性試驗才能確定產(chǎn)品故障或壽命特征符合哪一種數(shù)學(xué)分布，才可以決定產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)，進(jìn)而推算產(chǎn)品的可靠程度。在可靠性工程中，最常見的壽命分布函數(shù)有指數(shù)分布、威布爾分布、對數(shù)正態(tài)分布和正態(tài)分布。2 電子設(shè)備產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)大量統(tǒng)計資料證明：電子設(shè)備產(chǎn)品的失效分布一般服從指數(shù)分布。從電子設(shè)備產(chǎn)品及許多電子元器件的失效機(jī)理來看，隨著時間的足夠長，失效率趨近于一個穩(wěn)定值，其基本特征可以用指數(shù)函數(shù)的曲線相比擬， 即服從指數(shù)分布，因此電子設(shè)備產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)有：可靠度 R(t： 由上可看出在指數(shù)分布時產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)表示式比較簡單，并且失效率是一個常數(shù)。在進(jìn)行電

3、子設(shè)備產(chǎn)品可靠性分析時，只要得到的數(shù)值，其它指標(biāo)就可以直接算出來。二電子設(shè)備產(chǎn)品的可靠性試驗1可靠性試驗的特點和分類電子設(shè)備產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)是一些綜合性、統(tǒng)計性的指標(biāo)，與質(zhì)量性能指標(biāo)完全不同，不可能用儀表、儀器或其它手段得到結(jié)果，而是要通過試驗，從試驗的過程中取得必要的數(shù)據(jù)，然后通過數(shù)據(jù)分析，處理才能得到可靠性指標(biāo)的統(tǒng)計量?？煽啃灾笜?biāo)的實現(xiàn)主要依靠現(xiàn)場試驗或模擬現(xiàn)場條件試驗，所以可靠性試驗不同于一般設(shè)備的性能試驗。從廣義上講，為了了解、評價、分析和提高電子設(shè)備產(chǎn)品的可靠性水平而進(jìn)行的試驗，可以用來確定電子設(shè)備產(chǎn)品在各種環(huán)境條件下工作或貯存的可靠性的特征量。一般說電子設(shè)備產(chǎn)品的可靠性試驗可以分為

4、研制階段的試驗，可靠性驗收試驗，可靠性增長試驗，元器件老煉試驗，極限試驗，負(fù)荷及過負(fù)荷試驗，過載能力試驗等，這類試驗的目的是了解設(shè)計是否滿足了可靠性指標(biāo)的要求，找出或排除設(shè)計與制造過程中的缺限和不足，證明設(shè)計可靠性能否實現(xiàn)，因而可靠性試驗可以根據(jù)設(shè)備研制過程中的不同階段，不同要求進(jìn)行各種不同的試驗。對于不同的電子設(shè)備產(chǎn)品，所要達(dá)到的目的不同，可以進(jìn)行的可靠性試驗形式也就各異，因此可靠性試驗對于電子設(shè)備產(chǎn)品來說是一個系統(tǒng)工程，電子設(shè)備產(chǎn)品的可靠性試驗可以歸納為以下幾大類型（如圖 1所示）。另外，溫度、振動、沖擊及高溫壽命、加速壽命等試驗在實際應(yīng)用中較為廣泛。2 電子設(shè)備產(chǎn)品可靠性試驗方案的設(shè)計電

5、子設(shè)備產(chǎn)品可靠性試驗計劃的基本內(nèi)容應(yīng)含有：（1）試驗的目的和要求；（2）試驗樣機(jī)數(shù)量；（3）試驗條件（環(huán)境、維修等）；（4）試驗類型的確定和統(tǒng)計試驗方案的選擇；（5）判斷方法、失效判據(jù)，故障判據(jù)等等。這里需要指出的是樣機(jī)數(shù)量，對于可靠性增長試驗，試驗樣機(jī)多一些是必要的，對鑒定和接收試驗來說，樣機(jī)多一些可以提高試驗結(jié)果的置信度。一般鑒定試驗不足三臺則全數(shù)試驗。接收試驗不得少于3臺，推薦樣機(jī)數(shù)量為每批設(shè)備的10%（見表2）。總之可靠性試驗方案要根據(jù)電子設(shè)備產(chǎn)品的實際使用條件和故障特征選擇合適的試驗方案。2.1 試驗類型的選擇（1）老產(chǎn)品已生產(chǎn)多年，未進(jìn)行可靠性設(shè)計，現(xiàn)產(chǎn)品的生命力較強(qiáng)，需要繼續(xù)生產(chǎn)

6、，可選擇可靠性測定試驗，測出設(shè)備的MTBF驗證值，同時根據(jù)暴露的問題采取措施，提高產(chǎn)品的可靠性。（2）新產(chǎn)品處于設(shè)計試制階段，可通過可靠性試驗暴露產(chǎn)品中的薄弱環(huán)節(jié)，以便采取改進(jìn)措施，提高產(chǎn)品的固有可靠性，可選擇可靠性增長試驗。（3）新產(chǎn)品設(shè)計定型、生產(chǎn)定型和產(chǎn)品創(chuàng)優(yōu)，可選擇可靠性鑒定試驗，一般情況下選用定時截尾或定數(shù)截尾試驗方案，以對產(chǎn)品的MTBF真值作出估計。（4）根據(jù)供需雙方鑒定的合同規(guī)定，需要對產(chǎn)品的MTBF真值作驗證的，可選擇可靠性驗收試驗，采用定時截尾或定數(shù)截尾試驗方案。若供需雙方鑒定的合同規(guī)定，只要通過了系統(tǒng)試驗方案就可交貨，不需對產(chǎn)品的MTBF真值作出估計，可選用概率比序試驗方案

7、，這種情況特別適用單臺大型電子設(shè)備產(chǎn)品。2.2環(huán)境條件及應(yīng)力的確定根據(jù)使用方向生產(chǎn)方提供的電子設(shè)備產(chǎn)品任務(wù)書或供需雙方簽訂的合同，搞清電子設(shè)備產(chǎn)品在工作時所處的環(huán)境條件及給予它的應(yīng)力。如果無特殊要求，應(yīng)按電子設(shè)備產(chǎn)品總技術(shù)條件要求，在實驗室模擬進(jìn)行，一般情況下可采用圖 2所加的應(yīng)力及循環(huán)方式。2.3 統(tǒng)計試驗方案的參數(shù)確定（1） 0 (可接收的MTBF值的確定。 0 應(yīng)小于等于（是按照電子設(shè)備產(chǎn)品所處的環(huán)境條件和應(yīng)力，用可靠性預(yù)計方法確定的MTBF值）。 0 確定之后，根據(jù)選擇的鑒別比D m （D m = 0 / 1 ），就可以計算出 1 （ 1 指最低可接受的MTBF值）。（2）生產(chǎn)方風(fēng)險

8、率、使用方風(fēng)險率的選擇。一般情況下，供需雙方簽訂的合同（ 包括協(xié)議書）已定的可按合同執(zhí)行。如果合同無規(guī)定，或是生產(chǎn)廠家自行驗證，一般情況下可選擇0.20.3，高風(fēng)險可選擇0.30.4。（3）試驗時間t的選擇。除與、有關(guān)外，主要取決于電子設(shè)備產(chǎn)品屬于何種類型，該設(shè)備能否長時間進(jìn)行可靠性試驗，試驗費(fèi)用的大小，可在表2中最佳樣機(jī)數(shù)與最大樣機(jī)數(shù)之間進(jìn)行選擇（t=T/n，T為截尾時間）。2.4 測試周期的確定測試周期必須合理選擇，周期太密，會增加工作量，周期太疏又會失掉有用的信息。可按下列公式計算，然后確定：其中： t規(guī)定的試驗時間；r相關(guān)失效數(shù)；n抽樣數(shù)；MTBF。測試時間太長，可確定 1天測1次，及

9、時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品失效并做好記錄。2.5 失效判據(jù)（失效標(biāo)準(zhǔn)）的制定所謂失效，即產(chǎn)品喪失規(guī)定的功能。因此，凡是在試驗過程中不滿足電子設(shè)備產(chǎn)品技術(shù)性能的任一項指標(biāo)，應(yīng)作為失效判據(jù)，此判據(jù)必須由可靠性工程師負(fù)責(zé)，召集設(shè)計、工藝、檢驗等方面技術(shù)人員討論，統(tǒng)一思想，最后制定。三可靠性試驗的數(shù)據(jù)分析與處理1可靠性試驗的數(shù)據(jù)分析方法 可靠性試驗的數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)就是產(chǎn)品壽命分布函數(shù)及參量之間的關(guān)系。例如故障與應(yīng)力（電、熱、振動、溫度等）的對應(yīng)關(guān)系；故障與產(chǎn)品早期性能變化的規(guī)律等，這些包含有兩個變量的數(shù)據(jù)，在分析時就可用相關(guān)及回歸分析方法，或用最小二乘法，從試驗中取得的數(shù)據(jù)，可以制成各種圖，如直方圖，拆線圖等，擬合成

10、直線、曲線用以確定產(chǎn)品故障（壽命）的數(shù)學(xué)模型，由模型就可寫出其可靠性指標(biāo)，最后推算出該產(chǎn)品的可靠性參數(shù)值。電子設(shè)備產(chǎn)品的故障模式（壽命分布）可以用指數(shù)分布的數(shù)學(xué)模型來描述，所以 （小時），我們通過試驗，只要取得MTBF的估計值（觀測值），就可算出失效率及可靠度R(t來。然后與設(shè)計過程中的預(yù)計值相比較，達(dá)到指標(biāo)要求，試驗停止，達(dá)不到則繼續(xù)試驗。2電子設(shè)備產(chǎn)品可靠性試驗數(shù)據(jù)的處理可靠性試驗的數(shù)據(jù)是一些實際的、多因素的信息集體，對于電子設(shè)備產(chǎn)品來說，試驗的目的不同，所需采集的數(shù)據(jù)種類就不同，因此要用試驗的觀測值來估計設(shè)備的可靠性特征值，這是電子設(shè)備產(chǎn)品可靠性試驗數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵。我們知道MTBF是衡量電子產(chǎn)品可靠性的一個重要指標(biāo)，并且檢驗下限應(yīng)等于電子設(shè)備產(chǎn)品最低可接受的MTBF。實際工作中常采用觀測值的點估計即：式中， 為MTBF（電子設(shè)備產(chǎn)品）觀測點估計值；T為電子設(shè)備產(chǎn)品試驗時間總和；r為電子設(shè)備產(chǎn)品在試驗中的故障次數(shù)。還