MTBF_計(jì)算方法

1、MTBMTB F F 計(jì)算方法概論計(jì)算方法概論品質(zhì)系統(tǒng)中心品質(zhì)系統(tǒng)中心QA-STD-MI-001AQA-STD-MI-001A MTBF: Mean Time Between Failure1.意義:可修復(fù)之產(chǎn)品兩次相鄰故障的平均工作時(shí)間, 是一種可靠度之統(tǒng)計(jì)數(shù)值.通常均以小時(shí)為計(jì)算單位.2.通常以小時(shí)為單位.EX.100,000hours.3.若為故障而不可修復(fù)之產(chǎn)品,則不適用MTBF之計(jì)算.但可計(jì)算其MTTR(MeanTimeToRepair).稱之為:平均維修時(shí)間.4.若為產(chǎn)品在正常環(huán)境及條件下,連續(xù)性測(cè)試從一而終,所計(jì)算之時(shí)間為:壽命試驗(yàn)(Life Cycle)1.11.1加速壽命試驗(yàn)

2、加速壽命試驗(yàn) ( (Accelerated Life Testing)Accelerated Life Testing) 1.1.1 執(zhí)行壽命試驗(yàn)的目的在於評(píng)估產(chǎn)品在既定環(huán)境下之使 用壽命. 1.1.2 常規(guī)試驗(yàn)耗時(shí)較久,且需投入大量的金錢,而產(chǎn)品可靠度 資訊又不能及時(shí)獲得並加以改善. 1.1.3 可在實(shí)驗(yàn)室裡以加速壽命試驗(yàn)的方法,在可接受的試驗(yàn) 時(shí)間裡評(píng)估產(chǎn)品的使用壽命. 1.1.4 是在物理與時(shí)間上,加速產(chǎn)品的劣化肇因,以較短的時(shí)間 試驗(yàn)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. 1.1.MTBFMTBF測(cè)試原理測(cè)試原理 1.1.5 一般情況下, 加速壽命

3、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. 1.1.6 一般電子和資訊業(yè)的零件可靠度模式及加速模式幾乎 都可以從美軍規(guī)範(fàn)或相關(guān)文獻(xiàn)查得,也可自行試驗(yàn)分析, 獲得其數(shù)學(xué)經(jīng)驗(yàn)公式. 1.1.7 如果溫度是產(chǎn)品唯一的加速因素,則可採(cǎi)用阿氏模型 (Arrhenius Model),此模式最為常用. 1.1.8 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).產(chǎn)品包括電燈,液晶顯示元件, 電容器等適用此模式.1.1.MTBFMTBF測(cè)試原理測(cè)試原理 1.1.9 反乘冪法則(Inverse Power Law)適用於金屬和非金 屬材料,軸承和電子裝備等

4、. 1.1.10.復(fù)合模式(Combination Model)適用於同時(shí)考慮溫度 與電壓作為環(huán)境應(yīng)力的電子材料,如電容. 1.1.11.一般情況下,主動(dòng)電子零件完全適用阿氏模型,而電子 和資訊類成品也可適用阿氏模型,原因是成品類的失效 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)用於電子資訊行業(yè). 1.1.MTBFMTBF測(cè)試原理測(cè)試原理 1.2.1. 阿氏模型起源於瑞典物理化學(xué)家阿氏模型起源於瑞典物理化學(xué)家Svandte Arrhenius 1887年提出的阿氏反應(yīng)方程式年提出的阿氏反應(yīng)方程式.R為反應(yīng)速度speedofreactionA為未知之非溫度常數(shù)aunknownn

5、on-thermalconstantEA為活化能activationenergy(eV)K為Boltzmann常數(shù),等於8.623*10-5eV/0K.T為絕對(duì)溫度(Kelvin)1.1.MTBFMTBF測(cè)試原理測(cè)試原理1.2.2. 1.2.2. 加速因子加速因子 加速因子即為產(chǎn)品在使用條件下的壽命和高測(cè)試應(yīng)力條件下 的壽命的比值. 如果產(chǎn)品壽命適用於阿氏模型,則其加速因子為: Vu為使用條件下的絕對(duì)溫度 Va為加速條件下的絕對(duì)溫度 B=EA/K1.1.MTBFMTBF測(cè)試原理測(cè)試原理1.2.3.1.2.3.加速因子中活化能加速因子中活化能EaEa的計(jì)算的計(jì)算 活化能是分子與化學(xué)或物理作用中需

6、具備的能量,單位是電子伏特Ev. 當(dāng)試驗(yàn)的溫度與使用溫度差距範(fàn)圍不大時(shí),則Ea可設(shè)為常數(shù). Ea= K* (Ina Inn)/(1/Tn-1/Ta) a為加速溫度時(shí)的失效率 n為正常溫度時(shí)的失效率 Tn, Ta均為絕對(duì)溫度0K a和n可以以試驗(yàn)的方式的得出,但需要較長(zhǎng)的試驗(yàn)時(shí)間.而且新機(jī)種的失效率很難在短時(shí)間內(nèi)得出.1.1.MTBFMTBF測(cè)試原理測(cè)試原理一般電子產(chǎn)品在早夭期失效之Ea為0.20.6eV,正常有用期失效之Ea趨近於1.0eV;衰老期失效之Ea大於1.0eV. 根據(jù)Compaq 可靠度工程部(CRE)的測(cè)試規(guī)範(fàn),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

7、設(shè)為0.67eV,做常數(shù)處理. 目前,Dell和HP,Motorola等機(jī)種的Ea設(shè)為0.6eV.後 續(xù)將統(tǒng)一定為0.67eV.1.1.MTBFMTBF測(cè)試原理測(cè)試原理2.1.Motorola,NEC,FUJI機(jī)種 2.1.1.根據(jù)burn in room的實(shí)際狀況確定樣本數(shù)量和環(huán)境溫度 如HP機(jī)種一般為56臺(tái),500C. 2.1.2.根據(jù)阿氏模型計(jì)算溫度加速系數(shù). 2.1.3.根據(jù)機(jī)臺(tái)ON/OFF時(shí)序計(jì)算占空比(Duty Cycle) 和加速系數(shù).如 25min on,5min off時(shí), DC=25/(25+5)=0.833 AFpower=60min/(25+5)min=2 2.1.4.

8、根據(jù)Confidence Level計(jì)算GEM(General Exponential Model)系數(shù).如CL為90%,無(wú)不良發(fā)生時(shí),GEM為2.3026.2.2.MTBFMTBF測(cè)試計(jì)劃的制定方法測(cè)試計(jì)劃的制定方法Theconfidencelevelistheprobabilityvalueassociatedwithaconfidenceinterval.Itisoftenexpressedasapercentage.Forexample,say,thenconfidencelevel=(1-0.05)=0.95,thatis,a95%confidencelevel.*For Examp

9、lea. Conservative party would win 60% of the vote.b. The pollster might attach a 95% confidence level to the interval 60%.c. = plus or minus 3%(60%*(1- 95% )That is, he thinks it very likely that the Conservative party would get between 57% and 63% of the total vote.Confidence Level 2.1.5.Ea設(shè)為0.67eV

10、. 2.1.6.根據(jù)MTBF計(jì)算公式計(jì)算測(cè)試持續(xù)時(shí)間.Duration =MTBFspec * GEMfactor/(DC*Sample size*AFpower*AFtemp) 2.1.7.將計(jì)算結(jié)果與客戶的要求做比較,如果測(cè)試時(shí)間過(guò)長(zhǎng), 則可適當(dāng)增加樣本數(shù)量,重新修正測(cè)試計(jì)劃. 2.2.MTBFMTBF測(cè)試計(jì)劃的制定方法測(cè)試計(jì)劃的制定方法2.2.Dell desktop機(jī)種 2.2.1.一般為200臺(tái),500C.共分成4組: 50pcs 110Vac,AC on/off 50pcs 110vac,DC on/off 50pcs 220Vac,AC on/off 50pcs 220vac,D

11、C on/off 2.2.2.根據(jù)阿氏模型計(jì)算溫度加速系數(shù). 2.2.3.根據(jù)機(jī)臺(tái)ON/OFF時(shí)序計(jì)算占空比(Duty Cycle) 如 25min on,5min off時(shí), DC=25/(25+5)=0.833 2.2.4.根據(jù)Confidence Level計(jì)算GEM(General Exponential Model)系數(shù).如CL為90%,無(wú)不良發(fā)生時(shí),GEM為2.3026.2.2.MTBFMTBF測(cè)試計(jì)劃的制定方法測(cè)試計(jì)劃的制定方法 2.2.5.Ea設(shè)為0.67eV. 2.2.6.根據(jù)DMTBF計(jì)算公式計(jì)算測(cè)試持續(xù)時(shí)間.Duration = MTBFspec* GEMfactor/(

12、Sample size*AFpower*AFtemp) 2.2.7.將計(jì)算結(jié)果與客戶的要求做比較,如果測(cè)試時(shí)間過(guò)長(zhǎng), 則可適當(dāng)增加樣本數(shù)量,重新修正測(cè)試計(jì)劃.2.2.MTBFMTBF測(cè)試計(jì)劃的制定方法測(cè)試計(jì)劃的制定方法2.3.Motorola,CISCO機(jī)種 2.3.1.根據(jù)burn in room的實(shí)際狀況確定樣本數(shù)量和環(huán)境溫度 如HP機(jī)種一般為56臺(tái),500C或600C. 2.3.2.根據(jù)阿氏模型計(jì)算溫度加速系數(shù). 2.3.3.根據(jù)機(jī)臺(tái)ON/OFF時(shí)序計(jì)算占空比(Duty Cycle) 和加速系數(shù).如 25min on,5min off時(shí), DC=25/(25+5)=0.833 AFpow

13、er=60min/(25+5)min=2 2.3.4.根據(jù)Confidence Level計(jì)算GEM(General Exponential Model)系數(shù).如CL為90%,無(wú)不良發(fā)生時(shí),GEM為2.3026.2.2.MTBFMTBF測(cè)試計(jì)劃的制定方法測(cè)試計(jì)劃的制定方法 2.3.5.Ea設(shè)為0.67eV. 2.3.6.根據(jù)DMTBF計(jì)算公式計(jì)算測(cè)試持續(xù)時(shí)間.Duration = MTBFspec * GEMfactor/(DC*Sample size*AFpower * AFtemp) 2.3.7.將計(jì)算結(jié)果與客戶的要求做比較,如果測(cè)試時(shí)間過(guò)長(zhǎng), 則可適當(dāng)增加樣本數(shù)量,重新修正測(cè)試計(jì)劃.2.2.MTBFMTBF測(cè)試計(jì)劃的制定方法測(cè)試計(jì)劃的制定方法2.4.Smart機(jī)種 2.4.1.樣本數(shù)量為32臺(tái). 2.4.2.