可靠性環(huán)境加速壽命測試介紹

1、可靠性可靠性環(huán)境加速測試方法介紹環(huán)境加速測試方法介紹報告大綱報告大綱加速壽命與應力之間的關係加速壽命與應力之間的關係失效分佈函數(shù)與加速模型失效分佈函數(shù)與加速模型激活能的預估與計算激活能的預估與計算環(huán)境壽命試驗介紹環(huán)境壽命試驗介紹實例計算演示實例計算演示電子產(chǎn)品的可靠性電子產(chǎn)品的可靠性電子產(chǎn)品的可靠性電子產(chǎn)品的可靠性F F浴盆曲線浴盆曲線磨耗期磨耗期早夭期早夭期壽命期壽命期規(guī)定的故障率規(guī)定的故障率t t設計設計可靠性工作重點：可靠可靠性工作重點：可靠性設計分析，試驗評價性設計分析，試驗評價定型定型研製生產(chǎn)階段的質量研製生產(chǎn)階段的質量(t0 (t0 (t0 的質量的質量) )質量管理工作重點：質量

2、管理工作重點：一致性和穩(wěn)定性一致性和穩(wěn)定性質量管理的關注質量管理的關注焦點是合格品率焦點是合格品率質量與可靠性的關係質量與可靠性的關係可靠性的關注焦點是合可靠性的關注焦點是合格水平保持時間格水平保持時間R(t)R(t)製造製造製造驗製造驗收規(guī)範收規(guī)範環(huán)境壽命試驗介紹環(huán)境壽命試驗介紹環(huán)境試驗機械環(huán)境試驗綜合環(huán)境試驗氣候環(huán)境試驗所處環(huán)境應力：所處環(huán)境應力：衝擊，振動碰衝擊，振動碰撞，加速，高撞，加速，高噪音，疾風噪音，疾風所處環(huán)境應力：所處環(huán)境應力：機械環(huán)境和氣機械環(huán)境和氣候環(huán)境相結合候環(huán)境相結合的環(huán)境因素的環(huán)境因素所處環(huán)境應力：所處環(huán)境應力：溫濕度，氣體，溫濕度，氣體，鹽霧，風雨，鹽霧，風雨，壓

3、力，太陽輻壓力，太陽輻射射環(huán)境應力與失效之關係環(huán)境應力與失效之關係摘自摘自HughesHughes航空公司（美國）技術航空公司（美國）技術資料資料環(huán)境加速壽命介紹環(huán)境加速壽命介紹有效的加速試驗有效的加速試驗：1選用應力與失效分佈諸參數(shù)之間需存在函數(shù)關係2加速應力下產(chǎn)生之失效模式需與一般操作應力下相同3失效次數(shù)需符合已知之統(tǒng)計分佈4失效現(xiàn)象需能以“失效物理方法”解釋5加速應力下之測試品需展現(xiàn)與正?；蝾~定應力測試下相同之失效分佈環(huán)境加速說明：環(huán)境加速說明：比基準條件嚴酷的條件下，使產(chǎn)品的故障機理大於通常速度，利用同一模式存在與兩者之間的規(guī)律性，使其在短時間內再現(xiàn)。即加速試驗的成立是以這些故障機理和

4、故障模式相同為前提，其中必定在為加速和已加速試驗之間存在規(guī)律性的結果。失效分佈函數(shù)與加速模型失效分佈函數(shù)與加速模型按失效分佈類型大致可分為正態(tài)分佈，對數(shù)正態(tài)分佈，指數(shù)分佈，威布爾分佈等。指數(shù)分佈：指數(shù)分佈是可靠性實踐中最常見的分佈，它的故障密度函數(shù)MTBF，半導體器件的抽驗方案都是採用指數(shù)分佈，但是由於指數(shù)分佈具有缺乏記憶的特性，因此限制了它在機械可靠性研究中的應用。&所以，指數(shù)分佈不能作為機械零件功能參數(shù)的分佈形式。其中 0 是分佈的一個參數(shù)，常被稱為率參數(shù)Rate parameter 。指數(shù)分佈的區(qū)間是0，指數(shù)分佈的故障率函數(shù)為：f (x) et)(xx x(x)(x)0 0失效分佈函數(shù)與

5、加速模型失效分佈函數(shù)與加速模型正態(tài)分佈：在可靠性工程中，正態(tài)分佈也是很有用處的。它的用途是分析由於磨損（如機械裝置）而發(fā)生故障的產(chǎn)品。磨損故障往往最接近正態(tài)分佈，所以正態(tài)分佈可以有效的預計機構產(chǎn)品的可靠性。正態(tài)分佈的故障率分佈函數(shù)22221)(xexf它的故障密度函數(shù)xtxdteex222/222/)(x x(x)(x)0 0失效分佈函數(shù)與加速模型失效分佈函數(shù)與加速模型威布爾分佈：威布爾分佈是由最弱環(huán)節(jié)模型導出的，威布爾分佈在可靠性工程中很有用，因為它是通用分佈，通過調整分佈參數(shù)可以構成各種不同的分佈，可以為不同類型的產(chǎn)品的壽命特性建立模型。威布爾故障密度分佈函數(shù)威布爾故障密度分佈函數(shù)01*0

6、)(tmtmettmxfx x(x)(x)0 0M M1 1M M3 3威布爾分佈是可靠性萬能分佈威布爾分佈是可靠性萬能分佈失效分佈函數(shù)與加速模型失效分佈函數(shù)與加速模型nnsRHRHTsTeREaRTsEaRTeEaLLAF011exp)exp()exp(21Arrhenius 加速模型常用於描述溫度加速應力與產(chǎn)品壽命特徵之間的關係。在加速壽命試驗中用溫度作為加速應力是很常見的，因為高溫能使產(chǎn)品（如電子元器件，絕緣材料等）內部加快化學反應，促使產(chǎn)品提前失效。壽命特徵的對數(shù)是溫度倒數(shù)的線性函數(shù)。常用的加速模型有：Arrhenius 加速模型，Eyring加速模型，逆冪律加速模型，多項式加速模型。

7、 A exp Ea / RT加速因子計算公式。失效分佈函數(shù)與加速模型失效分佈函數(shù)與加速模型0011expTTREaVVAFss逆冪律加速模型常用於描述機械應力或電應力作為加速應力時產(chǎn)品壽命特徵與應力水平之間的關係，即1AS加速因子計算公式。如果以溫度和電應力同時做為加速應力，對於微型電路可採用Eyring加速模型，即kTDCUkTEaTGtexp激活能的預估與計算激活能的預估與計算按照加速測試中加載的不同的應力類型，加速試驗又可分為恆定應力加速試驗，步進應力加速試驗，序進應力加速試驗恆定加速試驗的實施過程，數(shù)據(jù)分析等相對簡單，壽命評估結果準確；步進應力加速試驗可以使樣品失效更快，所需樣本量更少

8、，壽命評估結果準確性不如恆加試驗；序加應力加速試驗對設備要求很高，且數(shù)據(jù)分析十分複雜，在實際工程中應用很少。激活能的預估與計算激活能的預估與計算激活能與加速係數(shù)關係圖溫度與壽命關係圖Ea激活能，特定失效機理的典型值或根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)推導而得。表示由外界施加的由正常狀態(tài)轉變?yōu)槲ｋU狀態(tài)能量值。具體講比如常溫下氧元素與氫元素不發(fā)生任何反應，這時如果外部加熱會發(fā)生化學反應，這種可以促使發(fā)生化學反應的能量稱為活化能?；罨艿闹蹈鶕?jù)反應現(xiàn)象不同而不同。單位為eV，相當與1.602210-19J。實例計算演示一實例計算演示一某服務器，要求在25C 75% 濕度的環(huán)境，在90%的置信度下MTBF為20000h，因

9、單價較貴，只能提供10臺左右產(chǎn)品做試驗，問如何安排測試計畫判定該產(chǎn)品是否達到規(guī)定要求？解：1. 10臺產(chǎn)品都投入試驗，200000h的MTBF需要每臺測試7780h左右，時間太長，需加速測試AFL1L 2exp(EaRTe)exp(EaRTs) expEaR1Te1TsRHsnRH0n由2. 因產(chǎn)品成本高，無法測試激活能。根據(jù)產(chǎn)品的特性，查貝爾實驗室資料，取Ea 為 0.6eV3. 服務器產(chǎn)品，未提供HALT 數(shù)據(jù)的情況下把加速應力設在 75C，85%R.H4. 加速係數(shù)exp0.6*(1/298)-(1/348)*8.617*10-5+0.852-0.752=33.915. 若允許一次失效，

10、在90% 的置信度下，需要測試的時間為： T = A.MTBF6. A = 0.5*CHIINV(0.1,4) =3.897. 室溫下測試時間為：3.89*20000=77800，高溫下測試時間為： 77800/AF2294.31h最後測試方案定為：將10臺設備在75C，85%的適度下進行229.43h 的測試，如果失效次數(shù)小於或等於一次，即認為MTBF達到了要求。實例計算演示二實例計算演示二某MTBF合格整機電源產(chǎn)品，其在50C，60C，70C和80C進行了4個溫度點的加速壽命試驗，如下表。求產(chǎn)品激活能？25C的MTBF？在65C，95%RH 的濕度下要測試多長時間才能達到MTBF要求？由上表數(shù)據(jù)可推出以下數(shù)據(jù)1.用ln MTBF 和1/T兩列對應lnt=a+b1/T作圖，將對應的曲線用直線擬合，可算得其直線斜率為 9530.5由Ea/R = 斜率,可得 Ea = 0.8196eV.2.產(chǎn)品在常溫25C時 MTBF為：Y = 9530.5(1/T)-22.546 = 9.44MTBF = e9.44 = 12581.72h = 1.44 年AFL1L 2exp(EaRTe)exp