電子產(chǎn)品的可靠性課件

1、28 七月 2022電子產(chǎn)品的可靠性1、可靠性學(xué)科的誕生1、可靠性的基本概念介紹 可靠性是一門與產(chǎn)品故障作斗爭的新興學(xué)科。 產(chǎn)生于國防高科技領(lǐng)域，最早在美國國防工業(yè)中萌芽、發(fā)展、成熟，并迅速向美國民用產(chǎn)品的電子、通訊、信息技術(shù)等領(lǐng)域滲透。并以美國為中心的可靠性系統(tǒng)工程技術(shù)被英、法、德、日等先進(jìn)資本主義國家所應(yīng)用，而獲得成功。據(jù)統(tǒng)計，可靠性系統(tǒng)工程在資本主義國家的成功應(yīng)用，給其工業(yè)社會帶來了無以估計的社會財富。可靠性的科學(xué)定義： 可靠性是一個時間的函數(shù)。 產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。 可靠性有一系列的數(shù)學(xué)特征量值： 如，可靠度R(t)、失效率(t)、平均壽命MTBF、壽命

2、概率密度f(t)等。7/28/202222、可靠性學(xué)科的誕生 50年代，當(dāng)時美國的武器裝備，從美國本土運往朝鮮戰(zhàn)場，交付部隊使用時，發(fā)現(xiàn)大批武器系統(tǒng)故障。其中電子設(shè)備在開箱檢測時，有一半不能使用。它們不是在戰(zhàn)爭中受到了破壞，而是在運輸過程中就產(chǎn)生了故障。 當(dāng)時，部隊將領(lǐng)們把這些產(chǎn)品故障推到了產(chǎn)品制造商那邊，認(rèn)為產(chǎn)品是不合格的。而供應(yīng)商卻以產(chǎn)品出廠檢驗有軍方代表驗收為理由推辭。 軍方和承制方發(fā)生激烈的爭吵，為了解決問題，美國國防部成立了專門的研究小組，來解決裝備的故障問題。這個小組的名字是AGREE-Advisory Group on Reliability of Electronic Equi

3、pment。（美國國防部電子設(shè)備可靠性咨詢小組）1、可靠性學(xué)科的誕生7/28/202232、可靠性學(xué)科的誕生 AGREE工作小組進(jìn)行了許多年的研究工作。其間使用了故障分類技術(shù)、統(tǒng)計學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、環(huán)境科學(xué)和失效分析技術(shù)。由各個學(xué)科的科學(xué)家和技術(shù)專家組成的小組，經(jīng)過艱辛的努力，終于獲得了突破性的成果。研究成果如下。 A、電子元器件具有失效率。失效率與制造元器件的材料有關(guān)、工藝有關(guān)、使用環(huán)境有關(guān)。 B、武器裝備與元器件的失效率相似。而且在設(shè)計制造過程中可探求。 AGREE報告是后來可靠性研究發(fā)展的理論基礎(chǔ)。我們可以從中看出，其中凝結(jié)著無數(shù)專家、科學(xué)家的艱辛勞動。該學(xué)科的誕生，把美國后來武器系統(tǒng)和

4、航空航天產(chǎn)品中的故障降到了最低點。1、可靠性學(xué)科的誕生7/28/202241、可靠性設(shè)計的重要性2、現(xiàn)代系統(tǒng)設(shè)計思想3、系統(tǒng)可靠性設(shè)計技術(shù)流程2、可靠性設(shè)計（DFR)7/28/202251、可靠性設(shè)計的重要性2、可靠性設(shè)計 可靠性設(shè)計在可靠性工程技術(shù)中占有重要地位，產(chǎn)品的可靠性定量指標(biāo)在設(shè)計過程中就得到了落實，為產(chǎn)品的固有可靠性奠定了基礎(chǔ)。運用可靠性分配理論，把可靠性指標(biāo)從系統(tǒng)整機(jī)到部件級、元器件級逐級分配，從而使整機(jī)的可靠性得到了保證。反之，一個忽略可靠性設(shè)計的產(chǎn)品，必然“先天不足，后患無窮 ”，在使用過程中大部分會暴露出一系列不可靠的問題。據(jù)統(tǒng)計，由于設(shè)計不當(dāng)，而影響產(chǎn)品可靠性的程度占各種

5、不可靠因素的首位。所以，我們一定要扭轉(zhuǎn)只搞性能指標(biāo)設(shè)計，忽視可靠性設(shè)計的傾向，在產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計階段，認(rèn)真開展可靠性設(shè)計，為產(chǎn)品固有可靠性奠定基礎(chǔ)。下面是一個統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫7/28/20226產(chǎn)品壽命期內(nèi)不可靠因素所占比例 可靠性設(shè)計的重要性電子產(chǎn)品按壽命期統(tǒng)計的故障數(shù)據(jù)7/28/20227可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計的基本內(nèi)容應(yīng)用專門的可靠性設(shè)計技術(shù)實施專題的可靠性設(shè)計 應(yīng)用專門的可靠性評價分析技術(shù)對產(chǎn)品的可靠性進(jìn)行定性和定量評價分析。 確定總體方案 （1）、明確設(shè)計產(chǎn)品的功能和性能要求； （2）、了解產(chǎn)品在其整個壽命期內(nèi)將要遇到的環(huán)境條件； （3）、確定產(chǎn)品可靠性的定性和定量指標(biāo)； （4）、調(diào)查相似老產(chǎn)

6、品的現(xiàn)場使用情況； （5）、擬定為實現(xiàn)可靠性指標(biāo)應(yīng)采取的相應(yīng)措施； （6）、進(jìn)行總體方案論證。 32基本內(nèi)容11.可靠性設(shè)計的重要性 7/28/20228可靠性設(shè)計2.現(xiàn)代系統(tǒng)設(shè)計思想 現(xiàn)代系統(tǒng)設(shè)計思想中逐漸容入了可靠性設(shè)計的思想。產(chǎn)品或系統(tǒng)的設(shè)計不再是單獨追求性能和功能，產(chǎn)品可靠性也成為產(chǎn)品設(shè)計中非常重要的一部分。下面是現(xiàn)代系統(tǒng)設(shè)計和傳統(tǒng)設(shè)計思想的比較。在當(dāng)今IT技術(shù)高速發(fā)展的時代，由過去傳統(tǒng)設(shè)計思想向現(xiàn)代系統(tǒng)設(shè)計思想的轉(zhuǎn)變是非常重要的。 現(xiàn)代系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計思想與傳統(tǒng)設(shè)計思想的對比7/28/20229可靠性設(shè)計2.現(xiàn)代系統(tǒng)設(shè)計思想 現(xiàn)代系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計思想與傳統(tǒng)設(shè)計思想的對比現(xiàn)代系統(tǒng)設(shè)計思

7、想與傳統(tǒng)設(shè)計思想的對比以下分析可見，產(chǎn)品設(shè)計早期，就應(yīng)把可靠性工作考慮進(jìn)去。特別是可靠性設(shè)計應(yīng)及早參與到產(chǎn)品設(shè)計中去，這也是轉(zhuǎn)變產(chǎn)品設(shè)計觀念，有效提高產(chǎn)品可靠性的重要舉措。 總結(jié)7/28/202210可靠性設(shè)計-現(xiàn)代系統(tǒng)設(shè)計思想 7/28/202211可靠性設(shè)計-現(xiàn)代系統(tǒng)設(shè)計思想 可靠性設(shè)計分析技術(shù)在現(xiàn) 代系統(tǒng)設(shè)計思想中的應(yīng)用 7/28/202212可靠性設(shè)計 各種可靠性設(shè)計分析技術(shù)方法交叉配合使用，并貫穿到系統(tǒng)（產(chǎn)品）研制開發(fā)的全過程。系統(tǒng)地規(guī)劃和確當(dāng)使用各種可靠性設(shè)計技術(shù)和方法，真正設(shè)計開發(fā)出具有高可靠性水平的系統(tǒng)（產(chǎn)品）。 大型工程系統(tǒng)（產(chǎn)品）的研制過程大致可分為：技術(shù)指標(biāo)論證、方案論證

8、、工程研制（初步設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計兩個階段）、設(shè)計定型、生產(chǎn)定型五個階段。 在系統(tǒng)工程研制或產(chǎn)品開發(fā)過程中如何有效的組織并開展可靠性設(shè)計工作，最終高效、全面地提高系統(tǒng)（產(chǎn)品）的可靠性水平的總目標(biāo)，必須對上面五個階段中可靠性設(shè)計工作流程有清晰的認(rèn)識和規(guī)劃。3.系統(tǒng)可靠性設(shè)計技術(shù)流程7/28/202213可靠性設(shè)計- 3.系統(tǒng)可靠性設(shè)計技術(shù)流程 可靠性設(shè)計各階段的設(shè)計工作流程如下：1.系統(tǒng)（產(chǎn)品）技術(shù)指標(biāo)論證階段 研制任務(wù)： 進(jìn)行系統(tǒng)（產(chǎn)品）技術(shù)指標(biāo)、總體技術(shù)方案的論證及研究經(jīng)費、保障條件、研制周期的預(yù)測，最終形成系統(tǒng)（產(chǎn)品）研制總要求報告。論證工作有使用方（客戶）組織實施?？煽啃远恳笾贫?可靠性

9、定性要求制定 使用需求 可靠性要求 工作流程： 說明：使用方（客戶）根據(jù)系統(tǒng)（產(chǎn)品）的使用需求和其特征，制定可靠性定性要求與定量要求，并把可靠性要求作為系統(tǒng)（產(chǎn)品）技術(shù)指標(biāo)的重要組成部分。7/28/202214可靠性設(shè)計- 3.系統(tǒng)可靠性設(shè)計技術(shù)流程 2.系統(tǒng)（產(chǎn)品）方案論證及確認(rèn)階段 研制任務(wù)： 工作流程說明： A、 依據(jù)系統(tǒng)（產(chǎn)品）使用技術(shù)要求，進(jìn)行系統(tǒng)（產(chǎn)品）總體方案的優(yōu)選及技術(shù)攻關(guān)形成總體技術(shù)方案。B、 根據(jù)總體技術(shù)方案，進(jìn)行系統(tǒng)方案設(shè)計、分系統(tǒng)技術(shù)方案設(shè)計、總體協(xié)調(diào)和系統(tǒng)布局，確定系統(tǒng)方案和主要部件及其結(jié)構(gòu)形式。C. 進(jìn)行模型樣機(jī)或原理樣機(jī)研制并試驗.見下頁7/28/202215可靠

10、性設(shè)計- 3.系統(tǒng)可靠性設(shè)計技術(shù)流程 2.系統(tǒng)（產(chǎn)品）方案論證及確認(rèn)階段 7/28/202216可靠性設(shè)計- 3.系統(tǒng)可靠性設(shè)計技術(shù)流程 2.系統(tǒng)（產(chǎn)品）方案論證及確認(rèn)階段 工作流程說明： 1、 按照確定的可靠性定量指標(biāo)，進(jìn)行系統(tǒng)可靠性指標(biāo)的分配，使系統(tǒng)各層次設(shè)計明確各自的設(shè)計目標(biāo)。2、 按照設(shè)計方案建立系統(tǒng)可靠性模型，進(jìn)行系統(tǒng)可靠性預(yù)計，發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，改進(jìn)設(shè)計， 并判定設(shè)計方案能否滿足系統(tǒng)可靠性定量要求。3、 改進(jìn)方案調(diào)整可靠性分配指標(biāo)，再次進(jìn)行可靠性預(yù)計，可反復(fù)多次進(jìn)行。4、 按照確定的可靠性定性要求，制定初步的可靠性設(shè)計總則，包括：降額設(shè)計總則、優(yōu)選元器件清單（PPL），熱設(shè)計總則、EM

11、C設(shè)計等，來指導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計。5. 按照已確定的可靠性定性要求，進(jìn)行功能FMEA、FTA等分析工作，發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，改進(jìn)設(shè)計。 7/28/202217可靠性設(shè)計- 3.系統(tǒng)可靠性設(shè)計技術(shù)流程 3.系統(tǒng)（產(chǎn)品）工程研制階段-初步設(shè)計階段 研制任務(wù)： 工作流程說明： 見下頁1、 細(xì)化方案論證階段提出的方案2、 系統(tǒng)功能、性能分析計算3. 從系統(tǒng)到分系統(tǒng)，產(chǎn)品的原理設(shè)計、組成 和結(jié)構(gòu)設(shè)計、軟件設(shè)計等。 1、隨著工程設(shè)計工作的展開，應(yīng)對總系統(tǒng)建立更加詳細(xì)的系統(tǒng)可靠性模型，進(jìn)行新一輪的可靠性分配和預(yù)計，同時進(jìn)行分系統(tǒng)可靠性分配指標(biāo)的調(diào)整，使指標(biāo)分配更合理。2. 完善元器件優(yōu)選清單，完善可靠性設(shè)計總則。3. 進(jìn)

12、行可靠性FTA、FMEA/CA分析工作。同時開展其它一些可靠性分析工作，如熱設(shè)計分析等。4. 對設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)的薄弱環(huán)節(jié)采取設(shè)計更改等措施。7/28/202218可靠性設(shè)計- 3.系統(tǒng)可靠性設(shè)計技術(shù)流程 7/28/202219可靠性設(shè)計- 3.系統(tǒng)可靠性設(shè)計技術(shù)流程 3.系統(tǒng)（產(chǎn)品）工程研制階段-詳細(xì)設(shè)計階段 研制任務(wù)： 1、 各層次產(chǎn)品全部詳細(xì)圖紙的設(shè)計2、 功能、性能的詳細(xì)設(shè)計、工程計算3. 技術(shù)文件的編制，包括產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的 出臺 1、工程設(shè)計工作進(jìn)入詳細(xì)設(shè)計階段后，建立更加詳細(xì)準(zhǔn)確的可靠 性模型，進(jìn)行新一輪的可靠性預(yù)計，并逐步判斷工程設(shè)計方案是否能達(dá)到系統(tǒng)可靠性指標(biāo)要求，以便即使進(jìn)行可靠性

13、定量指標(biāo)調(diào)整。2、對工程設(shè)計工作進(jìn)行全面的可靠性設(shè)計準(zhǔn)則和優(yōu)選元器件清單符合性檢查。3 FTA、FMECA等分析工作。同時開展其它一些可靠性分析工作，如熱設(shè)計分析等。4. 對設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)的薄弱環(huán)節(jié)采取設(shè)計更改等措施。 工作流程說明： 見下頁7/28/202220可靠性設(shè)計- 3.系統(tǒng)可靠性設(shè)計技術(shù)流程 3.系統(tǒng)（產(chǎn)品）工程研制階段-詳細(xì)設(shè)計階段 7/28/202221可靠性設(shè)計- 3.系統(tǒng)可靠性設(shè)計技術(shù)流程 附錄:可靠性設(shè)計階段各種可靠性設(shè)計分析方法 1、 可靠性定性定量要求制定2、 可靠性模型建立3、 可靠性分配4、 可靠性預(yù)計5、 故障樹分析（FTA）6、 硬件故障模式影響和危害分析（F

14、MEA/CA）7、 優(yōu)選元器件清單（PPL）制定8、 可靠性設(shè)計（含降額設(shè)計準(zhǔn)則）總則制定9、 熱設(shè)計10、 電磁兼容性設(shè)計11、 健壯設(shè)計12、 耐環(huán)境設(shè)計13、 軟件可靠性設(shè)計14 . 電子元器件及電路容差設(shè)計15 . 潛在通路分析設(shè)計7/28/2022223、可靠性仿真技術(shù)的應(yīng)用目前世界上有非常先進(jìn)的仿真技術(shù)：熱仿真技術(shù)、EMC/EMI仿真技術(shù)、SI仿真技術(shù)、PI仿真技術(shù)等Apism仿真工具(套件)信號完成性分析SI電源完整性分析(PI)電磁兼容性分析 (EMI)7/28/2022233、可靠性仿真技術(shù)的應(yīng)用ApsimSI:高性能信號完整性分析工具 ApsimSI是一個集成的軟件系統(tǒng)，可

15、在布線前和布線后進(jìn)行信號完整性分析和仿真.是分析和校正的工具。它是目前最先進(jìn)的信號完整性分析工具。設(shè)計人員用它可以進(jìn)行高速數(shù)字電路和數(shù)?；旌想娐返男盘柾暾苑治鯝psimSI 功能可解決PCB設(shè)計中反射、串?dāng)_、傳輸時延、地/電層噪聲帶來的信號影響. 7/28/2022243、可靠性仿真技術(shù)的應(yīng)用ApsimPI/EMI分析 ApsimRPATH是目前業(yè)內(nèi)唯一的可以畫出回流路徑的仿真器，主要用于解決EMI問題。 ApsimDELTA-IPI仿真軟件 功能7/28/2022253、可靠性仿真技術(shù)的應(yīng)用EMC仿真仿真模型7/28/2022263、可靠性仿真技術(shù)的應(yīng)用熱仿真模型Apsim/Flother

16、m和BETASofe7/28/202227 對產(chǎn)品進(jìn)行熱分析是確定其溫度場的溫度分布，并對熱設(shè)計成果進(jìn)行檢驗和優(yōu)化。 獲得產(chǎn)品溫度場的主要途徑是：溫度測量和數(shù)字分析計算。下面分別介紹：溫度測量：使用熱電耦對被測物直接進(jìn)行表面溫度和溫度場測量。所得數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。通常對實物進(jìn)行熱分析。數(shù)字分析計算：主要應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計過程中，特別是產(chǎn)品設(shè)計初期，尚無實物可測。熱場計算是特別復(fù)雜的，特別是板級、系統(tǒng)級產(chǎn)品。需要專業(yè)熱設(shè)計工程師完成。 BETA軟件可進(jìn)行快速計算，并進(jìn)行三維模擬溫度場，計算速度是有限元法的50倍。給分析帶來很大方便。特別是設(shè)計初期，會給構(gòu)思帶來即效驗證。3、可靠性仿真技術(shù)的應(yīng)用熱仿真技術(shù)7/

17、28/2022281概述2、環(huán)境應(yīng)力篩選(ESS）試驗技術(shù)3、HALT&HASS試驗技術(shù)4、振動試驗技術(shù)5、可靠性驗證試驗MTBF測定技術(shù)6、集成電路加速壽命試驗?zāi)Ｐ?、可靠性試驗技術(shù)7/28/2022294、可靠性試驗技術(shù)1、概述可靠性試驗是對產(chǎn)品的可靠性進(jìn)行調(diào)查、分析和評價的一種手段目的（1）、發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在設(shè)計、材料和工藝方面的缺陷。（2 ）、為改善產(chǎn)品的使用完好性、提高使用成功性、維修費用及費用提供信息。（3） 確認(rèn)是否符合可靠性定量要求。 最終目的對產(chǎn)品作出接收、拒收或合格、不合格；發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品故障；判斷可靠性指標(biāo)。7/28/2022304、可靠性試驗技術(shù)1、概述7/28/2022314、可

18、靠性試驗技術(shù)2、環(huán)境應(yīng)力篩選(ESS）試驗技術(shù)環(huán)境應(yīng)力篩選（Environmental Stress Screening Test) 是通過向電子產(chǎn)品施加合理的環(huán)境應(yīng)力和電應(yīng)力，將其內(nèi)部的潛在缺陷加速變成故障，并通過檢驗發(fā)現(xiàn)和排除的過程，是一種工藝手段。t(t)早期失效期恒定失效期耗損失效期BCA1、環(huán)境應(yīng)力篩選的原理就是達(dá)到并完成浴盆曲線中早期失效 的C點（如圖所示）。交付驗收的批生產(chǎn)產(chǎn)品應(yīng)100%進(jìn)行ESS 7/28/2022324、可靠性試驗技術(shù)2、環(huán)境應(yīng)力篩選(ESS）試驗技術(shù)2、環(huán)境應(yīng)力篩選強(qiáng)度的計算 在進(jìn)行環(huán)境應(yīng)力篩選設(shè)計時，要對所設(shè)計的方案進(jìn)行強(qiáng)度計算。這樣才能更有效的析出產(chǎn)品缺

19、陷。在典型篩選應(yīng)力選擇時，一般恒定高溫篩 選用于元器件級，溫度循環(huán)用于板級以上產(chǎn)品，在美國使用溫度循環(huán)對組件進(jìn)行篩選的公司要比用恒定溫度對組件進(jìn)行篩選的公司多10倍。 下面分別介紹環(huán)境應(yīng)力篩選的“篩選強(qiáng)度”數(shù)學(xué)模型： 1、 恒定高溫的篩選強(qiáng)度SS=1-exp-0.0017(R+0.6)0.6t式中，SS篩選強(qiáng)度 R高溫與室溫（一般取25）的差值 t恒定高溫持續(xù)時間（h） 7/28/2022334、可靠性試驗技術(shù)2、環(huán)境應(yīng)力篩選(ESS）試驗技術(shù)2、環(huán)境應(yīng)力篩選強(qiáng)度的計算 2、 溫度循環(huán)的篩選強(qiáng)度SS=1-exp-0.0017(R+0.6)0.6Ln(e+v)3N式中： R溫度循環(huán)的變化范圍（）

20、 V溫變率（/min） N溫度循環(huán)次數(shù) 7/28/2022344、可靠性試驗技術(shù)2、環(huán)境應(yīng)力篩選(ESS）試驗技術(shù)2、環(huán)境應(yīng)力篩選強(qiáng)度的計算 7/28/2022354、可靠性試驗技術(shù)2、環(huán)境應(yīng)力篩選(ESS）試驗技術(shù)2、環(huán)境應(yīng)力篩選強(qiáng)度的計算 3、 隨機(jī)振動的篩選度隨機(jī)振動的篩選度，在優(yōu)選方法上僅僅次于溫度循環(huán)。它的數(shù)學(xué)模型是：SS=1-exp-0.0046(Grms)1.71t式中： t為振動時間（min）Grms-單位g例子7/28/2022364、可靠性試驗技術(shù)2、環(huán)境應(yīng)力篩選(ESS）試驗技術(shù)2、環(huán)境應(yīng)力篩選強(qiáng)度的計算 分析：如果已知某一點的功率譜密度（PSD1）和斜率（K），可求出另

21、一點的功率譜密度（PSD2）。即，PSD2= PSD1100.1KLog2(f2/f1)這里，K-是斜率f1,f2對應(yīng)的頻率點 由以上模型可得出，GrmsGrms=(A1+A2+A3)1/2其中：Grms=6.06g t=20min篩選度為：SS=1-exp-0.0046(6.06)1.7120=1-exp-0.004621.778520 =86.5%以上為ESS試驗時應(yīng)考慮的篩選強(qiáng)度的計算，為了我們在工作中設(shè)計出更好的更有效的試驗?zāi)Ｐ停瑥亩钣行У陌旬a(chǎn)品故障屏蔽掉，可極大的提高產(chǎn)品的可靠度。7/28/2022374、可靠性試驗技術(shù)3、 HALT&HASS試驗技術(shù)HALT試驗技術(shù)已經(jīng)拋開傳統(tǒng)的

22、可靠性測試方法，形成了較先進(jìn)的測試方法和思想。下面詳細(xì)介紹。HALT（Highly Accelerated Life Testing）和HASS(Highly Accelerated Stress Screening)是高加速壽命試驗和高加速應(yīng)力篩選試驗。在國際先進(jìn)的知名公司被廣泛采用。HALT工作較為復(fù)雜，不單單是操作設(shè)備進(jìn)行試驗就能獲得效果，要想得到滿意的效果，得到準(zhǔn)確可信的數(shù)據(jù)，對于試驗技術(shù)、失效模型分析和確定問題后改善設(shè)計技術(shù)，都有環(huán)環(huán)相扣的關(guān)系。 HALT技術(shù)的主要性能指標(biāo) 溫度指標(biāo)可達(dá)：-100+200；溫變率60/min 振動指標(biāo)為： 隨機(jī)振動，3軸6自由度；Grms60g; 2

23、Hz10KHz. 7/28/2022384、可靠性試驗技術(shù)3、 HALT&HASS試驗技術(shù)HALT技術(shù)工作原理 1、Thermal Step Stress Test 4、Combined Environment Stress Test 2、Rapid Thermal Transitions Stress Test(以60/min) 3、Vibration Step Stress Test HALT應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計階段，對以后的可靠性試驗可節(jié)省大量的資源。這種新的可靠性試驗方法是由美國HOBBS工程公司的Gregg.k.Hobbs博士研究提出的。這種分析技術(shù)對于飛行器、導(dǎo)彈部件、通信產(chǎn)品等高可

24、靠性系統(tǒng)是必不可少的，可在設(shè)計階段極大地改善并提高產(chǎn)品的耐環(huán)境設(shè)計能力。7/28/2022394、可靠性試驗技術(shù)3、 HALT&HASS試驗技術(shù)Min Temp: -70 Max Temp: +90 Max Vibration Level:45GrmsRapid Thermal Transitions: 60/minCycle: 9試驗設(shè)計7/28/2022404、可靠性試驗技術(shù)3、 HALT&HASS試驗技術(shù)下面是美國可靠性分析中心的一個統(tǒng)計數(shù)據(jù)，造成電子系統(tǒng)故障的主要原因為：7/28/2022414、可靠性試驗技術(shù)3、 HALT&HASS試驗技術(shù) 評價產(chǎn)品的可靠性是以MIL-HDBK-21

25、7為依據(jù)的，他的預(yù)計方法是以ARRHENIUS模型進(jìn)行的。但是，實際環(huán)境中的失效模式并 不遵循這一規(guī)律。例如，振動、沖擊、濕度等都是失效的共存原因。甚至溫度沖擊導(dǎo)致的產(chǎn)品失效也不遵循ARRHENIUS模型 實際上，許多現(xiàn)場失效是由不確定因素造成的，這些不定因素是當(dāng)今電子系統(tǒng)的可靠性問題的主要原因。但是，這些原因可用HALT和HASS來成功地預(yù)測和清除故障。 總之，HALT技術(shù)在美國，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到電子產(chǎn)品的可靠性分析中去，已經(jīng)成為很先進(jìn)的產(chǎn)品耐環(huán)境設(shè)計分析工具?？偨Y(jié)7/28/2022424、可靠性試驗技術(shù) 4、振動試驗技術(shù)試驗技術(shù)工作原理7/28/2022434、可靠性試驗技術(shù) 4、振動試驗

26、技術(shù)試驗技術(shù)振動技術(shù)性能指標(biāo)一臺技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)的振動臺,其功能資源是非常豐富的.它應(yīng)包括以下環(huán)境模型:(1).正弦定頻(2).正弦掃頻(3).寬帶隨機(jī)(4).寬帶+窄帶(5).寬帶+正弦(6).寬帶+正弦+窄帶(7).沖擊響應(yīng)譜(8).規(guī)定波形(三角,梯形,半正弦)7/28/2022444、可靠性試驗技術(shù) 4、振動試驗技術(shù)試驗技術(shù)設(shè)計定型評價方案 設(shè)計定型要求尋找結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇和工藝設(shè)計方面的各種缺陷，以便盡早采取措施。 寬帶+正弦模型；沖擊響應(yīng)譜； 7/28/2022454、可靠性試驗技術(shù) 4、振動試驗技術(shù)試驗技術(shù)來料控制 來料控制一般用環(huán)境應(yīng)力篩選7/28/2022464、可靠性試驗技術(shù)

27、 4、振動試驗技術(shù)試驗技術(shù)確認(rèn)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品的耐環(huán)境能力，為產(chǎn)品出廠驗收提供決策。試驗條件沒有生產(chǎn)定型嚴(yán)。如果做ESS環(huán)境應(yīng)力篩選需要100%進(jìn)行。擬用如下鐵路運輸或履帶車力學(xué)環(huán)境模型進(jìn)行出廠可靠性檢驗。 出廠檢驗7/28/2022474、可靠性試驗技術(shù)美國熱測（THERMOTRON） THERMOTRON（美國熱測工業(yè)公司）是全球最大的環(huán)境與可靠性試驗設(shè)備制造商之一。他是全球唯一既能生產(chǎn)振動臺（包括振動軟件）又能生產(chǎn)試驗箱的公司。是美國國防部指定的生產(chǎn)可靠性與環(huán)境試驗設(shè)備的廠商之一。參與制訂了美軍標(biāo)MIL環(huán)境試驗部分。他生產(chǎn)的可靠性與環(huán)境試驗設(shè)備很全，性能指標(biāo)很先進(jìn)?？煽啃栽囼炏到y(tǒng)可達(dá)

28、到全球最先進(jìn)的性能指標(biāo)。屬于高檔產(chǎn)品。振動臺系統(tǒng)在全球不處于領(lǐng)袖地位.比較有名的振動臺供應(yīng)商有，英國靈公司、德國TIRA、美國UD等。 THERMOTRON振動系統(tǒng)除滿足一定指標(biāo)外，還有以下特點： （1）、動態(tài)對中系統(tǒng)使用光傳感器，確保動圈精確對中，并保證振動臺在操作過程中不超過位移極限。 （2）、采用氣冷D類放大器 （3）、與AGREE試驗箱兼容，也可單獨使用ESS試驗 （4）、大直徑振動臺 （5）、800線分辨率，能精確控制窄帶/低頻試驗。 （6）、振動方向：三軸六自由度 （7）、推力：908KG.f-5400kg.f （8）、位移：25MM/P-P，50MM/P-P （9）、功放規(guī)格：2

29、.2KVA59.4KVA (10)、唯一的全套系統(tǒng)制造商。 4、振動試驗技術(shù)試驗技術(shù)可靠性設(shè)備供應(yīng)商7/28/2022484、可靠性試驗技術(shù)5、可靠性驗證試驗MTBF測定技術(shù)決策風(fēng)險使用方風(fēng)險是MTBF的真值與MTBF的檢驗下限1相等時設(shè)備被接收的概率。生產(chǎn)方風(fēng)險是MTBF的真值與MTBF的檢驗上限1相等時設(shè)備被拒收的概率。GJB899試驗方案中均給出了精確風(fēng)險值。鑒別比鑒別比d是MTBF的檢驗上限0與下限值1的比值。鑒別比越大，試驗作出的判決就越快。說明7/28/2022494、可靠性試驗技術(shù)- (5、可靠性驗證試驗MTBF測定技術(shù))7/28/2022504、可靠性試驗技術(shù)- (5、可靠性驗

30、證試驗MTBF測定技術(shù))7/28/2022514、可靠性試驗技術(shù)- (5、可靠性驗證試驗MTBF測定技術(shù))7/28/2022524、可靠性試驗技術(shù)- (5、可靠性驗證試驗MTBF測定技術(shù))7/28/2022534、可靠性試驗技術(shù)- (5、可靠性驗證試驗MTBF測定技術(shù))7/28/2022544、可靠性試驗技術(shù)- (5、可靠性驗證試驗MTBF測定技術(shù))7/28/2022554、可靠性試驗技術(shù)- (5、可靠性驗證試驗MTBF測定技術(shù))7/28/2022564、可靠性試驗技術(shù)6、集成電路 加速壽命試驗?zāi)Ｐ虯rrhenius 方程在集成電路的加速壽命試驗中得到了最廣泛的應(yīng)用。由此建立的電子產(chǎn)品的高溫加

31、速壽命試驗的加速因子計算模型為： AF(t)=exp(Ea/k)(1/Tuse-1/Tstress) AF(t)-溫度加速因子Ea-析出故障的耗費能量（activation energy=0.3ev1.2ev）k-Boltzmann常數(shù)=8.61710-5ev/okTuse-產(chǎn)品正常工作的溫度Tstress-產(chǎn)品施加應(yīng)力的溫度以上是產(chǎn)品在高溫應(yīng)力條件下的加速因子計算的數(shù)學(xué)模型。7/28/2022574、可靠性試驗技術(shù)6、集成電路 加速壽命試驗?zāi)Ｐ?、 電壓加速因子（Voltage Acceleration Factor）的計算模型 AF(v)=expzVstress-Vuse式中:AF(v)-

32、電壓加速因子 z-電壓加速常數(shù)（typically,0.5z1.0） Vstress-應(yīng)力電壓（Stress voltage） Vuse-使用電壓(Operating voltage)7/28/2022584、可靠性試驗技術(shù)6、集成電路 加速壽命試驗?zāi)Ｐ?、 Hallberg-Peck Model 濕度加速因子由Hallberg和Peck推算出：AF（RH）=RHstress/RHusen式中: AF（RH）-濕度加速因子 RHstress-應(yīng)力條件下的相對濕度 RHuse-使用條件下的相對濕度 n-濕度的加速率常數(shù)介于23之間 7/28/2022594、可靠性試驗技術(shù)6、集成電路 加速壽命試

33、驗?zāi)Ｐ?、 Coffin-Manson Model（科芬曼森模型）溫度循環(huán)的加速因子數(shù)學(xué)模型為： AF（tc）=Tstress(hot)-Tstress(cold)/Tuse(hot)-Tuse(cold)式中:AF（tc）-溫度循環(huán)加速因子 Tstress(hot/cold)-應(yīng)力溫度Tuse(hot/cold)-使用溫度 -溫度變化的加速率常數(shù)介于48之間7/28/2022606、集成電路 加速壽命試驗?zāi)Ｐ?、可靠性試驗技術(shù)5、 綜合加速因子: AF=AF(t)AF（RH）AF(v)7/28/2022615、可靠性工程在現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中的應(yīng)用1. 體系建設(shè)2. 可靠性工作的中心3. 可靠性工

34、作計劃4. 建立并實施可靠性標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) 5. 應(yīng)用成熟的可靠性技術(shù)6. 我司今后應(yīng)加大力度，進(jìn)行幾個方向的可靠性研究7. 標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)7/28/2022625、可靠性工程在現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中的應(yīng)用1、可靠性工程體系建設(shè)可靠性工程體系框架（7）可靠性管理體系 （6）制造工藝可靠性研究體系 （5）故障、失效分析體系 （4）老化篩選體系（3）可靠性試驗體系 （2）可靠性評價體系 （1）可靠性設(shè)計體系 7/28/202263 可靠性工程體系結(jié)構(gòu)圖5、可靠性工程在現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中的應(yīng)用7/28/202264 可靠性試驗體系 5、可靠性工程在現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中的應(yīng)用7/28/202265 可靠性試驗技術(shù)能力: 振

35、動系統(tǒng)ESS系統(tǒng)AGREE系統(tǒng)HALT&HASS系統(tǒng)可靠性增長試驗環(huán)境應(yīng)力篩選（ESS）可靠性測定可靠性驗證試驗形成全球最先進(jìn)的電子產(chǎn)品可靠性試驗硬件體系5、可靠性工程在現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中的應(yīng)用1、可靠性工程體系建設(shè)7/28/202266振動系統(tǒng)約10萬美金2003年ESS系統(tǒng)約10萬美金2003年AGREE系統(tǒng)約20萬美金2004年HALT&HASS系統(tǒng)約20萬美金2004年把早期失效點提前推進(jìn)到恒定失效點耐環(huán)境設(shè)計的極限點測試MTBF計算分析工藝結(jié)構(gòu)問題5、可靠性工程在現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中的應(yīng)用1、可靠性工程體系建設(shè)設(shè)備技術(shù)和資金評估7/28/202267 電子產(chǎn)品的可靠性是設(shè)計出來的、制造出來的、

36、管理出來的。 設(shè)計和制造階段確定下來的可靠性是“固有可靠性”，占產(chǎn)品可靠性的80%以上。是在產(chǎn)品早期設(shè)計定型階段就確定了的可靠性指標(biāo)，并通過生產(chǎn)得以確定。它是一個設(shè)計奠定、生產(chǎn)（制造）實現(xiàn)和管理保證的一個系統(tǒng)工程?！笆褂每煽啃浴笔钱a(chǎn)品在使用過程中，因環(huán)境和人為因素影響所能達(dá)到的可靠性，它約占產(chǎn)品可靠性的20%以下。使用可靠性與運輸、環(huán)境、操作、安裝、維修技術(shù)等有關(guān)。5、可靠性工程在現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中的應(yīng)用2、可靠性工作的中心7/28/2022685、可靠性工程在現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中的應(yīng)用2、可靠性工作的中心 電子產(chǎn)品可靠性的重心在設(shè)計和制造。設(shè)計階段的故障決不放到制造過程中去解決；生產(chǎn)階段的故障決不放到

37、成品檢驗過程中去解決；成品檢驗過程中可以清除的故障決不流入客戶手中去。以上環(huán)環(huán)相扣的嚴(yán)密的過程，應(yīng)有相應(yīng)的可靠性管理體系來保證。如果我們在客戶手中發(fā)現(xiàn)有設(shè)計階段的故障時，那我們就應(yīng)該看看是否是體系問題了。因為產(chǎn)品故障跨越了設(shè)計定型、制造過程控制、出廠檢驗三大屏蔽網(wǎng)。解決產(chǎn)品可靠性問題的指導(dǎo)思想7/28/2022695、可靠性工程在現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中的應(yīng)用2、可靠性工作的中心產(chǎn)品可靠性的四大評價體系 設(shè)計定型評價體系 制造過程控制評價及生產(chǎn)定型評價體系 出廠檢驗評價體系 物料控制評價體系 7/28/202270 1、今后可靠性工作應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)內(nèi)存產(chǎn)品的PCB、關(guān)鍵IC產(chǎn)品的可靠性應(yīng)用研究力度；在此基礎(chǔ)上開展可靠性預(yù)計和分配技術(shù)；開展可靠性評價、驗證技術(shù)；開展內(nèi)存產(chǎn)品的生產(chǎn)制造工藝可靠性研究，逐步建立標(biāo)準(zhǔn)工藝線的工序能力考核和控制技術(shù)；逐步開展先進(jìn)可靠性設(shè)計技術(shù)；進(jìn)行元器件、PCB的失效物理研究、新材料新器件結(jié)構(gòu)性能的失效機(jī)