Bellcore可靠性預(yù)計(jì)法

/Belｌcｏrｅ可靠性預(yù)計(jì)法XXXX市XXXXＸXX有限公司1、適用范圍這一方法得到的器件和單元的故障率預(yù)計(jì)值適用于商用電子產(chǎn)品，其設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝和可靠性保障體制滿足相應(yīng)的貝爾（或等同的)術(shù)語規(guī)范和產(chǎn)品特殊要求.這一方法無法直接用于預(yù)計(jì)一個(gè)非串聯(lián)系統(tǒng).然而,使用此方法得到的單元可靠性預(yù)計(jì)結(jié)果可以輸入到系統(tǒng)可靠性模型中,以預(yù)計(jì)系統(tǒng)級(jí)的硬件可靠性指標(biāo)。2、方法簡介Ｂeｌｌcoｒe預(yù)計(jì)法包括三種常用的預(yù)計(jì)產(chǎn)品可靠性的方法，分別稱為方法I、II、III.方法I:基于計(jì)數(shù)法的可靠性預(yù)計(jì)。這一方法可以用于獨(dú)立器件或單元。方法II:綜合了方法Ｉ和從實(shí)驗(yàn)室得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行單元或器件級(jí)的可靠性預(yù)計(jì).方法ＩII:在進(jìn)行現(xiàn)場數(shù)據(jù)收集的基礎(chǔ)上，進(jìn)行在線服務(wù)的可靠性統(tǒng)計(jì)預(yù)計(jì)。3、方法I：元器件計(jì)數(shù)法（1)方法Ｉ的三種情況方法Ｉ包括三種情況的溫度和電應(yīng)力情況:情況1:單元/系統(tǒng)老化時(shí)間〈=1小時(shí),且無器件級(jí)老化的黑盒預(yù)計(jì)。器件假設(shè)工作在40℃的溫度和50％的電應(yīng)力下。情況2:單元／系統(tǒng)老化時(shí)間>1小時(shí)，但沒有器件級(jí)的老化的黑盒預(yù)計(jì).器件假設(shè)工作在4０℃的溫度和50%的電應(yīng)力下。情況3：一般情況－所有其它的環(huán)境條件。這種情況用于供應(yīng)商想要采用器件級(jí)老化的情況。這種情況也可用于當(dāng)供應(yīng)商或用戶希望得到在除40℃和50％的電應(yīng)力條件以外的情況下的可靠性預(yù)計(jì)結(jié)果時(shí).以下稱這些預(yù)計(jì)為“有限應(yīng)力”預(yù)計(jì)。（２）情況選擇這種方法用于第一年累積值和穩(wěn)態(tài)可靠性預(yù)計(jì)計(jì)算中最簡單的情況，即無老化、溫度和電應(yīng)力水平假設(shè)為40℃和５0%。這樣，上面所列的各種情況中情況1最簡單。供應(yīng)商之所以選擇情況2的原因是情況2允許系統(tǒng)或單元通過老化減少早期階段的故障率。情況3（一般情況）允許使用各種型式的老化來減少早期階段的故障率.有限應(yīng)力的情況，只能在情況3下處理，可以生成工作溫度和電應(yīng)力不等于40度和50%情況下更準(zhǔn)確的預(yù)計(jì)結(jié)果。一些供應(yīng)商對(duì)成熟產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的老化結(jié)果提出疑意，貝爾實(shí)驗(yàn)室通過一項(xiàng)研究，調(diào)研了成熟產(chǎn)品設(shè)計(jì)中相關(guān)的老化情況，其中包括三種類型的老化和無老化的情況。這一研究對(duì)生產(chǎn)周期的加快和如果消除老化，其它故障所帶來的維護(hù)費(fèi)用之間的權(quán)衡提供了參考.這一研究得出如下結(jié)論:對(duì)于一個(gè)成熟產(chǎn)品的設(shè)計(jì),無需進(jìn)行老化，而不進(jìn)行老化在時(shí)間和材料上的節(jié)省將減少成熟產(chǎn)品的費(fèi)用。由于普遍認(rèn)為進(jìn)行有限應(yīng)力預(yù)計(jì)和驗(yàn)證它的結(jié)果要花費(fèi)更多的時(shí)間,所以當(dāng)一個(gè)產(chǎn)品中只包含１０個(gè)或更少的單元時(shí)，或當(dāng)對(duì)可靠性預(yù)計(jì)的結(jié)果的準(zhǔn)確度要求非常高時(shí)，更傾向于認(rèn)為情況３是唯一的預(yù)計(jì)方法。(3)方法I的預(yù)計(jì)表格(見附表)4、方法II(1）一般要求供應(yīng)商必須提供所有的支持信息和元件計(jì)數(shù)法預(yù)計(jì)結(jié)果（見方法I)除非表11－１中沒有給出器件的一般故障率，方法ＩＩ只能用于質(zhì)量等級(jí)為IＩ和IIＩ的器件。對(duì)于表1１—１中沒有列出的質(zhì)量等級(jí)為I的器件，用戶可以選擇使用其它來源的故障率數(shù)據(jù)。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的器件的質(zhì)量等級(jí)必須是要進(jìn)行預(yù)計(jì)的器件的典型的質(zhì)量等級(jí)。本章給出了確定需要多少器件和單元進(jìn)行試驗(yàn),器件和單元的試驗(yàn)時(shí)間，如何對(duì)器件進(jìn)行試驗(yàn)等方法。在下面的原則中,實(shí)際時(shí)間是耗費(fèi)的時(shí)鐘時(shí)間,有效時(shí)間是實(shí)際時(shí)間乘以一個(gè)加速因子。其原則如下：器件或單元的實(shí)際試驗(yàn)時(shí)間至少為５0０小時(shí)，這樣可以確保在一個(gè)合理的時(shí)間周期內(nèi)觀測(cè)到每一個(gè)項(xiàng)目－甚至對(duì)于高加速試驗(yàn)器件或單元有效試驗(yàn)時(shí)間至少為30０0小時(shí)。選取合適的器件或單元數(shù)量，以便至少可以產(chǎn)生兩個(gè)故障。另外，至少需要500個(gè)器件或５0個(gè)單元。器件試驗(yàn)時(shí)需模擬實(shí)際現(xiàn)場工作環(huán)境,如濕度和壓力等.應(yīng)從大量產(chǎn)品中選取有代表性的樣本進(jìn)行試驗(yàn)，以確保試驗(yàn)結(jié)果的典型性。用方法ＩＩ進(jìn)行的器件統(tǒng)計(jì)預(yù)計(jì)法可以推廣到以下的其它器件：?相同的類型/技術(shù)?相同的封裝（如密封的） 同等的或更低的復(fù)雜度?在結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)上具有材料和技術(shù)的相似（２）方法II預(yù)計(jì)法的幾種情況當(dāng)采用方法II，用試驗(yàn)室數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)時(shí),通常有四種情況:情況Ｌ1－器件進(jìn)行試驗(yàn)室試驗(yàn)（器件未進(jìn)行前期的老化）－表格9情況L2—單元經(jīng)過試驗(yàn)室試驗(yàn)（單元/器件未進(jìn)行前期的老化)—表10情況L3－器件試驗(yàn)室試驗(yàn)（器件進(jìn)行了前期的老化）－表1１情況Ｌ4－單元試驗(yàn)室試驗(yàn)(單元/器件進(jìn)行過前期的老化），表12（3)方法II的表格(見附表）5、方法IＩI(1）方法IIＩ簡介Ｂｅｌｌｃoｒｅ預(yù)計(jì)方法IＩI主要是根據(jù)現(xiàn)場收集的可靠性數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)的故障率進(jìn)行預(yù)計(jì)。根據(jù)所收集的數(shù)據(jù)類型的不同,它又包括三種不同的方法：方法IIIa、方法IIIb和方法IIＩc。方法IＩＩa：通過收集所要預(yù)計(jì)的產(chǎn)品（稱為目標(biāo)產(chǎn)品)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，直接對(duì)其故障率進(jìn)行預(yù)計(jì)。方法IＩIb：通過收集相似產(chǎn)品(稱為跟蹤產(chǎn)品）的現(xiàn)場數(shù)據(jù),對(duì)目標(biāo)產(chǎn)品的器件、單元和子系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)計(jì)。方法IIIc：通過收集跟蹤目標(biāo)產(chǎn)品的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，對(duì)產(chǎn)品的單元和子系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)計(jì)(不包含器件）跟蹤產(chǎn)品與目標(biāo)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)上應(yīng)該是相似的，不同之處在于運(yùn)行環(huán)境和條件不同。（2）方法III的步驟步驟1、確定跟蹤系統(tǒng)中的單元和器件的現(xiàn)場故障數(shù)(ｆ）和全部工作時(shí)間（ｔ)步驟2、如果采用方法IIＩｂ或IIIｃ,則要確定工作溫度因子和步驟3、如果表1１－1給出了利用方法I預(yù)計(jì)單元可靠性所需的一般故障率數(shù)據(jù)，則按以下步驟計(jì)算（1）對(duì)于方法IIＩa和IIIb：可以采用方法I中的情況1或情況3來計(jì)算，除非用戶有特殊要求.(２）對(duì)于方法ＩIIc：采用方法Ｉ中的情況３來計(jì)算。步驟4、當(dāng)跟蹤單元同目標(biāo)單元不同時(shí)，并且表１1—１給出了方法I所需的一般故障率數(shù)據(jù)，則計(jì)算步驟5、計(jì)算修正值V:1。0方法IＩIaV＝方法ＩＩIb方法ＩＩIｃ步驟6、計(jì)算方法IIＩ的故障率如果無法獲得，方法IIIa和方法IIIb的故障率預(yù)計(jì)值可以按下式計(jì)算:其中主要參數(shù)的含義和算法:-對(duì)于一個(gè)主單元，是指方法I的穩(wěn)態(tài)故障率預(yù)計(jì)值。對(duì)于一個(gè)主器件，是指方法I的穩(wěn)態(tài)故障率預(yù)計(jì)值乘以環(huán)境因子。對(duì)于主系統(tǒng):-對(duì)于一個(gè)主單元－對(duì)于一個(gè)主器件－對(duì)于一個(gè)被跟蹤單元(當(dāng)其與主單元不同時(shí)）,是指采用方法Ｉ,情況3預(yù)計(jì)的穩(wěn)態(tài)故障率：其中是采用方法I，情況3預(yù)計(jì)的被跟蹤單元的穩(wěn)態(tài)故障率?！捎梅椒↖II得到的第i個(gè)器件的故障率預(yù)計(jì)值-采用方法IＩI得到的單元故障率預(yù)計(jì)值-采用方法ＩII得到的單元或器件級(jí)故障率預(yù)計(jì)值。－表1１－７中的溫度系數(shù).對(duì)于器件，采用表1１-1中的溫度應(yīng)力曲線;對(duì)于單元,采用溫度應(yīng)力曲線７。(可差表獲得）U—觀測(cè)到ｆ?zhèn)€故障的情況下，置信度在95%以上的泊松分布變量。（可查表獲得)(注：以下表格下面的序號(hào)中,前面的序號(hào)為在本文中的編號(hào),后面的序號(hào)是對(duì)應(yīng)原文的編號(hào)。)器件可靠性預(yù)計(jì)表情況1或2—－黑盒預(yù)計(jì)（50％應(yīng)力，溫度為４0，無器件老化試驗(yàn)）日期第頁共頁單元生產(chǎn)廠家器件類型＊器件編號(hào)電路符號(hào)數(shù)量（Nｊ)故障**率（）質(zhì)量因子()整個(gè)器件的故障率（)（f）合計(jì)總和=*相似器件有著相同的故障率,基礎(chǔ)器件數(shù)和質(zhì)量因子可以綜合并加入到一行中。器件描述應(yīng)充分，以證實(shí)故障率的分配的正確性。＊*故障率來自于表1１-1。如果器件預(yù)計(jì)采用了方法ＩI,就可以替代表9（）中的故障率。1表1方法Ｉ－器件可靠性預(yù)計(jì),情況1或2（表２)單元可靠性預(yù)計(jì)表情況1－黑盒預(yù)計(jì)（50％應(yīng)力,溫度為４0℃，單元/系統(tǒng)的老化時(shí)間＜1小時(shí)，無器件級(jí)老化）日期第頁共頁產(chǎn)品Ｒev生產(chǎn)廠家單元名稱單元數(shù)量維修級(jí)別穩(wěn)態(tài)故障率(見表2)（FIＴs）如單元采用方法II（見表１0)第一年累積值工廠級(jí)維修現(xiàn)場級(jí)維修其它４４4４４4444444４４4444４4表２方法I—單元可靠性預(yù)計(jì)，情況1（表３)單元可靠性預(yù)計(jì)表情況2—-黑盒預(yù)計(jì)（50％應(yīng)力，溫度為40，無器件級(jí)老化,單元/系統(tǒng)級(jí)老化時(shí)間＞1ｈ)日期第頁共頁產(chǎn)品Rev生產(chǎn)廠家單元名稱單元數(shù)量維修級(jí)別工廠級(jí)維修現(xiàn)場級(jí)維修其它單元老化溫度加速因子時(shí)間系統(tǒng)老化溫度加速因子時(shí)間有效的老化時(shí)間第一年累積值（表1１—9)(表2)當(dāng)單元采用方法IＩ時(shí),由表１2注釋表3方法I－單元可靠性預(yù)計(jì)，情況2(表4)器件可靠性預(yù)計(jì)表(一般情況3－包括有限應(yīng)力）日期第頁共頁單元生產(chǎn)廠家器件類型器件數(shù)量電路符號(hào)數(shù)量(a）通用故障率(b)質(zhì)量因子（c）應(yīng)力因子(d）溫度因子（ｅ)器件數(shù)量×器件故障率(f）=(ａ）×（b)×（c）×（d）×(e）(f）器件老化溫度加速因子（g）時(shí)間(h)單元老化溫度加速因子（ｉ）時(shí)間（j)系統(tǒng)老化溫度加速因子（k）時(shí)間（m)早期壽命溫度因子(n)(o)＝1000/［(ｄ）×(e)]（ｏ）（p)=(g)×(ｈ）＋（i）×（ｊ）+(k）×(m)（ｐ)有效老化時(shí)間：(p)／［（ｄ)×（n）］（ｑ）（1)當(dāng)（q）（ｏ)（r)=1（ｒ）（2）當(dāng)(q）(o）-８760查表11-9中的(ｑ)值(s）（r）=（s)/[(ｄ）×(e)］(ｒ）(3)否則，查表11-９中的（p)值（ｔ）（ｒ）=［(t）-1］/[(d）×(ｅ)]＋１(ｒ）(u)=（r）×（f）(u）故障率由表11－9得到。當(dāng)采用方法IＩ時(shí)，采用表１1的（p)表4方法I器件可靠性預(yù)計(jì)一般情況單元可靠性預(yù)計(jì)表(一般情況-包括有限應(yīng)力）日期第頁共頁產(chǎn)品Rｅv生產(chǎn)廠家單元名稱單元數(shù)量維修級(jí)別工廠級(jí)維修現(xiàn)場級(jí)維修其它由表5：（u）之和(u)由表5:（f)之和（f）環(huán)境因子第一年累積值=（u)/（f）如果單元采用了方法IＩ，由表12得：注釋表5方法Ｉ－單元可靠性預(yù)計(jì),一般情況（表6)器件可靠性預(yù)計(jì)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)表情況L-1器件實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)(無前期老化)日期第頁共頁單元生產(chǎn)廠家器件類型器件編號(hào)電路符號(hào)試驗(yàn)時(shí)間(a）實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)溫度加速因子(b）有效試驗(yàn)時(shí)間（c）=(a)×（b)（c）試驗(yàn)的器件樣本數(shù)(ｄ)出現(xiàn)的故障數(shù)n（ｅ)故障率（ｆ）質(zhì)量因子（g)（1）(c）1０，000（h）=（２)（c）>１０,000(h)=(ｈ）(i)基本故障率（j）=[２＋（e)]/（i)（j)備注表6方法IＩ—器件可靠性預(yù)計(jì),情況L－１(表9)單元可靠性預(yù)計(jì)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)表情況Ｌ－2單元實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，無前期單元/器件老化日期第頁共頁單元生產(chǎn)廠家器件類型器件編號(hào)維修級(jí)別工廠級(jí)維修現(xiàn)場級(jí)維修其它試驗(yàn)時(shí)間(a）實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)溫度加速因子(b)工作溫度加速因子（c）有效試驗(yàn)時(shí)間(e）＝(a）×(ｂ）(ｅ)出現(xiàn)的故障數(shù)n（ｆ)穩(wěn)態(tài)故障率(g)環(huán)境因子（ｈ）故障率(i）＝（ｇ）/［(h）（c)]（i)單元試驗(yàn)樣本數(shù)（ｊ)（１）(e）〈10，00０（２)(e)〉10，000(ｋ)（m)基本故障率(ｐ)＝［2+（f)］/(m)(n)方法II的穩(wěn)態(tài)故障率(ｐ)＝(ｈ）×(n）×（c）（p）備注表7方法II－單元可靠性預(yù)計(jì),情況Ｌ—2（表１０)器件可靠性預(yù)計(jì)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)表情況L—3器件實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)(器件已經(jīng)過老化)日期第頁共頁單元生產(chǎn)廠家器件名稱器件編號(hào)電路符號(hào)故障率(a）質(zhì)量因子（b）器件老化溫度加速因子（ｃ)時(shí)間（ｄ)有效老化時(shí)間（c)×（d）（ｅ）實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)溫度加速因子（f）試驗(yàn)時(shí)間(ｇ)工作溫度加速因子（g)器件的試驗(yàn)樣本數(shù)(ｈ）出現(xiàn)的故障數(shù)n(i）有效試驗(yàn)時(shí)間(ｊ）＝（f）×（g）(j)（ｋ)=(e)＋（j)(k)重量因子W(1)(k)10，00０（2）（k)>10,０００且（3)(e)>1０，０00（m)=（j）/４(m）(n)方法ＩＩ的穩(wěn)態(tài)故障率（p)=［2＋（ｉ）］/(n)(p)備注表8方法IＩ—器件可靠性預(yù)計(jì),情況L－3(表１1）單元可靠性預(yù)計(jì)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)表情況L—4器件實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)（器件已經(jīng)過老化)日期第頁共頁單元生產(chǎn)廠家器件名稱器件編號(hào)維修級(jí)別:工廠級(jí)維修現(xiàn)場級(jí)維修其它單元老化溫度加速因子時(shí)間器件老化有效老化時(shí)間(a)=+（a）實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)溫度加速因子（b)試驗(yàn)時(shí)間(c）有效試驗(yàn)時(shí)間(d)=（ｂ)×(c）（d）出現(xiàn)的故障數(shù)n（e)穩(wěn)態(tài)故障率(f）溫度因子（g)環(huán)境因子(h)故障率（ｉ)=（f)/［(g）×（h）](i）單元試驗(yàn)的樣本數(shù)(ｊ)輸入（k)（ｉ）=（ａ）＋（d)（l）（1)(i)＜10，0００（２）(ｉ）〉1０，０00且(3）（a）〉10,000（m)=（d）／4(m）（n）=2／（i)+(ｊ）×（k）×（m）(n)基本故障率(p)=[2+(e)]／（ａ）(o）方法IＩ的穩(wěn)態(tài)故障率（q）＝(ｈ）×（ｐ）×(ｇ)(p)備注表9方法IＩ－器件可靠性預(yù)計(jì)，情況L－4（表12)BELLCＯRE預(yù)計(jì)法附表表11-1器件故障率（1／16）微處理器的等級(jí)和相應(yīng)復(fù)雜度微處理器內(nèi)部總線位寬復(fù)雜度A級(jí)（4004)４－Bit2，３00晶體管數(shù)B級(jí)(８０8５)Ｃ級(jí)（8086）2９，000晶體管數(shù)D級(jí)（8０88）1６—Bit２9,000晶體管數(shù)1級(jí)（８0１86）2級(jí)(8０286）16—Ｂｉt13４,0０0晶體管數(shù)3級(jí)（80386)32—Bｉt2７５,0０0晶體管數(shù)4級(jí)(８04８６）3２-Bｉt晶體管數(shù)5級(jí)(Ｐentiｕm)32-Ｂｉt晶體管數(shù)6級(jí)７級(jí)表1１－1器件故障率(2/16)器件類型雙極型ＮＭＯＳCMＯS故障率溫度應(yīng)力(表１1－7)故障率溫度應(yīng)力（表11—７)故障率溫度應(yīng)力（表１1—7)數(shù)字集成電路規(guī)模標(biāo)稱值1—2０門１521-５04051—10０80１0１-50０４00501-100０８001０0１－2００0160020０1-30００2500３001－5000400050０１—７50065007501—1０0009０00１00０1-1５００0300０150０1－20０00800０200０1－３000０5０00３０001-5000０400002162２６236296３363９6４２６47652656６61６６5670６77627８2９830８39８４5852８5８865８7387988６８９３810０8１１08158１581581７81８8１98208２18２282３82482582６8278微處理器規(guī)模標(biāo)稱值1—20門１5２1-5０40５１-100８010１—５０0400501-10008001001－2000１60020０1-３00０２50０30０１—50004０0050０1—7５0065007５01－10００09000１0001—1５0001３00０150０1-200０018０00２0001-3000０2５０003００01—50000４000０1061１６１1614６１6619621６246２662８６3163３6366４06318３3835８508６08７5886８100８11781308１４７8164818382１3815８15８15８178188１9820821８2２82３8２４8258268278１.表11－1中所有的集成電路的故障率是在質(zhì)量等級(jí)為II級(jí)下的值，為區(qū)分密封和非密封兩種情況，應(yīng)采用不同的質(zhì)量因子(見表11-4）。表11—１中給出的基本故障率適用于傳統(tǒng)(過孔)和表面貼技術(shù)(見６.6章)２。故障率單位為小時(shí).3.門數(shù)為器件電路圖中的邏輯門數(shù)4。微處理器包括與其相關(guān)的外圍電路表11-１器件故障率（3/１６）器件類型故障率（表1１—7)模擬集成電路規(guī)模標(biāo)稱值1—32晶體管20晶體管33—907091－1701５017１-26020０2６１-360３0０3６１—47045047１—5905505９1-7２０7００７２1—860８00199３3９46952９６2９７49８199０9９５９混合微電路見表11－2１.表11-1中的故障率都是在質(zhì)量等級(jí)II級(jí)(見１1—４）下的值。表11—1中給出的基本故障率適用于傳統(tǒng)的(過孔)和表面貼工藝（見６.6章）2.故障率單位為小時(shí)。表11—１器件故障率（4/1６)器件類型雙極型ＮMOＳＣＭOS故障率溫度應(yīng)力（表11－7）故障率溫度應(yīng)力（表11－7)故障率溫度應(yīng)力（表11—7）RAM規(guī)模標(biāo)稱值1—320比特256比特３21－576５12577—11２0１K１1２1-22402Ｋ２241-50０04K５001-11000８K1１001-1７00０１6Ｋ17001—3８000３2K3８001－７400０６4K7400１—１５0，００0128K150，001—３00,00０256Ｋ30０，0０１－600，０00512K6００，００１—１，２00，00０1０24K1,200，０0１-2,４00，00020４8K２，400,０01—4，８０0,0004096K靜態(tài)197227２77３4743６5５６7１6926119６155６2016２61633964４1657３6靜態(tài)1５9179２09２49309379459579７1８8881108138817２８21５826８8靜態(tài)1391591792０924９299３5９4295０96１８7３888810６812881５58規(guī)模標(biāo)稱值1－320比特2５6比特３２1-５７6512577-11201K1121—224０2K2２４1－5００04K5０01-110０08K11０01—17０0016Ｋ1700１—3800032Ｋ38001-7400０64K７4001—１５0，000128K15０,001—300,０0０256K300，001－600,000512K６00，０0１—1，200，000102４K１，2０0，0０1－2，4００,000２048K２，400,０01—4，８0０，000409６K4，8０0，0０1—9，６00,00081９２Ｋ9，６00,００1—19，2０0，000163８3Ｋ1９,200，001-３8，４00，00０32７68K動(dòng)態(tài)1４9149１59169１79１9９2０92２923８258278３08３283483７8４０8４3８4７8動(dòng)態(tài)14９149１5916917919920922９238２582783083283483７84084384７８注：１。表11-1中所有的集成電路的故障率是在質(zhì)量等級(jí)為II級(jí)情況下的值.對(duì)于密封的和非密封的其質(zhì)量因子應(yīng)取不同的值（見表11-４)2.故障率的單位為小時(shí)表11－1器件故障率（５/16)門陣列，可編程邏輯陣列（ＰAL）1.確定電路的數(shù)字部分所用的門數(shù)２。確定電路的模擬部分所用的晶體管數(shù)3.根據(jù)前兩步確定的門數(shù)和晶體管數(shù)查數(shù)字IC和線性器件的故障率４。將第三步中確定的故障率求和溫度應(yīng)力曲線:一個(gè)數(shù)字IC的溫度曲線是根據(jù)在第一步中確定的門數(shù)定的.表1１-1器件故障率（6／16）器件類型雙極型NMＯSCMＯS故障率溫度應(yīng)力（表11—7)故障率溫度應(yīng)力（表11—7）故障率溫度應(yīng)力（表1１-7)ROMS，PROMS,EPROＭS規(guī)模標(biāo)稱值１－320比特25６比特321-5７65１２57７—1１20１K１121-22402Ｋ２24１-5０００４Ｋ50０1-110０08Ｋ1１001—1700016K1700１－3800032K380０1－74００06４K７4001－150,00０１28Ｋ1５0，0０1-300，００0256K300,０0１—600，0005１2K600，001—1，20０，0001０24K１,２00，001—2，400，000２0４８K2，４００，001-４，８00,00０4096K56667610６15624６４16696１1９620７6３60６62861０９6６１9126３338610911９129149１691992３９2793２103８1045１0５310６3107５１0891０1２913９1４９１79１99２392７931937１０４310５1106０１071108410９910表11－1器件故障率（7/16）器件類型模型數(shù)字ＩＣ雙極型NMOＳＣMＯＳ微處理器雙極型NMOSCＭOS靜態(tài)RＡM雙極型NMOSCMOS動(dòng)態(tài)RＡMNMＯSCMOSＲＯM/PROM/ＥPRＯM雙極型NMOSＣMＯS模擬IＣ其中：—故障率G-門數(shù)Ｂ－千比特?cái)?shù)T—晶體管數(shù)一個(gè)微控制器的故障率是通過微處理器及其包含的RAM的故障率的累加來得到的．表１1—1器件故障率（８/１6)器件類型故障率溫度應(yīng)力（表11—7）備注光電器件光纖激光模塊非受控環(huán)境受控環(huán)境光纖指示燈模塊非受控環(huán)境受控環(huán)境光纖檢測(cè)模塊非受控環(huán)境受控環(huán)境光纖聯(lián)結(jié)器非受控環(huán)境受控環(huán)境WDＭ非受控環(huán)境受控環(huán)境光隔離器光過濾器其它光器件ＬＥＤ/LCD顯示光感電晶體光電二極管單一隔離器光電二極管檢測(cè)器光感電晶體檢測(cè)器光敏電阻450045０01100２4０１400500１1001８０15005503004５00３6015101520７７88１010555510510１0101０1０10見下面的說明同上同上同上同上同上同上同上同上同上同上同上說明：本標(biāo)準(zhǔn)中，模塊的定義為：一個(gè)包括光二極管／LEＤ檢測(cè)器和簡易的電連接和光聯(lián)結(jié)的小的電路單元.只有質(zhì)量等級(jí)為III的光電器件才能用于主要的網(wǎng)絡(luò)中。只有密封的光纖器件才能用于主要網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品中的激光模塊,LＥD模塊和檢測(cè)器模塊。質(zhì)量等級(jí)IＩＩ的影響已經(jīng)包含在這里的故障率中．非受控環(huán)境的環(huán)境因子應(yīng)?。?．0.非密封的和低質(zhì)量的器件比采用表11—4中的器件質(zhì)量因子預(yù)計(jì)的器件具有更高的故障率.如果模塊包含有其它電子器件或混合器件（如激光模塊中的激光驅(qū)動(dòng)和檢測(cè)器模塊中的放大器件）,在此可以采用其它來源的故障率數(shù)據(jù).另外，不同的供應(yīng)商,其器件的故障率會(huì)顯著不同．貝爾簡易預(yù)計(jì)這些器件的可靠性時(shí),采用現(xiàn)場和試驗(yàn)室數(shù)據(jù)作為補(bǔ)充.表１1—1器件故障率(9/16）器件類型故障率溫度應(yīng)力(表11-7）備注雙重隔離器光電二極管檢測(cè)器光電晶體管檢測(cè)器光敏電阻數(shù)碼管1位字符1位字符w/邏輯2位字符2位字符w／邏輯3位字符3位字符w/邏輯4位字符５位字符６位字符7位字符8位字符9位字符10位字符20304０2０3０３0４04０50４5505０556065701010101０101０101０１01010１010101010表11－１器件故障率（10／16）器件類型故障率溫度應(yīng)力(表11－７)電應(yīng)力（表1１—６)備注晶體管硅NＰN0.6-6Ｗ>6WPNP0.6—6W＞6W鍺ＮPＮ0．6－６W>6WPNP0.6-6W〉6W場效應(yīng)硅線性開關(guān)高頻GaＡs低噪聲（)驅(qū)動(dòng)器（）單結(jié)微波脈沖放大連續(xù)波形46104610609０15０203055４02０１701０07００１8011０0２200444444４4４４44４4444477Ｅ，E，E，Ｅ,E,E，E，Ｅ，Ｅ，EＥEEEＥEEEＥE第一個(gè)曲線為工作功率/額定功率,第二個(gè)曲線為工作電壓/額定電壓。當(dāng)同時(shí)采用這兩個(gè)應(yīng)力曲線時(shí),也要相應(yīng)考慮兩個(gè)應(yīng)力因子。例如，如果一個(gè)硅晶體管（NPN，０．6－6。０W）工作時(shí)功率P=４０%，電壓V＝６０%，電應(yīng)力則為:0．8×13=１．04。表１1-1器件故障率(11/16)器件類型故障率溫度應(yīng)力(表１1-７)電應(yīng)力（表1１—６）備注二極管硅一般功能〈1ＡMＰ1－20AＭP〉２0AＭＰ微波檢測(cè)微波混頻鍺一般功能＜1AMP1—2０AMP>20AＭP微波檢測(cè)微波混頻電壓整流０.6－1。5Ｗ〉1.5W晶閘管＞1AMP變?nèi)?階躍,隧道變?nèi)?硅橋變?nèi)?，金屬氧化?69１０0150123０12027050０369１22５201０10４4４3３88８8８３334433３F,F，Ｆ，ＦFF,F,F,FＦEＥEＦFＨＣＣ第一個(gè)曲線為工作電流/額定電流,第二個(gè)曲線為工作電壓/額定電壓.當(dāng)采用兩個(gè)曲線時(shí)，也要相應(yīng)考慮兩個(gè)應(yīng)力因子．表１1-1器件故障率(12／16)器件類型故障率溫度應(yīng)力（表１１-7）電應(yīng)力（表１1-6）備注電熱調(diào)節(jié)器（熱敏電阻器）Beaｄ—墊片式Ｄｉsk－圓盤式Ｒod—棒式PolyｍｅtricPosiｔiveTemp.Coeｆfｉcieｎt(ＰPTC)Deviｃe-多正極溫度系數(shù)器件固定電阻器（包括SMT)合成電阻器：兆歐>1兆歐薄膜電阻器(碳，氧化物，金屬）兆歐>1兆歐薄膜，電源電阻器（>１W）兆歐>1兆歐線繞，精密電阻器兆歐〉１兆歐線繞,電源,引線安裝電阻器線繞，電源，底盤安裝電阻器4101510140。５3３７１64１10107７77６433112233DDCCAACCDD表１1-1器件故障率(１3/16)器件類型故障率溫度應(yīng)力電應(yīng)力備注可變電阻器非線繞薄膜OHＭ>２00ＫOＨM低精密,碳ＯＨM＞2００KOHＭ精密OHM＞20０KOＨＭTｒｉｍｍeｒOHM〉200KOHM線繞高能OＨM>5KOHMＬeaｄscrew精密OHＭ>100KOHM半精密ＯHM＞5KＯHＭ電阻，網(wǎng)絡(luò)，分立器件電阻,網(wǎng)絡(luò),厚膜或薄膜２5４03５５０25４０２540170２４02５2００350８512０10.53344442２333３344６6BBBＢAAAAＢBCAACC每個(gè)電阻每個(gè)電阻表11-1器件故障率（１４／16）器件類型故障率溫度應(yīng)力(表１1—７）電應(yīng)力（表11-6）備注電容器，分立器件固定紙介紙/塑料塑料云母玻璃陶瓷固體密封膽電解固體非密封膽電解非固體膽電解軸式鋁電解〈４０0uf40０uｆ-1200０uf>1200０ｕf有底盤的鋁電解<400ｕf4０0uf－１2000uｆ>1２0０0uf可變電容器空氣，陶瓷活塞,玻璃真空電容器網(wǎng)絡(luò)10１01１111５7１5254０４０７5１0510８32５22３7７13３3７7777７5352ＪＪＪGGHGGGEＥＥＥEEHJＨI各電容器故障率之和表1１—１器件故障率（15/16)器件類型故障率溫度應(yīng)力電應(yīng)力（表11—6)備注感性元件變壓器小功率脈沖大功率脈沖音頻電源(>1W)射頻線圈負(fù)載線圈電源過濾器固定射頻可變射頻連接器一般功能,電源同軸,電同軸，光多管腳印制電路板矩形IC插座開關(guān)按鈕式撥動(dòng)或滑動(dòng)式旋轉(zhuǎn)式繼電器一般功能繼電器電流接觸器閂鎖繼電器簧片繼電器雙金屬熱繼電器水銀溫度繼電器固態(tài)繼電器轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備鼓風(fēng)機(jī)馬達(dá)風(fēng)扇設(shè)備（直徑〈6'＇)風(fēng)扇馬達(dá)〈1/3HP4197１９307190．５150。51000．20．20．20.210101570270705０50５02５2000500100503３33333３3777７77７77７3333３3３CCＣCCCCCCC每個(gè)管腳每個(gè)管腳每個(gè)管腳每個(gè)管腳每個(gè)管腳每個(gè)管腳每對(duì)加5每對(duì)加5每對(duì)加5開關(guān)的接觸對(duì)數(shù)等于n×m，其中ｎ等于電極數(shù)，m等于發(fā)射極數(shù).例如，一個(gè)單一電極，雙發(fā)射極（SPDＴ）有1×2=2個(gè)接觸對(duì)。表11-1器件故障率（16/16）器件類型故障率備注可變器件回旋裝置振動(dòng)器60Hz１2０Ｈz400Hｚ陶瓷共振器石英晶體晶振石英控制的電壓控制的斷路器保護(hù)用斷路器電源開關(guān)用斷路器保險(xiǎn)絲>3０A燈氖燈白熾燈5VDC12VDC４８VDC計(jì)量器加熱器(水晶爐)微波器件同軸波導(dǎo)負(fù)載衰減器固定的可變的固定器件方向連接器固定StuｂsCavｉｔieｓ可變器件調(diào)諧Stuｂs調(diào)諧Cａvitiesferrｉte器件(傳輸）fｅrｒite器件（接收）熱－電冷卻器(〈２Ｗ)延遲線電池鎳鎘電池鋰電池50，０00１5，０0020，0００40，000２５２560601７０１70０51０200１40042004300300100０1510101０1０101001002001005001０0100150加熱器的值來源于MIL-ＨDＢK-21７B晶振是溫度補(bǔ)償型的。表11-3器件質(zhì)量等級(jí)劃分質(zhì)量等級(jí)0這一級(jí)別是指那些經(jīng)返工、修改、搶修的商用器件，在生產(chǎn)過程中沒有進(jìn)行質(zhì)量認(rèn)證、控制，主要的設(shè)備生產(chǎn)廠家或其設(shè)計(jì)或生產(chǎn)承包商沒有建立一個(gè)有效的反饋和糾正措施系統(tǒng)。然而，為確保器件滿足設(shè)計(jì)應(yīng)用而采取了相應(yīng)的步驟.質(zhì)量等級(jí)I:這一級(jí)別是指商用的器件，其獲得和使用沒有經(jīng)過設(shè)備生產(chǎn)廠家全面的器件質(zhì)量認(rèn)證和控制。但是，（a）為確保器件滿足設(shè)計(jì)應(yīng)用和生產(chǎn)過程而采取了相應(yīng)的步驟，(b）建立了一個(gè)有效的信息反饋和糾正措施系統(tǒng)以快速的定位和解決生產(chǎn)和現(xiàn)場中的問題。質(zhì)量等級(jí)ＩI:這一級(jí)別的器件需滿足等級(jí)Ｉ中的(ａ）和（ｂ）,以及下面的要求：(ｃ）銷售說明書中必須明確地說明器件主要特性（電特性、機(jī)械特性、熱特性以及環(huán)境特性等)和可接受的質(zhì)量等級(jí)（如：ＡQLs，DPＭs等)(ｄ)器件或器件生產(chǎn)商必須是在優(yōu)選器件或生產(chǎn)商清單上的(器件認(rèn)證必須包括壽命和使用期限試驗(yàn))（e)質(zhì)量控制：設(shè)備供應(yīng)商或器件供應(yīng)商必須進(jìn)行了充分的AＱＬs/DＰMs以確保持續(xù)的質(zhì)量水平。質(zhì)量等級(jí)IＩI:這一級(jí)別的器件是指滿足質(zhì)量等級(jí)Ｉ和ＩI中從（a）到（ｅ)以及如下的要求的器件：(f)器件系列必須要有周期性的重新質(zhì)量認(rèn)證(ｇ），質(zhì)量控制必須包括壽命周期早期的100％的篩選（溫度循環(huán)或老化）可靠性控制，（ｈ)必須進(jìn)行老化篩選，且要明確可接受的缺陷數(shù)，并且不能超過２％，（i)器件或設(shè)備供應(yīng)商必須進(jìn)行持續(xù)的可靠性增長表１1—4器件質(zhì)量因子質(zhì)量等級(jí)半導(dǎo)體器件(分立器件或集成電路)所有其它器件密封的非密封的０66６Ｉ333ＩI111III0。９0.90.９表11-1描述了每一種器件適用的曲線，當(dāng)沒有給出曲線時(shí),因子可以定為1。0.應(yīng)力百分比等于使用電壓與額定電壓之比乘以10０。電流和功率的計(jì)算過程同此類似.不同類型的單元的比率可以如下計(jì)算：電容——-使用的直流電壓與交流峰值電壓之和／額定電壓固定電阻－－—使用功率/額定功率可變電阻—－-/全部阻值/額定功率連接器，開關(guān)－－-接觸電流/額定電流(根據(jù)不同的負(fù)載確定，如阻性,感性以及指示燈）一般功用的晶閘管—平均前向電流/額定前向電流齊納二極管—－實(shí)際齊納電流或功率/額定齊納電流或功率變?nèi)荨㈦A躍、－實(shí)際耗散功率/額定功率隧道二極管晶體管—耗散功率／額定功率表1１-6中給出的應(yīng)力因子是電應(yīng)力對(duì)不同類型器件的影響和在任何特殊條件下的應(yīng)力值的函數(shù)。當(dāng)器件工作在一般工作條件下時(shí)，應(yīng)力值是變化的,則采用應(yīng)力的平均值。當(dāng)器件的工作應(yīng)力為兩個(gè)時(shí)，則要考慮兩個(gè)應(yīng)力因子。注：這里所說的“額定值”是指生產(chǎn)廠家在進(jìn)行任何溫度降額后的最大或最小值。表１1-5應(yīng)力等級(jí)的確定表１1—6應(yīng)力因子（）應(yīng)力%電子應(yīng)力曲線ABＣDＥFGHＩJＫ１０2０3０４0506０7０８０90０．80。80。9０。911。1１。１1.21．３０.7０。80。80．91１．11。２1．３１.４0.６0。70．80。911．１1.31．5１.７０。50.6０。70.811。２1。５1.82．１0.40.50.６0。81１.31．62．12．60.30.4０。60。81１.３1．82．43。20．２0．３0。50．711。422。94．10．2０.30.４0．7１1。5２。33。４５。２０.20。30。40.６11.6２.546．30．1０。20。30．611。83。35。9１0。６111111。11．11。２1．３注：應(yīng)力因子由下式給出：其中：Ｐ1—--—使用應(yīng)力百分比P0--－—參考應(yīng)力（50％)ｍ—--—調(diào)整參數(shù)曲線AＢＣDＥFＧHIJKＭ0.0060.０0９0．013０.01９0。0240．02９0.0350.０41０．04６0.０5９0.００6對(duì)于曲線Ｋ,當(dāng)p１＜50％時(shí),=1表11—7溫度因子(1/2)對(duì)于長期的故障率，請(qǐng)參見表11-1以確定適當(dāng)?shù)臏囟葢?yīng)力曲線。工作環(huán)境溫度溫度應(yīng)力曲線1２34567８９1030３13233341１1110。90。90．90.9０。90。9０.9０．90。９0.90．80.80.8０。９0．90。70。７0。80。8０.８0．70。７0．7０。70.80.60。60。6０.７０．7０．６０．6０．6０.