可靠性鉴定试验指南知识分享.doc

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1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。可靠性鉴定试验指南-Q/ZX深圳市中兴通讯股份有限公司企业标准(可靠性技术标准)Q/ZX23.002-1999可靠性鉴定试验指南1999-08-26发布1999-09-01实施深圳市中兴通讯股份有限公司发布-前言本标准规范了产品的的可靠性鉴定试验(寿命为指数分布的产品)所进行的工作，并提出了相关工作的方法。作为各相关部门进行可靠性鉴定试验的主要依据之一，在具体工作中可以根据情况参照进行。本标准由Q/ZX23.002-1998修订而成，针对原标准中的加速系数的计算作了详细的说明，规定了试验报告的形式和内容

2、。本标准自实施之日起代替Q/ZX23.002-1998。本标准由深圳市中兴通讯股份有限公司质量企划中心可靠性部提出，技术中心技术管理部归口。本标准起草部门：质量企划中心可靠性部。本标准主要起草人：林国勇。本标准于1998年6月首次发布，于1999年8月第一次修订。Q/ZX23.002-1999深圳市中兴通讯股份有限公司企业标准（可靠性技术标准）可靠性鉴定试验指南Q/ZX23.0021999代替Q/ZX23.00219981范围本标准规定了深圳市中兴通讯股份有限公司产品可靠性鉴定试验(寿命为指数分布的产品)的方法和要求。本标准适用于深圳市中兴通讯股份有限公司的电子产品的可靠性鉴定试验。注：从理论

3、上说，包含未筛选剔除早期故障的产品寿命不是指数分布，因此使用本指南的产品应经过较严格的筛选才投入试验。2引用标准GJB451-1990可靠性维修性术语（MILSTD721C）GJB813-1990可靠性模型的建立与可靠性预计（MILSTD756B）GJB899-1992可靠性鉴定与验收试验（MILSTD781D及MILHDBK781）GJB/Z299B-1997电子设备可靠性预计手册（MILSTD217F）YD282-1982邮电通信设备可靠性通用试验方法。YD/T642-1993载波通信设备可靠性指标及试验方法。3定义本标准采用下列定义。3.1可靠性试验（reliabilitytest）为分

4、析、评价产品的可靠性而进行的试验。3.2可靠性鉴定试验（reliabilitycompliancetest）为确定产品可靠性与设计要求可靠性的一致性，用有代表性的产品在规定条件下所作的试验，并以此作为批准定型的依据及主要设计、工艺更改的鉴定。3.3定时截尾试验达到规定的累计试验时间就截止的试验。3.4截尾序贯试验在试验过程中，将累计的相关试验时间和累积的相关失效数与规定的判断接收、拒收或继续试验的标准进行比较，作出判决。3.5环境应力筛选（EnvironmentalStressScreening）是在电子产品上施加随机振动及温度循环等应力，以鉴别和剔除产品工艺和元件引起的早期故障的一种工序或方

5、法，简称ESS。3.6试验剖面（testingprofile）可靠性试验所用各种试验条件（工作条件与环境条件）的组合顺序。在试验剖面的一个周期内，应明确诸工作条件。环境条件存在于哪一段时间区间内及它们之间的相互关系。3.7关联故障（relevantfailure）及非关联故障（nonrelevantfailure）已经证实是未按规定的条件使用而引起的故障，或是已经证实仅属某项将不采用的设计所引起的故障叫“非关联故障”；否则叫“关联故障”。关联故障用来评估产品的可靠性，包括：a） 设计或工艺故障，即由于产品或零部件设计缺陷或工艺不可靠造成的故障。例如电路在规定容许的高温下性能漂移超过容许限，电装

6、的焊点虚焊等等；b） 零部件故障，即由于零部件故障引起的产品故障。例如CMOS电路由于闩锁效应使电路不能完成规定功能等等。在可靠性试验中，如果有几个相同型号的元器件一起出故障，如果判定它们不是从属故障，则应算作出现了几个独立的关联故障；c） 耗损零件故障，某些有规定使用寿命的零件，例如磁控管，如果试验前已明确使用寿命，在试验中，在使用寿命期间出现故障算关联故障（在使用寿命期后出现故障是非关联故障）；d） 多重故障。如果在可靠性试验中有多种零件一起出故障，如能判定其中任一个零件的故障均能独立地阻碍产品正常工作，则每个故障应计为关联故障；e） 间歇故障（有时是瞬间故障）。任一产品的间歇故障在第一次

7、出现时应算作关联故障，但在产品同一部位相继出现的同一间歇故障不应把关联故障重复计数；f） BITE（机内测试设备）故障。BITE的每一次虚警，如果是独立的应计为一个关联故障。注:对于可靠性试验中出现的关联故障，如果采取了有效的针对性纠正措施，试验证明措施已消除了这种故障，则可不算关联故障。3.8预计值（preview）P是产品研制中按照设备的设计使用环境，用可靠性预计的方法确定的MTBF值。3.9门限值（threshold）T是产品达到的使用指标。它能满足产品的使用需求，它是确定最低可接受值的依据。注:可信性指标应根据产品的类型在论证时提出目标值和门限值。3.10规定值（specifiedva

8、lue）0是合同和研制任务书中规定的期望产品达到的合同指标。它是承制方进行可信性设计的依据。3.11最低可接受值（minimumacceptablevalue）1是合同和研制任务书中规定的产品必须达到的合同指标，它是考核和验证的依据。注:应在制订合同和研制任务书时，提出可信性指标规定值和最低可接受值。3.12点估计值根据对产品的样本试验后观测得到的样本值，估计出总体参数的某个具体值，称为点估计值。它是某一个试验的统计值，对于电子产品，其寿命服从指数分布。=T/r=（1/r）ti+(n-r)trr故障数；T总试验时间ti第i个产品故障前的工作时间；tr第r个故障发生的时间（即定数截尾时间），如果

9、是定时截尾试验，则用t0替代ti；n样本数。3.13温度加速系数（temperatureaccretionfactor）设某产品于温度T1下的故障率为1，在温度T2下的故障率为2，则温度T2下对温度T1的故障率加速系数为AT=2/1如今T1为常温标准值为25，此时的最低可接受值为1，则于环境温度为T2时的最低可接受值应为1/AT由于产品各元器件的激活能不同，结温不同，应分别计算后综合出产品的加速系数，产品以可靠性预计得加速系数后修正为宜。3.14接收概率（probabilityofacceptance）具有一定质量的批，按给定的抽样方案接收的概率。3.15拒收概率（probabilityofr

10、ejection）具有一定质量的批，按给定的抽样方案拒收的概率。3.16极限质量（limitingquality）比极限质量更差的质量水平是不能接收的。因此，极限质量是能接受的质量水平的极限值。3.17使用方风险（consumersrisk）,记为当产品的质量水平为极限质量时，产品被接收的概率。注:比极限质量再差一点的批产品是不能接受的，所以必须相应的接受概率比较小，但因OC曲线是连续的，所以极限质量点的接收概率L（1）也应比较小的，它是比1更差的批产品被接收概率的上限。3.18可接收质量水平（acceptablequalitylevel）,记为AQL当产品的质量水平为可接受质量水平时，批产品

11、以高概率被接收，如以平均寿命为质量指标，则可接受质量水平记为0。3.19生产方风险（producersrisk）,记为当产品的质量水平为可接受质量水平时，产品被拒收的概率。注:生产方从生产成本等各方面权衡后，选定一个生产方认为可接受的质量水平0，它不一定是目标值。可接收质量水平点0的接收概率L（0）是较高的，即1-L（0）=是较低的。3.20鉴别比（discriminationratio）,记为d0与1之比，d=0/1。4技术要求4.1前期技术要求4.1.1电子元器件均符合设计要求的质量等级，规定元器件的筛选测试均已通过。4.1.2电子产品在进行可靠性鉴定试验之前，必须经过可靠性试验，暴露出设

12、计、工艺、生产、管理中的可靠性薄弱环节，并采取必要的纠正措施；或者已确定电子产品在可靠性试验中发现的所有故障已经解决并得到改正。4.1.3元器件（或单板/组件）必须100经过高温加电老炼，对暴露出来的早期故障率高的批次性元器件已采取纠正措施。4.1.4产品单板/组件（或整机）应经过ESS，对暴露出来的系统性、批次性可靠性缺陷已采取纠正措施。（对决定采取但还来不及采取的措施列单说明）对暴露出来的偶然性可靠性缺陷已予补救。对进行ESS的时间不计入鉴定试验的总时间内。4.1.5通过产品的可靠性预计提供产品在常温T0下的故障率0及在高温环境温度T之下的故障率T，得到故障率加速系数At=T/0。4.2在

13、可靠性鉴定试验中试验的应力等级可靠性鉴定试验在高温环境通电进行。4.2.1电应力产品所加的电应力应分为三个工作电压，拉偏高电压、拉偏低电压和典型工作电压。时间的选取一般拉偏时间分别为25%，鉴定试验可按照如下的方案顺序调整电压：典型工作电压拉偏高电压拉偏低电压典型工作电压。时间的分配可以为：25%25%25%25%。在整个鉴定试验的过程中，产品的负载和使用应为典型的运行状态。4.2.2温度应力选定的高温环境温度可为：452，552，702也可以选其它温度，但以不引起新故障机理为限。4.3在高温环境通电试验的累计时间t高的选取t高=t试/AT-t可/ATt试为根据可靠性鉴定试验方案要求的累计试验

14、时间。t可为投入可靠性试验设备中作可靠性试验的产品累计试验时间（不计加速系数）。t高为投入高温环境中作鉴定试验的产品累计试验时间。AT为高温环境的加速系数。AT为进行可靠性试验的加速系数。注:在产品已满足4.1前期技术条件后，可以不进行可靠性试验，此时t可=0,t高=t试/AT。4.4在高温环境中的加速系数的选取由于电子元器件对温度应力均呈现相同的趋向，随温度的升高，元器件的失效率增大，寿命减少。因此在鉴定产品的寿命或者产品的可靠性指标时须先确定在高温环境下的加速系数。对电应力不考虑加速系数。4.4.1对半导体微电路来说，加速系数决定于激活能（Ea）AT=exp(1/T1-1/T2)T1常温（

15、25）+TJ+273T2试验温度+TJ+273TJ最坏情况下的结温，它是相应环境下的器件表面热阻和功耗的发热达到的温度K=0.861710-4eV/度（波尔兹曼常数）Ea激活能（eV）不同的器件激活能不同，结温不同，应分别计算后综合出产品的加速系数。对于产品中使用了不同类型的器件，其温度加速系数不同，一般选取时取加速系数较小的或者其均值来计算。加速系数应与产品应用统计的可靠性指标相对比并予修正。表1是不同微电路的Ea。表1不同微电路的Ea电路Ea（eV）TTL、ASTTL、CML、HTTL、FTTL、DTL、ECL、ALSTTL0.4F、LTTL、STTL0.45BiCMOS、LSTTL0.5

16、TIL、I3L、ISL0.6数字MOS、VHSIC、CMOS0.35线性（双极与MOS）0.65存贮器（双极与MOS）、MNOS0.6GaAsMMIC有源器件TA1.5GaAs数字型有源器件TA1.4示例：产品的主要器件是MOS电路，可选取TJ=80,此时因Ea=0.35，故在50的环境下AT=1.954.4.2通过可靠性预计可得到在不同温度下的MTBF预计值，两个预计值之比也可以得到加速系数AT。如在常温环境下的预计值为，在高温环境下的预计值是T，则AT=/T。示例：某产品在常温环境下25时的预计值为=10222（h），在高温环境40时的预计值是T=5825（h），则在40的加速系数为AT=

17、T/=10222/5825=1.754.5投入可靠性试验设备作试验的产品数一般不少于两台（最好三台或三台以上），投入高温环境通电试验的产品数一般不少于两台（最好三台以上）。5试验方案的确定5.1选定方案的、值。本公司产品的、值名义值选为=30，=30。注：如使用方有特定要求，、名义值可选为=20，=20。5.2选定鉴别比da) 对新开发的产品选d=3；b) 对有相当继承性的产品，选d=2;c) 对改型不大的产品，选d=1.5。5.3定时截尾试验试验方案如表2所示。表2定时截尾试验方案定时截尾方案号名义、值实际、值鉴别比0/1累计试验时间（单位：1）接收数拒收数30303030303028.83

18、1.328.828.530.733.31.52.03.08.03.71.16 72 30120202020202017.822.119.921.017.519.71.52.03.021.17.84.317 185623注：如未到累计试验时间出现故障数已达拒收数，则试验停止，判为拒收。示例：设产品MTBF规定值0为2400（h）（按GJB367.187军用通信设备通用技术条件制造要求对地面通信设备的要求符合A），产品是新设计的最低可接受值为1=800（h）。选定=30，高温环境加速系数为T为2.0。选用定时截尾试验方案,累计试验时间为1.11=880（h），实际试验时间为880/2=440（h）

19、。接收数为0，即在试验期间不出现故障不接收；拒收数为1，即在试验期间出现1个故障即拒收。5.4截尾序贯试验试验方案如表3。表3截尾序贯试验方案定时截尾方案号名义、值实际、值鉴别比0/1累计试验时间（单位：1）接收数拒收数IV202020203030303022.3%22.5%18.219.231.932.829.329.92.03.01.52.0见表4见表5见表6见表7表4方案IV的接受-拒收表故障数累计总试验时间（单位：1故障数累计总试验时间（单位：1拒收（tR）接收（tA）拒收（tR）接收（tA）0不适用2.854.869.741不适用4.1866.249.7420.705.5877.62

20、9.7432.086.9689.74不适用43.468.34表5方案的接收拒收表故障数累计总试验时间（单位：1）拒收（）接收（）故障数累计总试验时间（单位：1）拒收（）接收（）不适用012.674.32230.364.504.50不适用表6方案的接收拒收表故障数故障数累计总试验时间（单位：1）拒收（）接收（）累计总试验时间（单位：1）拒收（）接收（）不适用01231.223.154.375.586.804562.433.656.806.806.80不适用表7方案的接收拒收表故障数故障数累计总试验时间（单位：1）拒收（）接收（）累计总试验时间（单位：1）拒收（）接收（）不适用011.723.10

21、23不适用4.504.50不适用示例：设产品的MTBF规定值0为3500(h)（按GJB367.1-87对舰载通信设备要求）产品是有相当继承性的改型项目，最低可接受值1=2000(h)，选用序贯试验方案表8。当累计试验时间达1.721=3440(h)未出现故障时，接收。当累计试验时间达1.721=3440(h)内已出现1个或1个以上故障时，试验延长到累计试验时间3.101=6200(h)，当累计试验时间达3.101=6200(h)时只出现1个故障，接收。如到3.101=6200(h)时已出现2个或2个以上故障时，试验延长到累计时间9000（h）。当累计试验时间达4.501=9000(h)时，只

22、出现2个故障，接收。当累计试验时间达4.501=9000(h)时，已出现3个或3个以上故障，拒收。5.5置信区间和置信度通过一次试验的点估计值，确定产品的平均寿命真值的估计区间，称为置信区间。选取1-2为双边置信区间的置信度，选取1-为单边置信区间的置信度。当=10%时，双边置信区间的置信度为80%，单边置信区间的置信度为90%。查表8中的相应的MTBF下限因子L和上限因子U，用下限因子和上限因子分别乘以估计值，可以得出MTBF的下限值L和上限值U。L=L；U=U也可通过下列公式计算下限因子L和上限因子U。r失效数；C置信度；X2X2分布。表8验证的MTBF置信因子总失效数r置信区间40%60

23、%70%下限70%上限80%下限80%上限10.4102.8040.3344.48120.5531.8230.4572.42630.6301.5680.5441.95440.6791.4470.5951.74250.7141.3760.6321.61860.7401.3280.6611.53770.7601.2940.6841.47980.7771.2670.7031.4356可靠性鉴定试验方法6.1试验按产品技术条件进行，并编制试验大纲，其内容应包括：a) 试验方框图；b) 试验剖面（环境条件、电应力）累计时间的选取；c) 对试验设备和测试仪器的要求；d) 试验检查、测试项目及检查、测试点（

24、或连续检测）；e) 数据收集格式及记录要求。6.2故障试验前，在常温条件下测试受试设备的所有性能参数。7故障判断每项产品的试验计划中根据标准或实际情况制定关联故障判据。非关联故障只作记录，转有关部门参考，必要时采联措施，但不计入鉴定用的故障数。8故障统计及折算8.1出现两种或多种独立关联故障的情况下每一种关联故障都应记作关联故障。8.2由一种关联故障引起另一种关联故障时，只记前一种故障。8.3由于元器件时好时坏，或因假焊、短路、开路、接触不良等造成设备故障均记作关联故障。8.4受试设备发生下列情况均不记关联故障。a) 设备具有冗余设计，一个功能故障不影响整机功能时，只作记录，不计入关联故障；b

25、) 受试设备以外的其它原因造成的故障不计入关联故障；c) 对允许更换的指示灯，告警灯等元器件进行更换，只作记录，不计关联故障。注:如果在可靠性鉴定试验中发现有系统性设计薄弱环节故障，需修改设计，则需重新考核，如只属于元器件的批次性更换，则在批次性更换得到保证落实后属于非关联故障。9可靠性鉴定试验报告9.1可靠性鉴定试验结束后应编写试验报告进行归档，并向研制开发部门反馈结果报告及原始记录数据。9.2试验中出现的故障应有故障分析报告（必要时还有失效分析报告）。9.3报告内容a) 试验情况概述；b) 试验结果及结论；c) 列出试验中出现的故障表（包括非关联故障及关联故障）及故障分析的主要结论。9.4

26、记录表格可靠性鉴定试验报告的记录表格见表QR23.002-1999-01。表QR23.002-1999-01可靠性鉴定试验报告产品名称（型号、规格）研制(生产)单位机器数量及配置软件版本硬件版本试验单位试验日期试验地点参试人员引用标准试验结论MTBF预计值PMTBF规定值0MTBF最低可接受值1试验负责人：日期：年月日备注第1页表QR23.002-1999-01（完）可靠性鉴定试验报告试验条件工作温度范围输入电源电压试验方案定时截尾序贯截尾生产方风险20%30%使用方风险20%30%最低可接受值1(小时)鉴别比d321.5试验温度T=加速系数AT=试验总时间(T)试验台数关联故障总数(r)MTBF实测结果=(小时)(=T/r)MTBF单边置信区间L=故障清单序号故障现象处理措施类别备注附件附件1：故障分析报告表附件2：测试记录备注第2页