《可靠性试验》PPT课件.ppt

《《可靠性试验》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《可靠性试验》PPT课件.ppt（169页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、可靠性工程师必备知识培训教材可靠性工程师必备知识培训教材第第4章章 可靠性可靠性試驗試驗中国电子技术标准化研究院杨启善目录目录第第4章章可靠性試驗可靠性試驗4.1概述概述4.2环境应力筛选环境应力筛选4.3可靠性研制試驗可靠性研制試驗4.4可靠性增长試驗可靠性增长試驗4.5可靠性鑒定和驗收試驗可靠性鑒定和驗收試驗4.6寿命試驗寿命試驗练习练习4第一章第一章概述概述一一.可靠性試驗的可靠性試驗的重要性重要性可靠性 是设计出来的 是生产出来的 是试验出来的 是管理出来的二.可靠性试验的含意可靠性试验的含意可靠性试验是指为了分析、评价、验证和提高产品可靠可靠性试验是指为了分析、评价、验证和提高产品可

2、靠性而进行的试验。性而进行的试验。广义讲，任何与产品失效（故障）效应有关的试验都可广义讲，任何与产品失效（故障）效应有关的试验都可以认为是可靠性试验。以认为是可靠性试验。狭义讲，往往是指寿命试验。狭义讲，往往是指寿命试验。三三.可靠性试验（可靠性试验（RT）的作用）的作用可靠性是试验出来的，可见可靠性是试验出来的，可见RT有着举足轻重的作用。可靠性是有着举足轻重的作用。可靠性是可预测的，可验证的。可靠性试验，实际上是用应力和应力作用的可预测的，可验证的。可靠性试验，实际上是用应力和应力作用的时间，以此来激发产品潜在的各种缺陷（有设计的，有生产的等时间，以此来激发产品潜在的各种缺陷（有设计的，有

3、生产的等等），于是采取措施剔除这些缺陷产品可靠性由此得到保证。就是等），于是采取措施剔除这些缺陷产品可靠性由此得到保证。就是说：试验，分析和纠正、试验说：试验，分析和纠正、试验（T-A-A-T）四四.可靠性试验的目的可靠性试验的目的对产品可靠性进行评估和考核。利用试验数据求得产品可靠对产品可靠性进行评估和考核。利用试验数据求得产品可靠性指示值；性指示值；提供产品可靠性保证。对批量产品进行可靠性筛选，进行鉴提供产品可靠性保证。对批量产品进行可靠性筛选，进行鉴定；定；进行可靠性增长。进行可靠性增长。五五.注意：注意：试验环境尽可能模仿现场使用条件；试验环境尽可能模仿现场使用条件；产品必须稳定产品必

4、须稳定,不稳定的做了没用；不稳定的做了没用；试验方法多种多样试验方法多种多样,要合理选择要合理选择,比如说比如说,可可靠性增长试验有单一环境靠性增长试验有单一环境,综合环境。综合环境。六六.可靠性试验的分类可靠性试验的分类1.1.按试验场合分：按试验场合分：1 1）现场试验；）现场试验；2 2）试验室试验）试验室试验,试验条件便于控制。试验条件便于控制。2.2.按产品破坏情况分：按产品破坏情况分：1）破坏性）破坏性试件最终要破坏，如：破坏性寿命试验或破坏性极限条件试验。试件最终要破坏，如：破坏性寿命试验或破坏性极限条件试验。2)非破坏性非破坏性不破坏试件而获得可靠性数据的试验。不破坏试件而获得

5、可靠性数据的试验。3.3.按试验目的分按试验目的分:1)1)可靠性增长试验可靠性增长试验 这是一种遵循这是一种遵循 试试-问问-改改-试即不断进行试验，同时不断改进产品可靠试即不断进行试验，同时不断改进产品可靠性的试验，直到可靠性指标满足要求为止，也称增长试验。性的试验，直到可靠性指标满足要求为止，也称增长试验。2)2)可靠性鉴定试验可靠性鉴定试验 鉴定产品是否达到预定的可靠性的试验，试验结果可作为产品定型鉴定产品是否达到预定的可靠性的试验，试验结果可作为产品定型的依据。的依据。3)3)可靠性验收试验可靠性验收试验 为确定稳定生产的产品可靠性指标是否达到要求的试验，一般在厂为确定稳定生产的产品

6、可靠性指标是否达到要求的试验，一般在厂方和用户商定的方式下进行。方和用户商定的方式下进行。2)2)、3)3)统称可靠性验证试验。统称可靠性验证试验。4.按试验应力分按试验应力分:1)常规可靠性试验常规可靠性试验产品在接近实际使用条件下进行的试验。试验产品在接近实际使用条件下进行的试验。试验结果反映实际情况，不过试验周期长。结果反映实际情况，不过试验周期长。2)加速可靠性试验加速可靠性试验条件是不改变失效机理的条件，加大应力，条件是不改变失效机理的条件，加大应力，使得故障率增大，就是更能激发出故障，或者说使得故障率增大，就是更能激发出故障，或者说寿命缩短。可见，加速试验可能在较短时间内获寿命缩短

7、。可见，加速试验可能在较短时间内获得可靠性评定数据，或者暴露可能出现的故障。得可靠性评定数据，或者暴露可能出现的故障。注意：注意：1)关键关键(一般在高温下一般在高温下)加速因子有多大加速因子有多大2)应力应力可靠性试验中所提到的应力包括：可靠性试验中所提到的应力包括：机械应力，如冲击、振动、负荷等；环机械应力，如冲击、振动、负荷等；环境应力，如温度、湿度、腐蚀等；电应境应力，如温度、湿度、腐蚀等；电应力，如电流、电压、功率等。力，如电流、电压、功率等。5.按试验样本分按试验样本分:1)全数试验全数试验对全部产品进行可靠性试验，肯定讲，这种大对全部产品进行可靠性试验，肯定讲，这种大批量试验，所

8、得到的数据很精确，而且置信度很批量试验，所得到的数据很精确，而且置信度很高。但是做全数试验，成本太高。工程上经常采高。但是做全数试验，成本太高。工程上经常采用抽样试验。用抽样试验。2)2)抽样试验抽样试验 从批量产品中，抽取部分样品进行可靠性试从批量产品中，抽取部分样品进行可靠性试验，利用试验结果计算整批量产品可靠性，并以验，利用试验结果计算整批量产品可靠性，并以此为据，判断整批量是否合格。注意，对于整批此为据，判断整批量是否合格。注意，对于整批量产品，其中可靠性鉴定试验和接收试验时，必量产品，其中可靠性鉴定试验和接收试验时，必须采用抽样试验。须采用抽样试验。注意：可靠性寿命试验中，为缩短注意

9、：可靠性寿命试验中，为缩短试验时间，抽样试验多为截尾试验，试验时间，抽样试验多为截尾试验，即参加试验样品并非达到所有产品即参加试验样品并非达到所有产品全部失效就停止了试验。截尾试验全部失效就停止了试验。截尾试验可分为定时截尾（到规定的时间，可分为定时截尾（到规定的时间，即停止试验）或定数截尾（到规定即停止试验）或定数截尾（到规定的失效数，即停止试验）。的失效数，即停止试验）。可靠性试验可靠性试验工程试验工程试验统计试验统计试验环境应力筛选试验环境应力筛选试验（100%）（元器件、单机）（元器件、单机）可靠性增长试验可靠性增长试验（反复试验）（反复试验）（按模型、经验）（按模型、经验）可靠性验证

10、试验可靠性验证试验（抽样）（抽样）可靠性鉴定试验可靠性鉴定试验（定型鉴定）（定型鉴定）可靠性验收试验可靠性验收试验（批产）（批产）可靠性研制试验可靠性研制试验寿命试验寿命试验图图4-1可靠性试验分类图可靠性试验分类图表4-1 各种试验工作的目的适用对象和适用时机 第二章第二章 环境应力筛选环境应力筛选4.2.1 环境应力筛选的概念环境应力筛选的概念 1.定义：在产品制造过程中，将不符合要求的产品不符合要求的产品（包括成品、半成品）剔除剔除，而将符合要求的符合要求的产品保留下来产品保留下来的试验过程称为筛选。注意在产品制造过程中，对各种工艺质量的检验，成品、半成品的性能参数测试都要进行筛选。2.

11、目的：筛选目的是为剔除早期失效的产品剔除早期失效的产品。环境应力筛选的基本特性环境应力筛选的基本特性 (1)环境应力筛选既是一种工艺环境应力筛选既是一种工艺,也是一种试验。也是一种试验。筛选目的是为剔除早期失效的产品剔除早期失效的产品。(2)环境应力筛选不能损坏好的部分或引入新的缺陷。应力不能超出设计极限。环境应力筛选不能损坏好的部分或引入新的缺陷。应力不能超出设计极限。(3)每一种结构类型的产品应当有其特有的筛选。严格说来，不存在一种通用的对每一种结构类型的产品应当有其特有的筛选。严格说来，不存在一种通用的对所有产品都具有最佳效果的筛选方法。所有产品都具有最佳效果的筛选方法。环境应力筛选的条

12、件环境应力筛选的条件 良好的环境应力筛选的条件：良好的环境应力筛选的条件：（1）能够很快析出潜在缺陷，包括暴露设计缺陷；）能够很快析出潜在缺陷，包括暴露设计缺陷；（2）不会引发附加的故障，消耗受筛产品寿命。）不会引发附加的故障，消耗受筛产品寿命。环境应力筛选与其他试验的关系环境应力筛选与其他试验的关系 1.环境应力筛选与可靠性增长试验环境应力筛选与可靠性增长试验 环境应力筛选一般只用于暴露并排除早期故障，使产品的可靠性接近设计的固环境应力筛选一般只用于暴露并排除早期故障，使产品的可靠性接近设计的固有可靠性水平。可靠性增长试验则是通过消除产品中由设计缺陷造成的故障源或降有可靠性水平。可靠性增长试

13、验则是通过消除产品中由设计缺陷造成的故障源或降低由设计缺陷造成的故障的发生概率，提高产品的固有可靠性水平。低由设计缺陷造成的故障的发生概率，提高产品的固有可靠性水平。2.环境应力筛选与可靠性统计试验环境应力筛选与可靠性统计试验 环境应力筛选是可靠性统计试验的预处理工艺。任何提交用于可靠性统计试验环境应力筛选是可靠性统计试验的预处理工艺。任何提交用于可靠性统计试验的样本必须经过环境应力筛选。只有通过环境应力筛选，消除了早期故障的样本，的样本必须经过环境应力筛选。只有通过环境应力筛选，消除了早期故障的样本，其可靠性统计试验的结果才代表其真实的可靠性水平。其可靠性统计试验的结果才代表其真实的可靠性水

14、平。4.2.2 环境应力筛选使用的典型环境应力环境应力筛选使用的典型环境应力表表4-2 常用的应力及其强度、费用和效果常用的应力及其强度、费用和效果恒定高温恒定高温 (1)基本参数：上限温度基本参数：上限温度TU、恒温时间、恒温时间t和环境温度和环境温度Te，真正影响恒定高温筛选效果的变量是上限温度真正影响恒定高温筛选效果的变量是上限温度TU与环境温度与环境温度Te之之差，即温度改变幅度差，即温度改变幅度TR(TR=TU-Te)。(2)特性分析：特性分析：恒定高温筛选也叫高温老化（老炼），是一种静态工艺，目恒定高温筛选也叫高温老化（老炼），是一种静态工艺，目的是激发早期故障。的是激发早期故障。

15、恒定高温广泛用于元器件筛选。恒定高温广泛用于元器件筛选。恒定高温筛选效果低于温度循环。恒定高温筛选效果低于温度循环。恒定低温筛选极少使用。恒定低温筛选极少使用。（3）激发出的故障模式或影响）激发出的故障模式或影响金属表面氧化，导致接触不良；金属表面氧化，导致接触不良；加速金属之间的扩散；加速金属之间的扩散；使液体干涸使液体干涸使塑料软化或变形；使塑料软化或变形；使绝缘击穿。使绝缘击穿。4.2.2.2 温度循环温度循环(1)基本参数：上限温度基本参数：上限温度TU、下限温度、下限温度TL，温度变化速率，温度变化速率V、上限温度保温、上限温度保温时间时间tU、下限温度保温时间、下限温度保温时间tL

16、与循环次数与循环次数N,如图如图9-2所示。所示。图图4-2 温度循环温度循环(2)特性分析：特性分析：对筛选效果最有影响的是温度变化范围对筛选效果最有影响的是温度变化范围TR(TR=TU-TL)、温度变化速率、温度变化速率V与循环次数与循环次数N;(3）激发出的故障模式或影响）激发出的故障模式或影响各种微观裂纹扩大；各种微观裂纹扩大；连接松弛；连接松弛；接触电阻加大或开路；接触电阻加大或开路；密封失效。密封失效。重复N次时间t温度TLTUV1V2tLtUT温度冲击温度冲击(1)基本参数：温度上限、温度下限、温度上限的保基本参数：温度上限、温度下限、温度上限的保持时间、温度下限的保持时间、温度

17、转换时间和温持时间、温度下限的保持时间、温度转换时间和温度冲击循环次数。度冲击循环次数。(2)特性分析：特性分析：是筛选元器件特别是集成电路器件的有效方法。是筛选元器件特别是集成电路器件的有效方法。使用不方便，监测困难。使用不方便，监测困难。(3）激发出的故障模式或影响：类似于温度循环。）激发出的故障模式或影响：类似于温度循环。4.2.2.4 随机振动随机振动 (1)基本参数：基本参数：频率范围、加速度功率谱密度（频率范围、加速度功率谱密度（PSD)、振动时间、振、振动时间、振动轴向数。动轴向数。参见参见GJB1302-1990电子产品环境应力筛选方法电子产品环境应力筛选方法。图图4-3 随机

18、振动譜随机振动譜频率HZ20 80 350 2000A1 A2 A30.04g2/Hz-3dB/oct+3dB/octGrms=6.06g加加速速度度功功率率谱谱密密度度(m/s2)2/Hz(2)特性分析：特性分析：一般在一般在1530分钟内均能产生较好效果；分钟内均能产生较好效果；大多数电子产品经受大多数电子产品经受0.04g2/Hz的随机振动，在的随机振动，在20分钟内不会产生明显的疲劳损伤。分钟内不会产生明显的疲劳损伤。(3）激发出的故障模式或影响）激发出的故障模式或影响结构部件、引线或元件接头产生疲劳；结构部件、引线或元件接头产生疲劳；电缆磨损；电缆磨损；螺钉连接松弛；螺钉连接松弛；已

19、受损或安装不当的脆性绝缘材料出现裂纹；已受损或安装不当的脆性绝缘材料出现裂纹；安装不当的集成电路片离开插座；安装不当的集成电路片离开插座；汇流条及接到电路板上的钎焊接头受到大应力，引汇流条及接到电路板上的钎焊接头受到大应力，引起钎焊薄弱点故障。起钎焊薄弱点故障。各种应力筛选效果的比较各种应力筛选效果的比较温温度度循循环环随随机机振振动动恒恒定定高高温温电电应应力力温温度度冲冲击击 加加权权评评分分值值定定频频扫扫频频 低低温温扫扫频频正正弦弦综综合合环环境境机机械械冲冲击击潮潮湿湿加加速速度度高高度度图4-4 各种应力筛选效果的比较各种应力筛选效果的比较36033030027024021018

20、01501209060300应力应力4.2.3 推荐的初始筛选方法推荐的初始筛选方法表表4-3 推荐的初始筛选方法推荐的初始筛选方法4.2.4 常规筛选方法常规筛选方法常规筛选方法是指不要求筛选结果与产品可靠性目标和成本之间建立常规筛选方法是指不要求筛选结果与产品可靠性目标和成本之间建立定量关系的筛选。其过程包括下述定量关系的筛选。其过程包括下述4个阶段。个阶段。表表4-4 环境应力筛选程序环境应力筛选程序筛选前的准备工作筛选前的准备工作 按规定检查受筛产品的技术状态、筛选用试验按规定检查受筛产品的技术状态、筛选用试验设备和检测仪表、夹具等是否符合要求。设备和检测仪表、夹具等是否符合要求。初始

21、性能检测初始性能检测 按有关标准或技术文件对受筛产品进行全面的按有关标准或技术文件对受筛产品进行全面的性能检测并做好记录。性能检测并做好记录。寻找和排除故障阶段寻找和排除故障阶段 1.随机振动随机振动 2.温度循环温度循环无故障检测阶段无故障检测阶段 1.温度循环温度循环 2.随机振动随机振动最终性能检测最终性能检测4.2.5 定量筛选定量筛选1.定量筛选是指要求在筛选结果、成本与产品可靠性目标定量筛选是指要求在筛选结果、成本与产品可靠性目标、现场故障修理费用之间建立定量关系的筛选。现场故障修理费用之间建立定量关系的筛选。2.引入缺陷密度、筛选检出度、缺陷析出密度或残留缺陷引入缺陷密度、筛选检

22、出度、缺陷析出密度或残留缺陷密度等概念。密度等概念。3.三大目标：三大目标：1）真正达到浴盆曲线的故障率恒定阶段；）真正达到浴盆曲线的故障率恒定阶段；2）满足成品率要求；）满足成品率要求；3）费用低于现场修理费用。）费用低于现场修理费用。9.参见参见GJB/Z34-1993电子产品电子产品定量环境应力筛选指南定量环境应力筛选指南1.4.2.6 高加速应力筛选高加速应力筛选2.1.原理原理3.是一种激发试验方法，理论依据是故障物理学。是一种激发试验方法，理论依据是故障物理学。4.2.特点特点要求对要求对100%产品进行。产品进行。一般采用恒定的环境应力和电应力。一般采用恒定的环境应力和电应力。3

23、.用可靠性强化试验确定高加速应力筛选的应力量级用可靠性强化试验确定高加速应力筛选的应力量级应用强化试验方法可以确定高加速应力筛选的应力量级。应用强化试验方法可以确定高加速应力筛选的应力量级。环境应力筛选的工程应用要点环境应力筛选的工程应用要点1.环境应力筛选的效果主要取决于施加的环境应力、电应环境应力筛选的效果主要取决于施加的环境应力、电应力水平和检测仪表能力。力水平和检测仪表能力。2.环境应力筛选主要用于电子产品，也可用于电气、机电、环境应力筛选主要用于电子产品，也可用于电气、机电、光电和电化学产品。光电和电化学产品。3.电子产品的环境应力筛选以电子产品的环境应力筛选以GJB1032-199

24、0为基础，允许为基础，允许适当剪裁。非适当剪裁。非电子产品的环境应力筛选可以借鉴电子产品的环境应力筛选可以借鉴GJB/Z34-1993。4.环境应力筛选可用于产品的研发和生产阶段。环境应力筛选可用于产品的研发和生产阶段。5.环境应力筛选应环境应力筛选应100%进行。进行。6.环境应力筛选的环境应力一般是依次施加。环境应力筛选的环境应力一般是依次施加。7.应制定环境应力筛选大纲。应制定环境应力筛选大纲。8.研发阶段的环境应力筛选结果应深入分析，作为制定生研发阶段的环境应力筛选结果应深入分析，作为制定生产阶段环境应力筛选大纲的基础。产阶段环境应力筛选大纲的基础。第三章第三章 可靠性可靠性研制研制試

25、驗試驗4.3.1.基本要求基本要求1.可靠性可靠性研制研制試驗試驗在产品研发阶段进行，应制定试验方在产品研发阶段进行，应制定试验方案。案。2.应对可靠性关键产品、新技术含量高的产品实施。应对可靠性关键产品、新技术含量高的产品实施。3.应尽可能结合产品的研制试验进行。应尽可能结合产品的研制试验进行。4.可采用加速应力进行。可采用加速应力进行。5.发生的故障均应纳入故障报告、分析和纠正系统。发生的故障均应纳入故障报告、分析和纠正系统。4.3.2.試驗的分類試驗的分類1.可靠性可靠性增长摸底增长摸底試驗試驗（或（或可靠性可靠性摸底摸底試驗試驗）。）。2.可靠性可靠性强化强化試驗試驗或高或高加速寿命试

26、验加速寿命试验。3.结合性能试验、环境试验的结合性能试验、环境试验的可靠性可靠性研制研制試驗試驗。4.3.3.可靠性可靠性增长摸底增长摸底試驗試驗 是一种以是一种以可靠性可靠性增长为目的、无增长模型、不确定增长为目的、无增长模型、不确定增长目标值、时间较短的增长目标值、时间较短的可靠性試驗可靠性試驗。1.試驗試驗对象对象 一般以较为复杂、重要度较高、无继承性的新研发一般以较为复杂、重要度较高、无继承性的新研发或改型电子产品为主要对象，类似的机电产品也可考虑。或改型电子产品为主要对象，类似的机电产品也可考虑。2.試驗試驗时间时间 一般取可靠性指标中规定的最低可接受值的一般取可靠性指标中规定的最低

27、可接受值的20%30%，取，取100200小时。小时。3.試驗試驗剖面剖面 应模拟产品实际的使用条件制定应模拟产品实际的使用条件制定試驗試驗剖面，按剖面，按GJB899-1990可靠性鉴定与验收试验可靠性鉴定与验收试验确定。确定。4.受试产品、受试产品、試驗試驗设备和试验实施过程的要求设备和试验实施过程的要求 受试产品应能反映将来生产的产品。受试产品应能反映将来生产的产品。試驗試驗设备和试验实施过程的要求可参考正式的设备和试验实施过程的要求可参考正式的可靠可靠性性增长增长試驗試驗。4.3.4 可靠性可靠性强化强化試驗試驗可靠性可靠性强化强化試驗試驗是一种采用加速应力的是一种采用加速应力的可靠性

28、可靠性研制研制試驗試驗，其目的是使产品设计得更为其目的是使产品设计得更为“健壮健壮”。4.3.4.1 試驗試驗对象对象一般以较为复杂、重要度较高、无继承性的新研发一般以较为复杂、重要度较高、无继承性的新研发或改型电子产品为主要对象，其他产品也可考虑。或改型电子产品为主要对象，其他产品也可考虑。4.3.4.2 試驗試驗应力应力低温、高温、快速低温、高温、快速温度循环、振动、湿度，以及综温度循环、振动、湿度，以及综合环境，电应力等。合环境，电应力等。4.3.4.3 应力施加顺序应力施加顺序先试验破坏性比较弱的应力类型，再先试验破坏性比较弱的应力类型，再试验破坏性比试验破坏性比较强的应力类型，比如先

29、低温、后高温；先温度、较强的应力类型，比如先低温、后高温；先温度、后振动后振动；先单应力、后综合应力先单应力、后综合应力。4.3.4.4 試驗試驗剖面剖面一般包括一般包括低温步进应力低温步进应力試驗試驗剖面剖面、高温步进应力、高温步进应力試驗試驗剖剖面、快速面、快速温变循环試驗試驗剖面、振动剖面、振动步进应力步进应力試驗試驗剖面和剖面和综合应力综合应力試驗試驗剖面。典型的如图剖面。典型的如图9-5、4-6、4-7。保温保温520min检测检测步长步长10步长步长5时间时间（min）图图4-5 高温步进应力高温步进应力試驗試驗剖面剖面 温度温度 （）破坏极限破坏极限 工作极限工作极限 +20-4

30、0图图4-7 振动步进应力振动步进应力試驗試驗剖面示意图剖面示意图振动应力（振动应力（g)破坏极限破坏极限 工作极限工作极限时间时间（min）检测检测5min步长步长5g步长步长5g图图4-6 快速温变循环快速温变循环試驗試驗剖面示意图剖面示意图保温保温1020min保温保温1020min检测检测温变率温变率15/min6个循环个循环时间时间（min）温度温度（）上限上限 +20 下限下限4.3.4.5 受试产品、受试产品、試驗試驗设备和试验实施过程的要求设备和试验实施过程的要求 受试产品必须经过全面的功能、性能受试产品必须经过全面的功能、性能試驗試驗。試驗試驗设备是以液氮制冷技术实现设备是以

31、液氮制冷技术实现快速温变；以气快速温变；以气锤连续冲击多向激励技术实现三轴六自由度的振动环锤连续冲击多向激励技术实现三轴六自由度的振动环境。也可利用传统的电动台和温湿箱组成的境。也可利用传统的电动台和温湿箱组成的“三综合三综合”試驗試驗设备。设备。4.3.4.6 可靠性可靠性强化强化試驗試驗的步骤的步骤1)受试产品首先进行全面的功能、性能受试产品首先进行全面的功能、性能試驗試驗；2)按照按照試驗試驗剖面进行试验；剖面进行试验；3)出现故障时应记录、分析；出现故障时应记录、分析；4)采取改进措施后再试验，确认措施有效性。如此重采取改进措施后再试验，确认措施有效性。如此重复复“試驗試驗-分析分析-

32、改进改进-再再試驗試驗”，直到满足要求。，直到满足要求。4.3.4.7 步进应力施加方法步进应力施加方法1)高高/低温步进应力施加方法低温步进应力施加方法（1）起点温度：室温）起点温度：室温（2）每步保持时间：）每步保持时间：1020分钟分钟（3）步长：）步长：5 20（4）工作极限：）工作极限：（5）试验终止判据：试件的破坏极限或试验箱的最高温度。）试验终止判据：试件的破坏极限或试验箱的最高温度。2)快速温变循环应力施加方法快速温变循环应力施加方法（1）上下限温度：）上下限温度：（2）温变率：）温变率：（3）上下限温度持续时间：）上下限温度持续时间：（4）温度循环次数：）温度循环次数：（5）

33、试验终止判据：试件发生不可修复故障或温变率达到）试验终止判据：试件发生不可修复故障或温变率达到试验箱的最大值；完成试验箱的最大值；完成6个循环仍不出现故障。个循环仍不出现故障。3)振动步进应力施加方法振动步进应力施加方法（1）振动应力起点值：）振动应力起点值：（2）每步保持时间：）每步保持时间：510分钟分钟（3）步长：）步长：5 20（4）工作极限和破坏极限：）工作极限和破坏极限：（5）试验终止判据：试件的破坏极限或达到试验）试验终止判据：试件的破坏极限或达到试验箱的最高值。箱的最高值。4)综合应力施加方法综合应力施加方法（1）温度循环：）温度循环：（2）振动应力：）振动应力：（5）试验终止

34、判据：试件发生不可修复故障或完）试验终止判据：试件发生不可修复故障或完成设定的成设定的試驗試驗剖面剖面。4.3.5 可靠性可靠性研制研制試驗試驗的工程应用要点的工程应用要点 1.在研发阶段应尽早开展在研发阶段应尽早开展可靠性可靠性研制研制試驗試驗,通过试验、分通过试验、分析、改进过程来提高产品的可靠性析、改进过程来提高产品的可靠性。2.可靠性可靠性研制研制試驗試驗是产品是产品研发研发試驗試驗的组成部分的组成部分,应尽可能应尽可能与产品的与产品的研制研制試驗試驗结合进行。结合进行。3.应制定应制定可靠性可靠性研制研制試驗試驗方案方案,并对可靠性关键并对可靠性关键产品产品,尤其尤其是新技术含量较高

35、的产品实施是新技术含量较高的产品实施可靠性可靠性研制研制試驗試驗。4.可靠性可靠性研制研制試驗試驗可采用加速可采用加速应力进行。应力进行。5.試驗試驗中发生的故障均应纳入故障报告中发生的故障均应纳入故障报告分析和纠正系统分析和纠正系统,并对并对試驗試驗后产品的后产品的可靠性可靠性状况做出说明状况做出说明。第四章第四章 可靠性可靠性增长增长試驗試驗缺陷有系统性缺陷和残余缺陷。系统性缺陷和残余缺陷。可靠性增长可靠性增长就就是改正产品中的缺陷。其途径：故障源检测检测(分析和试验)即“试验分析改进”过程。4.4.1 可靠性增长试验的概念可靠性增长试验的概念 1.可靠性增长试验的定义 可靠性增长试验可靠

36、性增长试验是指在真实或模拟真实真实或模拟真实的环境条件下对产品进行正规试验的过程。可靠性增长可靠性增长是指通过逐步改正产品设汁与制造中的缺陷，不断提高产品可靠性的过程。反馈其特点：其特点：(1)可靠性增长试验对象是经环境试验的样机或是生产的样品；(2)可靠性增长试验的剖面是真实剖面或模拟真实剖面(按有关标准)；2.可靠性增长试验方式可靠性增长试验一般有以下三种方式：三种方式：(1)试验 改进 再试验。通过试验暴露问题 分析原因 立即改进 再试验，如此反复,即边试边改边试边改。增长曲线如图9-4-1(a)所示为平滑型。图9-4-1 可靠性增长试验方式(2)试验 发现问题 再试验。通过试验暴露问题

37、 不立即不立即改进 再试验再暴露问题 一起改进起改进。增长曲线如图9-4-1(b)所示为阶梯型阶梯型。图9-4-1 可靠性增长试验方式(3)待延缓改进的试验 改进 再试验。有些问题立即改进有些问题延缓改进试验暴露问题增长曲线如图9-4-1(c)所示为阶跃型阶跃型。图9-4-1 可靠性增长试验方式4.4.2 可靠性可靠性增长增长試驗試驗的对象的对象1.一般以较为复杂、重要度较高、无继承性的新研发或改型产品。一般以较为复杂、重要度较高、无继承性的新研发或改型产品。2.在研发试验和系统综合实验、现场使用中问题较多的产品。在研发试验和系统综合实验、现场使用中问题较多的产品。3.对产品可靠性指标影响较大

38、的单元。对产品可靠性指标影响较大的单元。4.4.3 可靠性可靠性增长增长試驗試驗的剖面的剖面可靠性可靠性增长增长試驗試驗的剖面一般应与的剖面一般应与可靠性可靠性鉴定鉴定試驗試驗的剖面一致。的剖面一致。4.4.4 試驗試驗前应具备的条件前应具备的条件1.制定试验大纲。制定试验大纲。2.试验前的准备试验前的准备（1）最新的可靠性预计；）最新的可靠性预计；（2）进行）进行FMSA.（3）同一批产品通过性能试验与环境试验。）同一批产品通过性能试验与环境试验。（4）经过环境应力筛选；）经过环境应力筛选；（5）FRACAS能配合运转。能配合运转。4.4.5.試驗試驗实施过程的要求实施过程的要求4.4.5.

39、1 受试产品的安装受试产品的安装4.4.5.2 試驗試驗前前試驗試驗期间期间試驗試驗结束时的测量结束时的测量4.4.5.3 故障分类和故障处理故障分类和故障处理4.4.5.4.维修维修4.4.5.5 試驗試驗计划曲线计划曲线4.4.5.6 試驗試驗的监控的监控4.4.5.7 試驗試驗结束结束4.4.5.8 試驗試驗结束后的评审结束后的评审4.4.6.常用的常用的可靠性可靠性增长模型增长模型 为了实现对可靠性增长的管理,需用数学模型对增长需用数学模型对增长速度作评估速度作评估。常用模型很多,下面介绍三种模型。4.4.6.1 Compertz 增长模型增长模型 Compertz 增长模型是时间序列

40、分析中用来反映增长趋势的一种工具。特点特点：这模型开始增长较快,以后逐步减慢,最后趋于一个极限。(2)Compertz 增长模型的表达式表达式：式中 N 时期序号;R(N)时期N的可靠性；a,b,c 模型参数,0a1,0b1,0c工作应力工作应力贮存寿命试验工作寿命试验保证产品贮存寿命贮存寿命保证产品工作寿命工作寿命(2)按欲测定各阶段可靠性可靠性可分为：(3)按进行试验的截尾方式截尾方式可分为：截尾试验非截尾试验定时定时截尾定数定数截尾4.各类寿命试验的定义或含义(1)长期寿命试验：模仿正正常常工工作作应应力力进行的寿命试验，该试验需要较长的时间，如要求某种产品在某一工作应力下，应保工作10

41、0000h，则按该工作应力试验，实验人员三班倒工作(100000h24h)4167天，看其工作有无故障。因此可知，长期寿命长期寿命试验需要的时间是比较长的。(2)加速寿命试验：是在既不改变产品的失效机理又不增加新的失效因子的前提下，提提高高试试验验应应力力，加加速速产产品失效品失效进程的一种试验试法。这种试验可以用较短的时间快速的评价用较短的时间快速的评价产品的可靠性产品的可靠性。如钟表发条的拉平试验就是一种加速试验（因为它试验中施加的应应力力远远远远大大于于正正常常工工作作时时承承受受的的应应力力，任何钟表工作中发条都不会出现被拉成直线的状态）。恒定应力加速寿命试验(图8-3a)在试验过程中

42、应力应力保持不变保持不变 的试验的试验。特点特点：数据容易处理,外推准确性较高，但试验时间较长。步进应力加速寿命试验(图8-3b)试验过程中应力随时间分阶段逐步分阶段逐步增强的试验。特点：特点：预计精确性低（因为这种方法忽略了低一级应力试验对高一级应力试验的影响，这是不符合实际情况的）。但其试验周期短，故常用于定性分析定性分析场合 （行否？好、坏）。序进应力加速寿命试验(图8-3c)试验过程中应力随时间等速连续增强等速连续增强的试验。特点：特点：试验周期短，但需要有专门的程专门的程序控制序控制设备，数据处理复杂。(3)贮存寿命试验：产品在规定的环境条件下进行非工作非工作状态的存放试验状态的存放

43、试验。通过贮存试验可以了解产品在特定环境条件下的贮存可靠性贮存可靠性。如解决贮存期间的参数变化规律，能否保持原有的可靠性指标，贮存期可多长等。注意：注意：贮贮存存条条件件根据产品的实际贮存情况可有室内，棚下、露天、坑道等。由于贮存试验样品处于非工作状态，失效率较低，通常要选择较多选择较多的样品做较长期的观察测量。(4)工作寿命试验 对产品在规定条件下（保证工作状态）作加负荷的试验作加负荷的试验。(5)非截尾寿命试验 试验一直进行到全部试验样品都失效全部试验样品都失效才截止的试验。(6)截尾寿命试验：试验没有进行到全部试验样品都失效没有进行到全部试验样品都失效就截止的试验。定时截尾：试验进行到规

44、定的时间就结束。定数截尾：试验进行到规定的失效数规定的失效数就结束。我们讲以上概念，主要是为了使大家会应用之设计寿命试验，以保证产品的可靠性。因此下面我们讲寿命试验和加速寿命试验的设计问题。图图4-13寿命寿命試驗試驗分类分类寿命寿命試驗試驗按试验按试验场地分类场地分类按试验按试验目的分类目的分类按施加应力按施加应力水平分类水平分类按产品按产品状态分类状态分类外场使用外场使用寿命寿命試驗試驗厂内厂内(实验室实验室)寿命寿命試驗試驗寿命验证寿命验证試驗試驗寿命测定寿命测定試驗試驗正常应力正常应力寿命寿命試驗試驗加速应力加速应力寿命寿命試驗試驗储存寿命储存寿命試驗試驗工作寿命工作寿命試驗試驗定型阶

45、段定型阶段寿命寿命試驗試驗验收阶段验收阶段寿命寿命試驗試驗恒定应力加速恒定应力加速寿命寿命試驗試驗步进应力加速步进应力加速寿命寿命試驗試驗序进应力加速序进应力加速寿命寿命試驗試驗4.6.1 正常应力寿命正常应力寿命試驗試驗(厂内寿命厂内寿命試驗試驗)1.試驗試驗条件条件 尽可能模拟实际的使用条件尽可能模拟实际的使用条件,包括环境条件包括环境条件工作条件和维护条件工作条件和维护条件.2.受试产品的选择受试产品的选择3.受试产品数量受试产品数量 不应少于不应少于2个个.上述的抽样方法同样适用于产品寿命试验。上述的抽样方法同样适用于产品寿命试验。仅是用可接收的失效率仅是用可接收的失效率 (记作记作A

46、FR)去代替去代替AQL(p1)；用极限失效率用极限失效率 (记作记作LFR)去代替去代替LTPD (p2)，去计算去计算 n 和和 c。4.故障判据故障判据 对于可修复产品对于可修复产品,发生在耗损期内的耗损性故障为关联故障。对于发生在耗损期内的耗损性故障为关联故障。对于不可修复产品不可修复产品,发生在耗损期内的耗损性故障和偶然故障均为关联故障。发生在耗损期内的耗损性故障和偶然故障均为关联故障。5.試驗試驗时间和时间和試驗試驗终止终止（1）对于测定）对于测定試驗試驗，要持续到超过要求的寿命值，或出现，要持续到超过要求的寿命值，或出现耗损性故障耗损性故障时终止。时终止。（2）对于鉴定对于鉴定試

47、驗試驗，要持续到要求的寿命值时终止。，要持续到要求的寿命值时终止。（3）对于验收）对于验收試驗試驗，要持续到要求的寿命值时终止。，要持续到要求的寿命值时终止。（4）受试产品没有出现故障时，）受试产品没有出现故障时，試驗試驗时产品的最长工作时间应是规定时产品的最长工作时间应是规定寿命的寿命的1.5倍。倍。（5）受试产品全部出现关联故障时，则终止）受试产品全部出现关联故障时，则终止試驗試驗。4.6.2 加速寿命加速寿命試驗試驗4.6.2.1 加速模型加速模型1)以温度作为加速变量，采用阿伦尼斯模型以温度作为加速变量，采用阿伦尼斯模型2)以电压或压力作为加速变量，寿命与电压或压力关系以电压或压力作为

48、加速变量，寿命与电压或压力关系模型模型3)寿命加速系数寿命加速系数4.6.2.2 恒定应力加速寿命恒定应力加速寿命試驗試驗的一般步骤及需要考虑的的一般步骤及需要考虑的事项事项1)加速变量选取加速变量选取2)应力水平选取应力水平选取3)配置加速曲线配置加速曲线4)求加速系数求加速系数 我们主要考虑恒恒定定应应力力加加速速试试验验，且不做定量的详细分析，大家看书上写的有关内容时，应注意使用公式的条件，而不能将其盲目地“放之四海而皆准”。1.加速寿命试验设计中应考虑的问题考虑的问题(1)加速应力类型 S S 的选择：对某一产品选什么作加速应力？是温度？是工作电流？工作电压。注意：其失效机理失效机理分

49、析。在估计电子元器件在常温下贮存在常温下贮存时,一般选温度为选温度为S。其反应速率与T之间按下式计算：(8-3)式中 AE 失效机构激活能,单位为ev；k 玻尔兹曼常数；T 绝对温度；A0 常数。在估计电子元器件在额定工作条件下工作在额定工作条件下工作时,可选直流电压选直流电压(或电流、功率或电流、功率)为为S。其产品寿命 t 与电压V之间按下式计算：(8-4)式中 d、c 正的常数。(2)确定加速应力水平（S1,S2,SK）和 样品数量 k不能小于4，但也不宜很大。Smax和Smin之间应有较大间隔以保证试验 的准确性。其中应力应接近或等于产品工作的额定值，Smax,不得大于产品结构、材料和

50、制造工艺所能承受的极限应力，以免带来新的失效机理。应力水平间隔应合适，对某情况的定量研究(见教材)。如温度：(8-5)如电应力：(8-6)试验样品选择试验样品选择：随机抽取。等分k 组，每组样品一般不少于10只，特殊情况不少于5只。(3)确定测试周期和停试时间(见表8-3)2.加速寿命试验的前提条件加速寿命试验的前提条件见教材。恒定应力寿命试验和加速寿命试验，产品失效分布为其他分布试验见有关标准。4.6.3 寿命寿命試驗試驗的工程应用要点的工程应用要点 1.只有影响系统使用安全和严重影响任务完成的产品只有影响系统使用安全和严重影响任务完成的产品才开展寿命才开展寿命試驗試驗。2.寿命寿命試驗試驗