《产品可靠性测试》PPT课件.ppt

2019/6/10,产品可靠性测试,2019/6/10,LUCKY VALLEY R&D,一、产品可靠性能检验基础,可靠性定义和可靠性术语 可靠性定义：产品在规定的条件下和规定的时间区间（或操作次数）内完成规定规定功能的能力。 产品：能够被单独考虑的任何元器件、零部件、组件、设备和系统。 规定的条件： 产品使用是的负载和维护条件，如供电电压、输出功率、载荷、使用方法、使用频率、操作人员的技术水平、维修方法等。 环境条件，如气候环境（温度、湿度、压力等）、生物和化学环境（生物作用物质霉菌、化学作用物质盐雾等）、机械环境（振动、冲击等）、电磁环境（电场、磁场、电磁场等）。 储存条件，如运输和保管等条件。,2019/6/10,一、产品可靠性能检验基础,规定的条件：以时间为尺度度量产品的可靠特性，它是可靠性区别与产品其他特性的重要特性。产品的可靠性与规定的时间是密切相关的。产品的可靠性随着其使用时间的增长而降低。 规定的功能：指产品标准或产品技术条件中所规定的各项技术性能（技术指标），如仪器仪表的准确度及其他静态、动态性能指标等。 效能：指产品满足规定的定量服务要求的能力。 故障：指产品不能执行规定功能的状态。 应力：导致产品开始劣化直至失效的诱因，环境条件、工作条件等称为应力。通俗地说，应力就是对产品的功能有影响的各种因数。 失效：产品终止完成规定功能的能力。 可靠度：产品在规定的条件下和规定的时间（或操作次数）内完成规定功能的概率。,2019/6/10,一、产品可靠性能检验基础,产品可靠性实验的目的 在研制阶段使产品达到预定的可靠性指标 为了是产品能达到预定的可靠性指标，在研制阶段要对样品进行可靠性实验，以便找出产品在原材料、结构、工艺、环境适应性等方面存在的问题，经过反复实验与改进，达到预定的要求。 在产品研制定型时进行可靠性鉴定 新产品研制定型时，要根据产品标准（或产品技术条件）进行鉴定实验，以便全面考核产品是否达到规定的可靠性指标。 在生产过程中控制产品的质量 因原材料质量较差或工艺流程失控等原因造成产品质量下降，在产品的可靠性实验中就能反映出来，从而及时采取纠正措施使产品质量恢复正常。 对产品进行筛选以提高整批产品的可靠性水平 合理的筛选可以将各种原因（如原材料有缺陷、工艺措施不当、操作人员疏忽、生产设备发生故障、质量检验不合格等）造成早期失效的产品剔除掉，从而提高整批产品的可靠性水平。 研究产品的失效机理 通过对失效产品进行分析可找出引起产品失效的内在原因（即失效机理）几产品的薄弱环节，从而可以采取相应的措施来提高产品的可靠性水平。,2019/6/10,一、产品可靠性能检验基础,产品可靠性实验分类 根据实验的地点、实验的项目、可靠性工作的阶段、施加应力的强度、对可靠性的影响、实验破坏情况、实验规模及抽样方案的类型等，可将可靠性实验分成很多种类。 但通常惯用的分类法是把可靠性实验简化归纳为五大类，即环境实验、寿命实验、筛选实验、现场使用实验和鉴定实验。 环境实验：是考核产品在各种环境（振动、冲击、离心、温度热冲击、潮湿、盐雾、低气压等）条件下的适应能力，是评价产品可靠性的重要实验方法之一。 寿命实验：是研究产品寿命特征的方法，这种方法可在实验室模拟各种使用条件进行。 现场使用实验：是在使用现场中进行的实验，它最能真实地反映产品的可靠性问题，所获得的数据对于产品可靠性预测、设计和保证有很高价值。对制订可靠性实验计划，验证可靠性实验方法和评价实验精确性，现场使用实验的作用则更大。 鉴定实验：是对产品的可靠性水平进行评价时而做的实验。它运用根据抽样理论制定出来的抽样方案，在保证生产者不致使质量符合标准的产品被拒收的条件下进行鉴定实验。,2019/6/10,LUCKY VALLEY R&D,一、产品可靠性能检验基础,可靠性实验计划 为了节省实验时间和费用，保证实验结果正确可靠，在实验开始之前，在充分研究分析的基础上，制订详细的可靠性实验计划。实验计划应当提出实验的目的、要求、条件、程序及实验过程中必须注意的细节和说明。其详细程度应能保证实验人员顺利操作，并处理实验过程中可能遇到的问题。可靠性实验计划一般包括如下内容： 产品的可靠性要求 可靠性实验的目的和条件 可靠性实验的进度计划及费用预算 可靠性实验的方案 受试产品的要求（包括数量及说明，受试设备检测安排及要求等） 可靠性实验中对产品性能的监测要求 可靠性实验用的设备、仪表 实验结果的数据处理方法 实验报告的内容 时间和实验人员,2019/6/10,二、可靠性筛选实验,可靠性筛选的目的 可靠性筛选的目的就是通过对生产出的产品100%地进行筛选实验，把“早期失效”的产品尽可能予以淘汰和剔除，以确保出厂的整批产品具有较高的可靠性。 可靠性筛选的意义 如右图所示是由零件、元器件 组成的产品失效率曲线,曲线的 典型特征是两端高、中间低，呈 浴盆状，习惯称之为“浴盆曲线”。 早期失效期出现在产品开始工作 的初期，其特点是失效率高，它 随时间迅速下降，可靠性筛选实验 是淘汰早期失效产品的有效方法之一。,2019/6/10,二、可靠性筛选实验,可靠性筛选的特点 筛选实验一般要100%地对受试产品施加应力，目的是暴露产品固有的以及生产、工艺过程引进和那些一般在正常质量检验和实验过程中不会出现的缺陷。 筛选实验是一种非破坏性实验，不影响整批产品失效机理、失效模式和正常工作。 筛选实验是一个挑选过程，对产品进行100%的筛选检查，由筛选分出的等级是相应于寿命要求和产品预期应用的工作条件而定的，但筛选实验条件不必准确的模拟真实的工作条件和环境条件。 对单个产品来说，可靠性实验不能提高其可靠性，相反，若筛选项目和所用的“应力”水平选择不当，还会使单个产品的可靠性降低，同时，对于生产部门来说，可靠性筛选实验还要付一定的代价（成品率降低、成本增加、生产周期加长等），但由于通过可靠性筛选实验剔除了整批产品中的早期失效产品，因此可提高整批产品的可靠性。,2019/6/10,二、可靠性筛选实验,可靠性筛选的特点 检查筛选 目视或放大镜、显微镜检查筛选。 红外线非破坏性检查筛选。 X射线非破坏性检查筛选。 颗粒碰撞噪声测试筛选。 密封性筛选 液体浸没检漏实验。 氨质谱检漏筛选。 放射性同位素气体示踪检漏筛选。 潮湿筛选。,2019/6/10,二、可靠性筛选实验,环境应力筛选 力学环境应力筛选，有振动（包括正旋振动和随机振动）、冲击和离心加速度等项目。 气候环境应力筛选，有温度循环、温度冲击、恒温恒湿、潮热交变、低气压和高低温测试等。 特殊环境应力筛选，有高温、高压、高真空、辐射等。 混合环境应力筛选，有电、冲击混合动力；电温度循环、湿度和振动混合应力等。这种筛选比单位应力要有效的多。 环境温度筛选 高温储存筛选。 低温储存筛选。 功率老炼筛选。 测试筛选 初始参数筛选。 线性判别筛选。,2019/6/10,三、可靠性寿命实验,可靠性寿命实验的目的 可靠性寿命实验的目的是了解产品的寿命特征量、失效规律、失效率、平均寿命以及在寿命过程中可能出现的各种失效模式。 可靠性寿命实验的分类 可靠性实验中的一些技术问题 实验方法问题 测量方法的问题 实验设备和装置问题 保证测量数据的准确性问题,2019/6/10,四、可靠性加速寿命实验,加速寿命实验的意义 节约了实验时间，为电子产品的研制、开发和升级换代赢得了时间 为可靠性物理研究提供足够的信息和样品 经济效益显著 社会效益显著 加速寿命实验的分类 恒定应力加速寿命实验 恒定应力加速寿命实验是在加速寿命实验过程中施加应力的水平保持不变。其实验应力水平高于额定应力水平，这种实验的因素单一，数据容易处理，外推的准确性高，是经常采用的一种实验方法。 循环应力加速寿命实验 步进应力加速寿命实验 步进应力加速寿命实验施加应力的方式为按每段实验时间的顺序相应的应力水平，以阶梯式逐步上升。 序进应力加速寿命实验 序进应力加速寿命实验所施加的应力随时间等速直线上升，直至样品产生足够的退化（或失效）为止。,2019/6/10,四、可靠性加速寿命实验,2019/6/10,四、可靠性加速寿命实验,加速寿命实验,2019/6/10,五、电子元器件失效率鉴定实验,失效率实验的目的 电子元器件的可靠性可以从不同的角度来衡量，通常用失效率来定量表征元器件的可靠性，所以电子元器件失效率的定义为单位时间内失效的元器件数同该段时间内正常工作的元器件总数之比。 失效率是工作时间的涵数， 一般电子元器件的失效率 与工作时间的关系曲线如 下图所示，它分为三个阶段： 早期失效阶段，这个阶段的特点是失效率高，并随工作时间的增加失效率降低，该阶段失效的主要原因是原材料的缺陷和元器件制造工艺因素。,2019/6/10,五、电子元器件失效率鉴定实验,偶然失效阶段，又称随机失效阶段或稳定阶段，次阶段的特点是失效率低，几乎为一常数。偶然失效原因是由于某一时刻元器件中积累的应力超过了缺陷的强度所引起的应力。 耗损失效阶段，又称为磨损、老化失效阶段，该阶段的特点是失效率随工作时间的增长而增大，大量元件到此开始失效，出现耗损阶段是因材料老化或机械零件磨损而造成的。 失效率实验的分类 电子元器件失效率的分类，根据国家标准GB1772-79可以分为：定级实验、维持实验、升级实验三种。 定级实验为首次确定产品的失效率等级而作的实验或在某一失效率等级的维持和升级实验失败后，对产品重新确定其失效率等级而进行的实验。 维持实验为证明产品的失效率等级仍不低于定级实验或升级实验后所确定的失效率等级所进行的实验。 升级实验为证明产品的实效率等级比原定的失效率等级更高而进行的实验。,2019/6/10,五、电子元器件失效率鉴定实验,电子组件常见的失效模式和机理汇总 器件: 潮湿敏感损伤 - 湿度，温度 锡须失效 - 湿度，温度，温度循环，弯曲等 PCB: 热损伤失效 - 温度 电化学迁移失效 - 温度，湿度，电应力 失效 - 温度，湿度，电应力 焊点： 热疲劳失效 - 温度循环 机械过应力失效 - 弯曲，冲击，机械振动，跌落 机械疲劳失效 - 机械振动 脆性失效 - 高温,2019/6/10,六、设备可靠性实验,设备可靠性实验的特点 实验条件要求特别复杂（需要加各种应力，程序复杂，要完成实验工作必须有综合环境实验设备及外围支持设备和仪表） 实验时间长（实验时间由选取的可靠性实验方案而定） 实验采用统计学方法，因此实验有判错概率。 设备可靠性实验的分类 可靠性研制实验 实验的目的是通过对产品施加一定的环境应力或工作负荷，寻找产品中的潜在缺陷，促进产品改进设计，以提高产品的固有可靠性水平。 可靠性增长实验 实验目的是通过对产品施加模拟任务环境的综合环境应力，以暴露产品中的潜在缺陷并采取纠正措施，使产品的可靠性达到要求的水平。 可靠性鉴定实验 实验的目的是验证产品的设计是否达到了规定的可靠性要求。 可靠性验收实验 实验目的是为了验证产品的可靠性未随生产期间工艺、工装、工作流程和元部件质量的变化而降低。,2019/6/10,六、设备可靠性实验,可靠性测定实验 实验的目的是评估设备当前所具有的可靠性水平。一般采用统计实验方法进行测定。 可靠性实验报告的内容要求 受试产品的表识、对试样的描述、实验方案中规定的技术状态的容差要求等。 实验评估的日期和地点。 实验评估的目的说明，包括类型、测试单位和要验证的定量指标和要求。 使用的实验方案、环境量值、实验剖面、所得数据的评定方法、实验条件与临界使用情况下所预期的条件比较、合同项目的用途。 所取得的结果，包括明确说明和讨论所要验证的目标是否得到满足的验证。 承制单位根据实验、验证结果的评定所做出的结论和建议。 在拒收判决情况下重新实验的要求和