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1、第六章第六章 牢靠性试验及评定牢靠性试验及评定概述n产品生产出来以后，其牢靠性是否达到定量要求，必产品生产出来以后，其牢靠性是否达到定量要求，必需通过牢靠性试验予以验证，同时，在设计和生产过需通过牢靠性试验予以验证，同时，在设计和生产过程中可能存在这样或那样的牢靠性缺陷，通过牢靠性程中可能存在这样或那样的牢靠性缺陷，通过牢靠性试验，可以暴露设计、工艺、材料等方面存在的牢靠试验，可以暴露设计、工艺、材料等方面存在的牢靠性缺陷，从而实行措施加以改进，使牢靠性逐步增长，性缺陷，从而实行措施加以改进，使牢靠性逐步增长，最终达到预定的牢靠性水平。最终达到预定的牢靠性水平。牢靠性试验目的牢靠性试验牢靠性试
2、验的分类，一般有以下几种：牢靠性试验的分类，一般有以下几种：按试验项目分，按试验项目分，筛选试验；筛选试验；环境应力试验；环境应力试验；寿命试验。寿命试验。牢靠性试验2.按试验对象分按试验对象分3.元、器件及原材料牢靠性试验；元、器件及原材料牢靠性试验；4.组件或部件牢靠性试验；组件或部件牢靠性试验；5.产品牢靠性试验。产品牢靠性试验。6.按试验性质分按试验性质分7.破坏性试验；破坏性试验；8.非破坏性试验。非破坏性试验。牢靠性试验4.按试验地点分按试验地点分5.现场牢靠性试验；现场牢靠性试验；6.试验室牢靠性试验。试验室牢靠性试验。7.按试验的应力和强度分按试验的应力和强度分8.恒定应力试验
3、；恒定应力试验；9.步进应力试验；步进应力试验；10.序进应力试验；序进应力试验；11.加速应力试验。加速应力试验。牢靠性试验6.按试验所处阶段分按试验所处阶段分7.牢靠性研制试验牢靠性研制试验8.通过对产品施加环境应力、工作载荷，找寻通过对产品施加环境应力、工作载荷，找寻产品中的设计缺陷，以改进设计，提高产品的固产品中的设计缺陷，以改进设计，提高产品的固有牢靠性。有牢靠性。9.牢靠性增长试验牢靠性增长试验10.通过对产品施加模拟实际运用环境的综合环通过对产品施加模拟实际运用环境的综合环境应力，暴露产品中的潜在缺陷并实行订正措施，境应力，暴露产品中的潜在缺陷并实行订正措施，使产品的牢靠性达到规
4、定的要求。使产品的牢靠性达到规定的要求。牢靠性试验6.按试验所处阶段分按试验所处阶段分7.牢靠性鉴定试验牢靠性鉴定试验8.模拟实际运用环境，对产品施加工作应力，模拟实际运用环境，对产品施加工作应力，验证产品设计是否达到规定的牢靠性要求。验证产品设计是否达到规定的牢靠性要求。9.牢靠性验收试验牢靠性验收试验10.模拟实际运用环境，对产品施加工作应力，模拟实际运用环境，对产品施加工作应力，验证批生产产品的牢靠性是否保持在规定的水验证批生产产品的牢靠性是否保持在规定的水平，即产品经过生产期间的工艺、工装、工作平，即产品经过生产期间的工艺、工装、工作流程变更后的牢靠性。流程变更后的牢靠性。牢靠性试验分
5、类浴盆曲线与牢靠性试验浴盆曲线与牢靠性试验浴盆曲线浴盆曲线牢靠性试验的要素故障判据试验剖面试验剖面n任务剖面：对产品在完成规定任务的这段时间内所要任务剖面：对产品在完成规定任务的这段时间内所要经验的全部重要时间和状态的一种时序描述。经验的全部重要时间和状态的一种时序描述。n试验剖面：供试验用的环境参数与时间的关系图试验剖面：供试验用的环境参数与时间的关系图试验应力试验应力n环境越恶劣牢靠性越差环境越恶劣牢靠性越差n温度应力会提高产品的故障率温度应力会提高产品的故障率n振动应力会加速产品的疲惫振动应力会加速产品的疲惫n湿度和化学应力会缩短产品的寿命湿度和化学应力会缩短产品的寿命n环境应力和牢靠性
6、一般是指数关系环境应力和牢靠性一般是指数关系n温度温度-Arrheniusn振动振动-Coffin-Mansonn湿度和其他湿度和其他-Eyringn在常规应力条件下进行试验可以真实在常规应力条件下进行试验可以真实地模拟现场运用状况地模拟现场运用状况-常规试验常规试验n有意施加恶劣的环境应力进行试验可有意施加恶劣的环境应力进行试验可以高效地暴露产品缺陷以高效地暴露产品缺陷-加速试验。加速试验。常规牢靠性试验n环境应力筛选试验ESSn牢靠性增长试验RGTn牢靠性鉴定试验RQT环境应力筛选试验（ESS）（一）牢靠性筛选1、牢靠性筛选的效果、牢靠性筛选的效果1）筛选剔除率）筛选剔除率Q不能简洁地以剔
7、除率凹凸来评价筛选方法优劣，剔除率太高，有可能是产品存在着严峻缺陷，但也可能是筛选应力过高；剔除率很低，有可能是产品缺陷少，但也可能是筛选应力太小或试验时间不足所致。（一）牢靠性筛选1、牢靠性筛选的效果、牢靠性筛选的效果2）筛选效果）筛选效果一般通过设计良好的工艺筛选程序的产品和未经筛选的产品相一般通过设计良好的工艺筛选程序的产品和未经筛选的产品相比，其失效率大致可比，其失效率大致可有半个至一个数量级的改善有半个至一个数量级的改善，个别可达，个别可达2个数量级个数量级。（一）牢靠性筛选1、牢靠性筛选的效果、牢靠性筛选的效果在评价筛选方法时，要把剔除率和筛选效果结在评价筛选方法时，要把剔除率和筛
8、选效果结合起来。例如取同样合起来。例如取同样Q值，则值，则大的筛选方法为大的筛选方法为优；而得到同样的优；而得到同样的值，值，Q值小的筛选方法好。值小的筛选方法好。（一）牢靠性筛选2、牢靠性筛选的方法、牢靠性筛选的方法1）测试筛选）测试筛选初始参数筛选（分布截尾筛选）初始参数筛选（分布截尾筛选）目的是为了获得参数与设计要求相适应的产品，剔除那些超目的是为了获得参数与设计要求相适应的产品，剔除那些超出容差极限值的产品。出容差极限值的产品。首先要确定被筛选对象的哪些参数干脆影响系统的牢靠性，首先要确定被筛选对象的哪些参数干脆影响系统的牢靠性，以及为保证系统牢靠性应规定的容差极限值，由此定下参数以及
9、为保证系统牢靠性应规定的容差极限值，由此定下参数的筛选项目和合格标准。筛选对象应为设计、工艺相当稳定的筛选项目和合格标准。筛选对象应为设计、工艺相当稳定条件下生产的产品，因此，其各项参数应听从正态分布。条件下生产的产品，因此，其各项参数应听从正态分布。（一）牢靠性筛选2、牢靠性筛选的方法、牢靠性筛选的方法1）测试筛选）测试筛选线性判别筛选线性判别筛选先对批产品作摸底试验，通过计算建立线性判别数据，然后依先对批产品作摸底试验，通过计算建立线性判别数据，然后依据每个被判产品的原始数据和试验一段时间后的测试数据，来据每个被判产品的原始数据和试验一段时间后的测试数据，来推断是否应淘汰。推断是否应淘汰。
10、该方法的基础是建立线性判别式，式中含有对产品有显著影响该方法的基础是建立线性判别式，式中含有对产品有显著影响的各参数（判别因子）和判别因子在寿命中所起影响的程度。的各参数（判别因子）和判别因子在寿命中所起影响的程度。（一）牢靠性筛选（一）牢靠性筛选2、牢靠性筛选的方法、牢靠性筛选的方法2）检查筛选）检查筛选目镜筛选目镜筛选包括用肉眼、放大镜或显微镜检查筛选，花费少，收包括用肉眼、放大镜或显微镜检查筛选，花费少，收效大。效大。红外线非破坏性检查筛选红外线非破坏性检查筛选用红外扫描显微镜对元器件在工作时的热分布作检查。用红外扫描显微镜对元器件在工作时的热分布作检查。可检查热设计是否合理和工艺是否有
11、缺陷，可灵敏地可检查热设计是否合理和工艺是否有缺陷，可灵敏地检查出过热点及是否有虚焊。检查出过热点及是否有虚焊。不足之处是只能检查暴露出来的表面，不能检查外壳不足之处是只能检查暴露出来的表面，不能检查外壳内的热分布，被检查表面有塑料时检查也要受影响。内的热分布，被检查表面有塑料时检查也要受影响。（一）牢靠性筛选2、牢靠性筛选的方法、牢靠性筛选的方法2）检查筛选）检查筛选X射线非破坏性检查筛选射线非破坏性检查筛选可发觉成品内的缺陷，如装配不良、焊料过多或过少可发觉成品内的缺陷，如装配不良、焊料过多或过少以及多余物等。美军标准规定，宇航级半导体器件都以及多余物等。美军标准规定，宇航级半导体器件都要
12、要100进行此项筛选。进行此项筛选。颗粒碰撞噪声检测颗粒碰撞噪声检测用来发觉产品内部是否存在多余物或有结合不良之处。用来发觉产品内部是否存在多余物或有结合不良之处。其原理是检查试件在振动或冲击状况下是否内部有颗其原理是检查试件在振动或冲击状况下是否内部有颗粒碰撞而发出的噪声。优点是能发觉更小的粒子和粒碰撞而发出的噪声。优点是能发觉更小的粒子和X射线能穿透的粒子。已有设备可测出重量小于射线能穿透的粒子。已有设备可测出重量小于1g和和直径小于直径小于25m的松散粒子。的松散粒子。（一）牢靠性筛选2、牢靠性筛选的方法、牢靠性筛选的方法2）检查筛选）检查筛选密封性检查筛选密封性检查筛选用来剔除泄漏率超
13、过规定值的产品。依据泄漏率要求用来剔除泄漏率超过规定值的产品。依据泄漏率要求可选择液浸检漏法、氦质谱检漏法、放射性示踪检漏可选择液浸检漏法、氦质谱检漏法、放射性示踪检漏法和湿度试验法等。法和湿度试验法等。参数测试筛选参数测试筛选包括一般参数和一些特殊参数的测试。例如，热稳定包括一般参数和一些特殊参数的测试。例如，热稳定试验、电压拉偏试验等。试验、电压拉偏试验等。（一）牢靠性筛选2、牢靠性筛选的方法、牢靠性筛选的方法3）环境应力筛选）环境应力筛选力学环境应力筛选力学环境应力筛选有振动（包括振动疲惫、扫描振动或随机振动）、冲击和离心有振动（包括振动疲惫、扫描振动或随机振动）、冲击和离心加速度等项目
14、。加速度等项目。气候环境应力筛选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、低气压和凹凸有温度循环、温度冲击、恒温恒湿、潮热交变、低气压和凹凸温测试等。温测试等。特殊环境应力筛选特殊环境应力筛选有高温、高压、高真空、辐射等。有高温、高压、高真空、辐射等。环境应力筛选试验环境应力筛选试验环境应力选择环境应力选择环境应力选择ESS机理和基本方法ESS振动剖面温度循环剖面（一）牢靠性筛选2、牢靠性筛选的方法、牢靠性筛选的方法3）环境应力筛选）环境应力筛选混合环境应力筛选混合环境应力筛选有电和振动、冲击混合应力；电温度循环、湿度有电和振动、冲击混合应力；电温度循环、湿度和振动混合应力等，
15、比单应力筛选要有效得多。和振动混合应力等，比单应力筛选要有效得多。（一）牢靠性筛选2、牢靠性筛选的方法、牢靠性筛选的方法4）寿命筛选（老炼筛选）寿命筛选（老炼筛选）贮存筛选贮存筛选包括高温贮存。包括高温贮存。工作寿命筛选工作寿命筛选包括静态、动态工作等。包括静态、动态工作等。（一）牢靠性筛选2、牢靠性筛选的方法、牢靠性筛选的方法5）破坏性筛选）破坏性筛选为适应特殊环境须要，对有的批产品还需作抽样为适应特殊环境须要，对有的批产品还需作抽样的破坏性筛选试验，以代表批产品的环境适应性，的破坏性筛选试验，以代表批产品的环境适应性，包括有盐雾、油雾、潮湿、焊接强度、热疲惫、包括有盐雾、油雾、潮湿、焊接强
16、度、热疲惫、引线疲惫和高温高压等。引线疲惫和高温高压等。（一）牢靠性筛选2、牢靠性筛选的方法、牢靠性筛选的方法大体上分为两类：一类是一般产品都可运用的，如：大体上分为两类：一类是一般产品都可运用的，如：检查筛选、高温贮存、功率老炼、密封检漏等。另一检查筛选、高温贮存、功率老炼、密封检漏等。另一类则须要针对产品的某失效模式而接受，如：内潮试类则须要针对产品的某失效模式而接受，如：内潮试验可剔除线包内有潮气的继电器，三次谐波法可剔除验可剔除线包内有潮气的继电器，三次谐波法可剔除接点已长有机膜的继电器，大电流冲击可发觉内引线接点已长有机膜的继电器，大电流冲击可发觉内引线焊接不良的半导体分立器件等。焊
17、接不良的半导体分立器件等。总之，统一的筛选条件只能解决一般问题，要解决特总之，统一的筛选条件只能解决一般问题，要解决特殊失效模式带来的问题，就要制定高效的、特殊的筛殊失效模式带来的问题，就要制定高效的、特殊的筛选方法。选方法。（一）牢靠性筛选3、筛选方案设计原则、筛选方案设计原则1）要有效剔除早期失效产品，但不应使正常产品提）要有效剔除早期失效产品，但不应使正常产品提高失效率；高失效率；2）为提高筛选效率，可运用强应力筛选，但不应使）为提高筛选效率，可运用强应力筛选，但不应使产品因此而产生新的失效模式；产品因此而产生新的失效模式；3）筛选项目和应力不必只是模拟运用状况，有些项）筛选项目和应力不
18、必只是模拟运用状况，有些项目和应力可以是运用中不行能出现的，其目的仅是为目和应力可以是运用中不行能出现的，其目的仅是为了暴露工艺上的缺陷；了暴露工艺上的缺陷；4）试验设计前，设计者必需对元器件的正常筛选效）试验设计前，设计者必需对元器件的正常筛选效率有所驾驭。假如筛选结果并不令人满足，则筛选方率有所驾驭。假如筛选结果并不令人满足，则筛选方案应重新拟定；案应重新拟定；（一）牢靠性筛选3、筛选方案设计原则、筛选方案设计原则5）试验程序必需是加应力筛选在前，检查测试性）试验程序必需是加应力筛选在前，检查测试性筛选在后。如筛选项目的次序与失效有关，要选筛选在后。如筛选项目的次序与失效有关，要选择能暴露
19、失效的最佳依次；择能暴露失效的最佳依次；6）对被筛选对象可能的失效模式有所驾驭；）对被筛选对象可能的失效模式有所驾驭；7）为制订合理和有效的筛选方案，必需了解有关）为制订合理和有效的筛选方案，必需了解有关元器件特性、材料、封装及制造技术；元器件特性、材料、封装及制造技术；8）将不行靠产品淘汰在上机前，以削减不必要的）将不行靠产品淘汰在上机前，以削减不必要的损失。损失。（一）牢靠性筛选4、电子元器件老炼、电子元器件老炼电子元器件经筛选后已可正常工作，但它的参数、性能不电子元器件经筛选后已可正常工作，但它的参数、性能不确定稳定，往往须要存放一段时间或通电工作一段时间后，确定稳定，往往须要存放一段时
20、间或通电工作一段时间后，其参数才能稳定。使性能、参数稳定的过程叫老炼。其参数才能稳定。使性能、参数稳定的过程叫老炼。某种元器件上机前是否要进行老炼，主要取决于这种元器某种元器件上机前是否要进行老炼，主要取决于这种元器件的参数漂移是否影响运用牢靠性（与失效判据联系起来）。件的参数漂移是否影响运用牢靠性（与失效判据联系起来）。（二）环境适应性试验1、环境条件的分类、环境条件的分类1）气候条件：包括温度、湿度、气压、风、雨、）气候条件：包括温度、湿度、气压、风、雨、水、露、霜雪、沙尘、盐雾、油雾、游离气体和水、露、霜雪、沙尘、盐雾、油雾、游离气体和其它有害气体等因素，可导致产品电性能变更、其它有害气
21、体等因素，可导致产品电性能变更、材料腐蚀和机械损伤；材料腐蚀和机械损伤；2）力学条件：包括振动、冲击、离心、碰撞、跌）力学条件：包括振动、冲击、离心、碰撞、跌落、静力负荷、失重、声振、爆炸、冲击波等，落、静力负荷、失重、声振、爆炸、冲击波等，可导致产品结构损伤、材料断裂或疲惫、引线断可导致产品结构损伤、材料断裂或疲惫、引线断开等；开等；（二）环境适应性试验1、环境条件的分类、环境条件的分类3）生生物物条条件件：包包括括霉霉菌菌、昆昆虫虫、啮啮齿齿动动物物等等。霉霉菌菌吞吞啮啮、繁繁殖殖、吸吸附附水水分分和和分分泌泌酶酶，使使全全部部有有机机材材料料和和部部分分无无机机材材料料强强度度降降低低，
22、介介质质损损耗耗增增大大，金金属属腐腐蚀蚀，白白蚁蚁、木木蜂蜂、老老鼠鼠咬咬坏坏电电缆缆，排排出出粪粪便造成短路；便造成短路；（二）环境适应性试验1、环境条件的分类、环境条件的分类4）辐射条件：包括太阳紫外线辐射引起材料老化，核爆炸）辐射条件：包括太阳紫外线辐射引起材料老化，核爆炸环境的中子辐射引起永久性损伤，环境的中子辐射引起永久性损伤，辐射引起瞬时效应，造辐射引起瞬时效应，造成电子元件失效，空间带电粒子可使卫星用电子元器件损坏；成电子元件失效，空间带电粒子可使卫星用电子元器件损坏；5）电磁条件：包括电场、磁场、闪电、雷击、电晕、核爆）电磁条件：包括电场、磁场、闪电、雷击、电晕、核爆炸产生的
23、电磁波，以及电子设备内部、外部的电磁干扰等。炸产生的电磁波，以及电子设备内部、外部的电磁干扰等。（二）环境适应性试验2、环境试验的方法、环境试验的方法1）现场运用试验）现场运用试验现现场场运运用用试试验验可可真真实实地地反反映映产产品品在在实实际际运运用用条条件件下下的的牢牢靠靠性性，同同时时，也也是是检检验验人人工工模模拟拟试试验验精精确确性性的的依依据据，因因此此，现现场场运运用用试试验验可可作作为为设设计计制制造造过过程程中中的的一一个个环环节节。例例如如飞飞机机在在样样机机研研制制完完成成后后，要要经经1000小小时时试试飞飞，才才能能正正式式投投产。产。在在牢牢靠靠性性工工作作中中，
24、现现场场运运用用数数据据是是特特别别重重要要的的，但但这这种种试试验验取取得得数数据据的的周周期期长长，花花费费大大，有有确确定局限性。定局限性。（二）环境适应性试验2、环境试验的方法、环境试验的方法2）自然暴露试验）自然暴露试验把把样样品品长长期期暴暴露露于于自自然然气气候候环环境境（如如热热带带、亚亚热热带带、寒寒带带、高高原原地地带带等等），样样品品可可处处于于工工作作负负荷荷状状态态或或贮贮存存状状态态，通通过过定定期期观观测测，可可以以了了解产品电参数、机械性能和外观的变更。解产品电参数、机械性能和外观的变更。（二）环境适应性试验2、环境试验的方法、环境试验的方法3）人工模拟试验）人
25、工模拟试验人人工工限限制制条条件件下下的的试试验验，是是在在试试验验箱箱内内或或试试验验台台上上进进行行的的，目目的的是是在在短短时时间间内内视视察察产产品品所能承受的环境应力大小。所能承受的环境应力大小。常常用用试试验验项项目目有有低低温温、高高温温、热热冲冲击击、温温度度循循环环、潮潮热热、低低气气压压、盐盐雾雾、霉霉菌菌、沙沙尘尘、振振动动、冲冲击击、碰碰撞撞、离离心心、运运输输、声声振振、爆爆炸炸、真真空空冷冷热热浸浸、真真空空冷冷焊焊试试验验等等。一一般般可可分为单项环境试验与综合环境试验两大类。分为单项环境试验与综合环境试验两大类。（二）环境适应性试验2、环境试验的方法、环境试验的
26、方法3）人工模拟试验）人工模拟试验单项环境试验单项环境试验针对环境因素分别单项进行，试验好处在于试针对环境因素分别单项进行，试验好处在于试验设备比较简洁，试验费用较少，并且很简洁验设备比较简洁，试验费用较少，并且很简洁看出某因素对产品的影响。看出某因素对产品的影响。综合环境试验综合环境试验在好用中，产品受客观环境的影响，常常是几在好用中，产品受客观环境的影响，常常是几种环境因素共同作用的结果，因此有必要选择种环境因素共同作用的结果，因此有必要选择有代表性的应力条件进行组合试验，并使其与有代表性的应力条件进行组合试验，并使其与实际运用环境接近。实际运用环境接近。（二）环境适应性试验2、环境试验的
27、方法、环境试验的方法3）人工模拟试验）人工模拟试验综合环境试验综合环境试验综合环境试验的优点是：可以较为真实地模综合环境试验的优点是：可以较为真实地模拟运用环境，从而增加了试验的真实性和牢拟运用环境，从而增加了试验的真实性和牢靠性；创建了利用地面模拟试验代替空中飞靠性；创建了利用地面模拟试验代替空中飞行试验的条件；真实地暴露由于诸环境因素行试验的条件；真实地暴露由于诸环境因素共同作用所引起的产品失效模式。共同作用所引起的产品失效模式。但由于综合环境试验设备困难、试验周期长、但由于综合环境试验设备困难、试验周期长、费用昂贵，发展受到确定的限制。费用昂贵，发展受到确定的限制。（二）环境适应性试验2
28、、环境试验的方法、环境试验的方法3）人工模拟试验）人工模拟试验环环境境模模拟拟试试验验的的设设计计者者应应对对产产品品的的实实际际运运用用环环境境有有准准确确的的了了解解。若若对对运运用用环环境境估估计计偏偏严严，将将导导致致产产品品成成本本提提高高和和研研制制周周期期拖拖长长；若若对对运运用用环环境境估估计计不不足足而而降降低低试试验验条条件件，则则将将导导致致产产品品在在实实际际运运用用环环境境下下大大量量故故障障，造造成成更更大大损损失失。总总之之，环环境境模模拟拟试试验验重重要要的的是是正正确确规规定定试试验验条条件件和和合合理理支支配配试试验验依依次次，试试验验设设备要合格，定期标定
29、。备要合格，定期标定。环境应力筛选试验环境应力筛选试验目的消除产品早期故障时间产品交付使用前试样全体产品/视情抽样方法试验-激发故障故障处理修复/更换处理对象个别问题产品环境应力筛选试验环境应力筛选试验问问 题题环境应力筛选不行能无限地下降产品的故障率。环境应力筛选不行能无限地下降产品的故障率。原原 因因由由于于环环境境应应力力筛筛选选不不行行能能解解决决产产品品固固有有的的牢牢靠靠性性问问题题，如如设设计计水水平平、配配套套元元器器件件和和材材料料的的等等级级，以以及及制制造造过过程程存存在在的的生生产产工工艺艺等等系系统统性性问问题题所所形形成成的的缺缺陷陷。仅仅仅仅接接受受快快速速试试验
30、验技技术术和和对对故故障障部部件件进进行行简简洁洁更更换换或或修修复复的的方方法法，是是无无法法解解决决那那种种全全体体产产品品共共有有的的、确确定定性性产产品品固固有有牢牢靠靠性性的的问问题题的。的。筛选试验的时间筛选试验的时间53 当1 2时，可以有效区分，提升产品批次的牢靠性；54（三）牢靠性增长试验（三）牢靠性增长试验（RGTRGT）牢靠性增长试验的目的和一般方法牢靠性增长试验的目的和一般方法增长试验目的增长试验目的-提高产品固有牢靠性，以满提高产品固有牢靠性，以满足产品运用足产品运用 期的牢靠性须要。（见图）期的牢靠性须要。（见图）故障率增长前增长后（使用期）（早期）0t0t01牢靠
31、性增长试验牢靠性增长试验通过试验，激发产品故障隐患，开展故障分析，重点找出系统性通过试验，激发产品故障隐患，开展故障分析，重点找出系统性问题，接受优化产品设计、优选配套元器件和材料、改进生产工问题，接受优化产品设计、优选配套元器件和材料、改进生产工艺及试验验证等技术途径，不断削减系统性故障，提高产品的固艺及试验验证等技术途径，不断削减系统性故障，提高产品的固有牢靠性。但试验本身并不改善产品牢靠性，只有实行防止在运有牢靠性。但试验本身并不改善产品牢靠性，只有实行防止在运用中重复发生故障的订正措施才能提高产品牢靠性。用中重复发生故障的订正措施才能提高产品牢靠性。偶然性故障特征系统性故障特征个别产品
32、全体产品偶然形成必然形成随机发生随机发生修复、更换设计、工艺及材料改进牢靠性增长试验牢靠性增长试验5657环境应力筛选环境应力筛选 VS VS 牢靠性增长试验牢靠性增长试验试验项目环境应力筛选 ESS可靠性增长 RGT目的消除早期故障消除系统性故障时间交付使用前研制/使用期间试样全体产品样品方法试验-激发故障试验-改进-试验故障处理修复/更换设计/工艺改进处理对象个别问题产品全体产品58Duane牢靠性增长模型假定牢靠性增长试验的产品在总累积试验时间t时，共累积发生 r(t)次故障。明显随着试验时间t的增加，故障累积函数 r(t)也渐渐增大，并记 为平均故障率累积函数，由此故障累积函数为而产品
33、的平均MTBF累积函数为 59对上式两边取对数，则 即在双边对数坐标纸上，产品的平均MTBF累积函数与时间t 是始终线关系,其斜率为 k,截距为 ,因此，在工程上称斜率 k 为增长试验的增长率。又由式 ，可得Duane模型的故障率函数 为：则产品的瞬时MTBF函数为：60由 ，在 Duane 模型中，产品的平均MTBF累积函数与其瞬时MTBF函数的关系为：即在牢靠性增长试验过程中，任一时刻产品的瞬时MTBF值是MTBF累积平均值的 倍。两边取对数，则有 即瞬时MTBF与累积MTBF为两条平行直线,由于 0因此在双边对数坐标纸上(见图），任一时刻的 总是比 大 。61双对数纸上的Duane模型M
34、TBF1000 100 10 1/a 1 10 100 1000 10000 t62阿里亚娜火箭牢靠性增长状况（Duane）牢靠性增长试验牢靠性增长试验-模型模型63杜安（Duane）lnC(t)=ln-(1-)lnt,i=c/牢靠性鉴定试验&验证试验n鉴定试验：验证产品设计是否达到规定的牢靠性，鉴定试验：验证产品设计是否达到规定的牢靠性，为生产前的试验。为生产前的试验。n验证试验：对交付的产品进行评价。验证试验：对交付的产品进行评价。n试验方案的类别试验方案的类别n按寿命特点：按寿命特点：n连续型、成败型连续型、成败型n按截尾方式分：按截尾方式分：n定时、定数、贯序定时、定数、贯序64牢靠性
35、鉴定试验牢靠性鉴定试验&验证试验验证试验n生产方风险生产方风险。表示产品整体事实上合格时由于是抽样试验而。表示产品整体事实上合格时由于是抽样试验而判定为不合格的概率；判定为不合格的概率；n运用方风险运用方风险表示产品整体不合格时，由于是抽样试验而被判表示产品整体不合格时，由于是抽样试验而被判定为合格的概率。定为合格的概率。n设计鉴定试验鉴定产品能否定型，是否已经达到要求的牢靠性设计鉴定试验鉴定产品能否定型，是否已经达到要求的牢靠性设计指标，这种试验以运用方利益为主，可使值大些。设计指标，这种试验以运用方利益为主，可使值大些。n当产品通过设计鉴定转入批生产后，由于生产过程中有可能引当产品通过设计
36、鉴定转入批生产后，由于生产过程中有可能引进不行靠因素，而使生产质量不稳定，这时须要进行验收试验，进不行靠因素，而使生产质量不稳定，这时须要进行验收试验，当产品实际水乎达到合格质量水乎时，应以高概率接收，即当产品实际水乎达到合格质量水乎时，应以高概率接收，即可取小些。可取小些。牢靠性鉴定试验-原则n误收风险（风险）、误拒风险（风险）66牢靠性鉴定试验牢靠性鉴定试验-定时截尾定时截尾n设设为平均寿命，为平均寿命，0为可接收的平均寿命，称为平均寿命的为可接收的平均寿命，称为平均寿命的检验上限，试验方案以高概率检验上限，试验方案以高概率接收接收MTBF真值接近真值接近0的产品；的产品；ni为拒收的为拒
37、收的MTBF值，称为值，称为MTBF的检验下限，试验方案以的检验下限，试验方案以高概率拒收高概率拒收MTBF真值接近真值接近i的产品。产品平均寿命为的产品。产品平均寿命为时时的接收概率为的接收概率为L()牢靠性鉴定试验牢靠性鉴定试验-定时截尾定时截尾68随随机机抽抽取取样样品品n个个，当当试试验验进进行行到到规规定定的的时时间间t0就就停停止止，共共失失效效r个个样样品品，合合格格判判定定数数为为c，若若r100。但但假假如如产产品品的的温温度度工工作作极极限限与与损损坏坏极极限限之之间间有有足足够够的的裕裕度度，则则HASS温温度度可可取取在在这这二二者者之之间间，以以筛筛选选出出在在工工作
38、作极极限限内内短短时时间间难以发觉的缺陷；难以发觉的缺陷；n振动取产品损坏极限的振动取产品损坏极限的50%，但不要，但不要工作极限的工作极限的80%。HASS 试验方法简介试验方法简介n筛选效果验证筛选效果验证n 依依据据确确定定的的筛筛选选剖剖面面，对对已已筛筛样样品品按按该该剖剖面面至至少少再再进进行行3050次次连连续续试试验验（而而没没有有任任何何失失效效），以以验验证证剖剖面面的的有有效效性性。也也可可在在试试样样中中人人为为植植入入缺缺陷陷（如如虚虚焊焊等等），并并适适当当调调整整应力，尽量在第一循环就暴露。剖面调整后仍需验证。应力，尽量在第一循环就暴露。剖面调整后仍需验证。n批产
39、品批产品HASSn 剖剖面面验验证证后后，就就可可用用于于产产品品筛筛选选。对对筛筛选选结结果果进进行行连连续续监控（包括外场），以分析、调整、修改和完善监控（包括外场），以分析、调整、修改和完善HASS剖面。剖面。HASS 试验方法简介试验方法简介nGregg K.Hobbs认认为为不不管管接接受受什什么么筛筛选选方方法法，筛筛选选过过程程总总要要消消耗耗产产品品一一部部分分运运用用寿寿命命，假假如如运运用用应应力力和和损损坏坏应应力力之之间间的的余余量量很很小小，就就根根本本不不能能运运用用任任何何应应力力筛筛选选方方法法进进行行筛筛选选。因因此此必必需需依依据据HALT得得到到的的工工作
40、作极极限限和和损损坏坏极极限限，摸摸清清产产品品的的设设计计余余量量，以以此此来来制制订订HASS方方案案与与确确定定HASS的的量量级级，以以保保证证产产品品在筛选中消耗的运用寿命的量是可以接受的。在筛选中消耗的运用寿命的量是可以接受的。HASS 试验方法简介试验方法简介n筛选的有效性是以充分激发产品缺陷又不过量消耗产品运用筛选的有效性是以充分激发产品缺陷又不过量消耗产品运用寿命的实力来度量的。即：一是能检测出可能造成产品故障寿命的实力来度量的。即：一是能检测出可能造成产品故障的隐患，二是经筛选后不致造成产品损坏或的隐患，二是经筛选后不致造成产品损坏或“内伤内伤”。n对于困难产品，应由低到高
41、分层进行对于困难产品，应由低到高分层进行HASS，才能保证最终，才能保证最终产品的牢靠性。产品的牢靠性。HALT/HASS 试验方法简介试验方法简介n产产品品不不同同其其工工作作极极限限和和损损坏坏极极限限也也不不同同。因因此此，不不存存在在统统一一的的 HALT/HASS 应应力力。应应依依据据各各自自特特点点，选选择择产产品品最最敏敏感感的的应力进行筛选。应力进行筛选。n产产品品失失效效/故故障障分分析析及及其其改改进进措措施施，是是 HALT/HASS 的的核核心心。因因此此，在在试试验验过过程程中中不不能能轻轻易易放放过过任任何何一一个个被被激激发发出出的的故故障障，只只有有接接受受有
42、有效效的的订订正正措措施施，才才能能加加速速设设计计和和工工艺艺的的成成熟熟，充充分分发挥发挥 HALT/HASS 的作用。的作用。HALT/HASS 试验方法简介试验方法简介n开展开展 HALT/HASS 须要大量设备、资源和专职人员。一须要大量设备、资源和专职人员。一个产品的个产品的HALT/HASS必需由设计开发、生产制造、质量必需由设计开发、生产制造、质量与牢靠性管理人员共同参与，以供应受试产品、试验设与牢靠性管理人员共同参与，以供应受试产品、试验设备，以刚好间、经费、人员和失效分析等资源保障。备，以刚好间、经费、人员和失效分析等资源保障。n目前国内对目前国内对HALT/HASS的技术
43、的驾驭还不充分，面临的的技术的驾驭还不充分，面临的课题很多，如试验方法的深化探讨、试验信息处理与统课题很多，如试验方法的深化探讨、试验信息处理与统计分析、标准和规范的制定、试验实力的提升等，这些计分析、标准和规范的制定、试验实力的提升等，这些问题干脆影响问题干脆影响HALT/HASS的推广应用，不是简洁购置新的推广应用，不是简洁购置新的试验设备就能解决。的试验设备就能解决。牢靠性评定n系统牢靠性评定是指依据对系统进行牢靠性试验所得系统牢靠性评定是指依据对系统进行牢靠性试验所得的数据或其他有关系统牢靠性的信息，对系统的牢靠的数据或其他有关系统牢靠性的信息，对系统的牢靠性特性（如系统的平均寿命等）进行评估。性特性（如系统的平均寿命等）进行评估。n常用的系统牢靠性评定方法有点估计、区间估计、极常用的系统牢靠性评定方法有点估计、区间估计、极大似然估计等。大似然估计等。牢靠性评定n进行系统牢靠性评定的一般过程为：进行系统牢靠性评定的一般过程为：n建立系统牢靠性模型（串联、并联等）；建立系统牢靠性模型（串联、并联等）；n确定所用的系统牢靠性评定模型及估计方法；确定所用的系统牢靠性评定模型及估计方法；n获得试验数据或验前信息；获得试验数据或验前信息；n运用评定模型对系统的牢靠性特性进行估计，可运用评定模型对系统的牢靠性特性进行估计，可能时给出置信区间。能时给出置信区间。