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1、 汽车电子产品检测与鉴定任课教师：李正国讲授时间：2011 2012学年第一学期第六讲 汽车电子产品可靠性检测基本知识汽车电子产品检测与鉴定一、可靠性的基本概念 所谓可靠性，是指“产品在规定的条件下，规定的时间内，完成规定功能的能力”。规定条件是指产品使用时的应力条件、环境条件和存储条件等。“规定条件”不同，电子产品的可靠性也不同。例如，同一半导体器件使用时，在不同功率输出的状态下，其可靠性是不同的，一般的规律是小于额定功率时可靠性较高，等于额定功率时可靠性次之，大于额定功率时可靠性较差。Page 3 Page 3汽车电子产品检测与鉴定一、可靠性的基本概念 产品的可靠性与“规定时间”即规定的工
2、作时间密切相关。一般来说，元器件经过筛选后，产品在某一段时间内可靠性水平较高。此后，随着使用时间的延长，可靠性水平逐渐降低；时间越长，可靠性水平越低。产品的可靠性与“规定功能”也有密切关系。一个产品往往具备若干功能，或者具有若干项技术指标。产品在工作时，要完成的是功能的全部而不是其中的一部分，或者说要达到所有技术指标而不是达到某一部分技术指标。Page 4 Page 4汽车电子产品检测与鉴定一、可靠性的基本概念 产品在实际使用中发生的失效往往与各种偶然因素有关。要判断某种产品会在什么时候发生故障是无法做到的，但大量的偶然事件（随机事件）会隐藏一定的规律，偶然事件包含必然性。虽然我们不能精确知道
3、故障的时间，但我们可以估计在某段时间产品完成规定功能的能力大小，也就是所谓的产品可靠度的大小。所谓“可靠度”，是指“产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率”。例如，产品工作1000 小时的可靠度为98，意味着多次抽取了100 个同样的产品在规定的条件下工作1000 小时，平均有98 个能完成规定的功能。Page 5 Page 5汽车电子产品检测与鉴定二、产品的质量与可靠性的关系 产品的质量由产品的功能、产品可靠性和产品的有效度组成。（如图所示）产品的功能是指产品所具有的技术指标。例如：计算机的技术指标，手机的技术指标，汽车的技术指标等。产品的基本技术指标没有达到，可靠性指标是没有意义
4、的。但是，产品的功能能否发挥，很大程度取决于产品的可靠程度。例如，炮瞄雷达如果关键时候不起作用，将产生很严重的后果。Page 6 Page 6汽车电子产品检测与鉴定二、产品的质量与可靠性的关系 产品的有效度，是指可以修复的产品在某时刻维持其功能的概率。对于可修复的产品，其有效度的高低还与出现故障后修复时间的长短有关。产品的平均修复时间越短，则有效度就越高。我们把产品可能工作时间与总时间之比作为衡量产品质量的一个重要指标，叫“固有有效度”。只有产品的可靠性水平高，才能使产品的功能得到充分的发挥。通常把产品的失效率、可靠度、平均寿命、储存寿命等作为产品的可靠性指标。Page 7 Page 7汽车电
5、子产品检测与鉴定二、产品的质量与可靠性的关系 产品的可靠性由固有可靠性、使用可靠性和环境适应性三方面组成。（1）固有可靠性 指产品在设计、制造时内在的可靠性。影响产品固有可靠性的因素主要由：。（2）使用可靠性 指使用、维修人员对产品可靠性的影响。具体指使用、维护的合理性、科学性。这些人为的因素往往影响产品的正常使用。（3）环境适应性 指产品工作时的外界条件对产品可靠性的影响。这些条件有。Page 8 Page 8汽车电子产品检测与鉴定三、失效规律 产品失效规律的分析和研究是可靠性研究的主要内容之一。对产品的失效规律的分类通常有两种方法：一是按产品的寿命特征分类，一是按产品的失效形式分类。1、按
6、寿命特征分类的产品失效规律 浴盆曲线 从曲线上可以看出，产品的失效率随着时间的发展大致可划分为三个阶段：即早期失效期、偶然失效期和损耗失效期。Page 9 Page 9汽车电子产品检测与鉴定三、失效规律 产品失效规律的分析和研究是可靠性研究的主要内容之一。对产品的失效规律的分类通常有两种方法：一是按产品的寿命特征分类，一是按产品的失效形式分类。1、按寿命特征分类的产品失效规律 浴盆曲线 从曲线上可以看出，产品的失效率随着时间的发展大致可划分为三个阶段：即早期失效期、偶然失效期和损耗失效期。Page 10 Page 10汽车电子产品检测与鉴定三、失效规律（1）早期失效期 早期失效期是指产品制成后
7、投入工作的较早时期，特点是失效率高，且产品失效率随着时间的增加而迅速下降。原因：设计和制造工艺上的缺陷等因素而导致产品的失效。尤其是：材料缺陷、工艺不良、操作粗心、检验不严等。减少的有效办法：加强原材料的理化检验，严格工艺规程，加强产品的质量管理，对元器件实行筛选措施等。Page 11 Page 11汽车电子产品检测与鉴定三、失效规律（2）损耗失效期 损耗失效期是指产品使用的后期，是产品主要的失效时期。其特点是失效率随着时间的增加而上升。原因：主要是产品的老化、疲劳和损耗等。举例。改善的有效办法：不断提高元器件的工作寿命，对寿命时间短的元器件，在整机设计时就制定一套预防性检修和更新措施，在它们
8、达到耗损失效期前就及时予以更换。（短板效应）Page 12 Page 12汽车电子产品检测与鉴定三、失效规律（3）偶然失效期 偶然失效期出现在早期失效期之后，此期间产品的失效属于偶然事件。其特点是失效率低，工作稳定。失效率近似常数，与时间变化关系不大。原因：偶然因素。举例。Page 13 Page 13汽车电子产品检测与鉴定三、失效规律（4）特殊情况 上面介绍的三个时期是电子产品的典型情况。但是，并不是所有产品都有三个失效期，有的只有其中的一个或两个。例如，有些质量低劣的电子产品可能只有早期失效期，或者是其偶然失效期非常短，在早期失效之后，就直接进入损耗失效期。相反，有些半导体元器件的理论寿命
9、是非常长的，基本上很难发现其损耗失效的现象。对失效规律的了解，有助于提高产品的可靠性水平。例如，没有早期失效期的产品就不必用筛选的办法，否则引起平均寿命的降低。而没有损耗失效期的产品就可以加强其筛选条件，降低失效率。Page 14 Page 14汽车电子产品检测与鉴定三、失效规律 2、按失效形式区分的产品失效 按失效形式，产品的失效也可分为三类不同形式：由于产品质量不合格造成的失效，人为因素造成的失效和由于损耗造成的失效。（1）质量不合格失效 有两个方面的原因：一是产品的设计不能适应实际使用的需要，可能是元器件的选择不当，或原材料选择不当，或电路、工艺参数设计不当；二是环境应力超过产品的负荷能
10、力，可能是产品不适应环境或设计者对使用条件估计错误造成的。Page 15 Page 15汽车电子产品检测与鉴定三、失效规律 2、按失效形式区分的产品失效 按失效形式，产品的失效也可分为三类不同形式：由于产品质量不合格造成的失效，人为因素造成的失效和由于损耗造成的失效。（2）人为因素失效 有三个方面的原因：一是对产品没有进行可靠性设计，更未对产品进行可靠性工艺保证措施；二是设计人员或制造人员采用有缺陷的元器件、材料；三是产品在制造、维修或运输过程受到了人为的损坏。Page 16 Page 16汽车电子产品检测与鉴定三、失效规律 2、按失效形式区分的产品失效 按失效形式，产品的失效也可分为三类不同
11、形式：由于产品质量不合格造成的失效，人为因素造成的失效和由于损耗造成的失效。（3）损耗失效 这是由于产品老化、疲劳和损耗等原因造成的失效。主要原因：一是某些元器件的使用时间超过损耗期的寿命，二是某些元器件常时间受到环境应力的影响。以上的失效形式的分类的优点在于能尽快找出失效的原因，以便从根本上采取措施，提高产品的可靠性水平。Page 17 Page 17汽车电子产品检测与鉴定四、失效分析 失效分析：对批量产品，以一定抽样程序，抽取一定数量的产品对其进行加速试验，对试验中的失效产品进行深入的物理分析，弄清楚其失效的形式及失效 的原因，从而提出改进措施，以提高产品的可靠性水平。失效形式的分析过程：
12、1、收集失效数据；2、失效形式鉴定；3、失效特征描述；4、失效机理假设；5、证实；6、改进措施；7、新的失效因素的探索。Page 18 Page 18汽车电子产品检测与鉴定五、提高产品可靠性水平的意义 1、电子工业的发展对可靠性提出了更高的要求 如果以R 表示一台电子产品的可靠度，以R1、R2、。Rn 表示用于该产品的各元器件的可靠度，那么一个串联系统电子产品（即系统中的任何一个元器件的失效都会导致系统设备失效）的可靠度R 等于各元器件可靠度的乘积 R R1R2。Rn 当单个元器件的可靠度为0。99 时，此设备如果是有10 个元器件组成，其可靠程度为90。4，如果由40 个元器件组成的话，则其
13、可靠度为66。9，如果是80 个组成的话，只有44。8 Page 19 Page 19汽车电子产品检测与鉴定五、提高产品可靠性水平的意义 1、电子工业的发展对可靠性提出了更高的要求 Page 20 Page 20汽车电子产品检测与鉴定五、提高产品可靠性水平的意义 1、电子工业的发展对可靠性提出了更高的要求 VCD 影碟机的例子。由此可知，随着电子产品采用元器件数量的增加，对元器件的要求越来越高，可靠性的问题也就越来越重要。Page 21 Page 21汽车电子产品检测与鉴定五、提高产品可靠性水平的意义 2、可靠性与经济的关系 可靠性与费用的关系曲线图。产品费用生产费用使用费用维修费用；产品可靠
14、性与生产费用成正比关系，即产品可靠性越高，其生产费用越高；产品可靠性与使用费用和维修费用都成反比关系，即产品可靠性越高，其使用费用和维修费用都降低。3、提高产品可靠性水平的意义 节约能源、节约材料、节约资源、节约人力、节约资金等。Page 22 Page 22汽车电子产品检测与鉴定五、提高产品可靠性水平的意义 可靠性与费用的关系曲线图。Page 23 Page 23汽车电子产品检测与鉴定六、提高可靠性水平的途径 1、全心全意的依靠每一个生产者，对生产线进行严格的质量控制，从基层、从生产的每一步都搞好质量的控制；2、要完成规定功能的设计方案愈简单愈好，组成产品的元器件数量愈少愈好。3、对元器件实行减额使用，减轻其负荷量。4、进行产品的可靠性设计。5、提高电路效率。Page 24 Page 24汽车电子产品检测与鉴定六、提高可靠性水平的途径 6、选用好元器件。7、对某些元器件进行筛选。8、合理的结构设计，改善产品性能。9、实行可靠性储备。（工作储备、容错设计、掩蔽（工作）储备制、待机（非工作）储备制）Page 25 Page 25汽车电子产品检测与鉴定六、提高可靠性水平的途径 9、实行可靠性储备。（工作储备、容错设计、掩蔽（工作）储备制、待机（非工作）储备制）Page 26 Page 26