可靠性工程602可靠性试验汇编.pptx

第六章第六章 可靠性试验及评定可靠性试验及评定概述n产品生产出来以后，其可靠性是否达到定量要求，必产品生产出来以后，其可靠性是否达到定量要求，必须通过可靠性试验予以验证，同时，在设计和生产过须通过可靠性试验予以验证，同时，在设计和生产过程中可能存在这样或那样的可靠性缺陷，通过可靠性程中可能存在这样或那样的可靠性缺陷，通过可靠性试验，可以暴露设计、工艺、材料等方面存在的可靠试验，可以暴露设计、工艺、材料等方面存在的可靠性缺陷，从而采取措施加以改进，使可靠性逐步增长，性缺陷，从而采取措施加以改进，使可靠性逐步增长，最终达到预定的可靠性水平。最终达到预定的可靠性水平。可靠性试验目的可靠性试验可靠性试验的分类，一般有以下几种：可靠性试验的分类，一般有以下几种：1.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。可靠性试验2.按试验对象分按试验对象分元、器件及原材料可靠性试验；元、器件及原材料可靠性试验；组件或部件可靠性试验；组件或部件可靠性试验；产品可靠性试验。产品可靠性试验。3.按试验性质分按试验性质分破坏性试验；破坏性试验；非破坏性试验。非破坏性试验。可靠性试验4.按试验地点分按试验地点分现场可靠性试验；现场可靠性试验；实验室可靠性试验。实验室可靠性试验。5.按试验的应力和强度分按试验的应力和强度分恒定应力试验；恒定应力试验；步进应力试验；步进应力试验；序进应力试验；序进应力试验；加速应力试验。加速应力试验。可靠性试验6.按试验所处阶段分按试验所处阶段分可靠性研制试验可靠性研制试验 通过对产品施加环境应力、工作载荷，寻找产品中的设通过对产品施加环境应力、工作载荷，寻找产品中的设计缺陷，以改进设计，提高产品的固有可靠性。计缺陷，以改进设计，提高产品的固有可靠性。可靠性增长试验可靠性增长试验 通过对产品施加模拟实际使用环境的综合环境应力，暴通过对产品施加模拟实际使用环境的综合环境应力，暴露产品中的潜在缺陷并采取纠正措施，使产品的可靠性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规定的要求。达到规定的要求。可靠性试验6.按试验所处阶段分按试验所处阶段分可靠性鉴定试验可靠性鉴定试验 模拟实际使用环境，对产品施加工作应力，验证产品设模拟实际使用环境，对产品施加工作应力，验证产品设计是否达到规定的可靠性要求。计是否达到规定的可靠性要求。可靠性验收试验可靠性验收试验 模拟实际使用环境，对产品施加工作应力，验证批生产模拟实际使用环境，对产品施加工作应力，验证批生产产品的可靠性是否保持在规定的水平，即产品经过生产产品的可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、工作流程变化后的可靠性。期间的工艺、工装、工作流程变化后的可靠性。可靠性试验分类浴盆曲线与可靠性试验浴盆曲线与可靠性试验浴盆曲线浴盆曲线可靠性试验的要素故障判据试验剖面试验剖面n任务剖面：任务剖面：对产品在完成规定任务的这段时间内所要对产品在完成规定任务的这段时间内所要经历的全部重要时间和状态的一种时序描述。经历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环境越恶劣可靠性越差环境越恶劣可靠性越差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劳振动应力会加速产品的疲劳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环境应力和可靠性一般是指数关系环境应力和可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使用情况地模拟现场使用情况-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。常规可靠性试验n环境应力筛选试验ESSn可靠性增长试验RGTn可靠性鉴定试验RQT环境应力筛选试验（ESS）（一）可靠性筛选1、可靠性筛选的效果、可靠性筛选的效果1）筛选剔除率）筛选剔除率Q不能简单地以剔除率高低来评价筛选方法优劣，剔除率太高，有可能是产品存在着严重缺陷，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）可靠性筛选1、可靠性筛选的效果、可靠性筛选的效果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）可靠性筛选1、可靠性筛选的效果、可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合在评价筛选方法时，要把剔除率和筛选效果结合起来。例如取同样起来。例如取同样Q值，则值，则大的筛选方法为优；大的筛选方法为优；而得到同样的而得到同样的值，值，Q值小的筛选方法好。值小的筛选方法好。（一）可靠性筛选2、可靠性筛选的方法、可靠性筛选的方法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，剔除那些超出出容差极限值容差极限值的产品。的产品。首先要首先要确定确定被筛选对象的哪些被筛选对象的哪些参数直接影响参数直接影响系统的可靠性，系统的可靠性，以及为保证系统可靠性应以及为保证系统可靠性应规定的容差极限值规定的容差极限值，由此定下参数，由此定下参数的的筛选项目和合格标准筛选项目和合格标准。筛选对象应为设计、工艺相当稳定。筛选对象应为设计、工艺相当稳定条件下生产的产品，因此，其各项参数应服从正态分布。条件下生产的产品，因此，其各项参数应服从正态分布。（一）可靠性筛选2、可靠性筛选的方法、可靠性筛选的方法1）测试筛选）测试筛选线性判别筛选线性判别筛选先先对对批批产产品品作作摸摸底底试试验验，通通过过计计算算建建立立线线性性判判别别数数据据，然然后后根根据据每每个个被被判判产产品品的的原原始始数数据据和和试试验验一一段段时时间间后后的的测测试试数数据据，来来判断是否应淘汰。判断是否应淘汰。该该方方法法的的基基础础是是建建立立线线性性判判别别式式，式式中中含含有有对对产产品品有有显显著著影影响响的各参数（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）可靠性筛选（一）可靠性筛选2、可靠性筛选的方法、可靠性筛选的方法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，收效大。包括用肉眼、放大镜或显微镜检查筛选，花费少，收效大。红外线非破坏性检查筛选红外线非破坏性检查筛选用用红红外外扫扫描描显显微微镜镜对对元元器器件件在在工工作作时时的的热热分分布布作作检检查查。可可检检查查热热设设计计是是否否合合理理和和工工艺艺是是否否有有缺缺陷陷，可可灵灵敏敏地地检检查查出出过过热热点点及及是否有虚焊。是否有虚焊。不不足足之之处处是是只只能能检检查查暴暴露露出出来来的的表表面面，不不能能检检查查外外壳壳内内的的热热分分布，被检查表面有塑料时检查也要受影响。布，被检查表面有塑料时检查也要受影响。（一）可靠性筛选2、可靠性筛选的方法、可靠性筛选的方法2）检查筛选）检查筛选X X射线非破坏性检查筛选射线非破坏性检查筛选可发现成品内的缺陷，如装配不良、焊料过多或过少以及多余可发现成品内的缺陷，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要物等。美军标准规定，宇航级半导体器件都要100100进行此项进行此项筛选。筛选。颗粒碰撞噪声检测颗粒碰撞噪声检测用来发现产品内部是否存在多余物或有结合不良之处。其原理用来发现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情况下是否内部有颗粒碰撞而发出的是检查试件在振动或冲击情况下是否内部有颗粒碰撞而发出的噪声。优点是能发现更小的粒子和噪声。优点是能发现更小的粒子和X X射线能穿透的粒子。已有射线能穿透的粒子。已有设备可测出重量小于设备可测出重量小于1 1g g和直径小于和直径小于2525m m的松散粒子。的松散粒子。（一）可靠性筛选2、可靠性筛选的方法、可靠性筛选的方法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过规定值的产品。根据泄漏率要求可选择液用来剔除泄漏率超过规定值的产品。根据泄漏率要求可选择液浸检漏法、氦质谱检漏法、放射性示踪检漏法和湿度试验法等。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。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，热稳定试验、电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。压拉偏试验等。（一）可靠性筛选2、可靠性筛选的方法、可靠性筛选的方法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（包括振动疲劳、扫描振动或随机振动）、冲击和离心加速度等项有振动（包括振动疲劳、扫描振动或随机振动）、冲击和离心加速度等项目。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、低气压和高低温测试等。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）可靠性筛选2、可靠性筛选的方法、可靠性筛选的方法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、湿度和振有电和振动、冲击混合应力；电温度循环、湿度和振动混合应力等，比单应力筛选要有效得多。动混合应力等，比单应力筛选要有效得多。（一）可靠性筛选2、可靠性筛选的方法、可靠性筛选的方法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）可靠性筛选2、可靠性筛选的方法、可靠性筛选的方法5）破坏性筛选）破坏性筛选为适应特殊环境需要，对有的批产品还需作抽样的破为适应特殊环境需要，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，包括有坏性筛选试验，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、热疲劳、引线疲劳和盐雾、油雾、潮湿、焊接强度、热疲劳、引线疲劳和高温高压等。高温高压等。（一）可靠性筛选2、可靠性筛选的方法、可靠性筛选的方法大体上分为两类：大体上分为两类：一类一类是一般产品都可运用的，如：检查筛选、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。高温贮存、功率老炼、密封检漏等。另一类另一类则需要针对产品的则需要针对产品的某失效模式而采用，如：内潮试验可剔除线包内有潮气的继电某失效模式而采用，如：内潮试验可剔除线包内有潮气的继电器，三次谐波法可剔除接点已长有机膜的继电器，大电流冲击器，三次谐波法可剔除接点已长有机膜的继电器，大电流冲击可发现内引线焊接不良的半导体分立器件等。可发现内引线焊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，要解决特殊失效模总之，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、特殊的筛选方法。式带来的问题，就要制定高效的、特殊的筛选方法。（一）可靠性筛选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高失效率；）要有效剔除早期失效产品，但不应使正常产品提高失效率；2）为提高筛选效率，可使用强应力筛选，但不应使产品因此）为提高筛选效率，可使用强应力筛选，但不应使产品因此而产生新的失效模式；而产生新的失效模式；3）筛选项目和应力不必只是模拟使用情况，有些项目和应力）筛选项目和应力不必只是模拟使用情况，有些项目和应力可以是使用中不可能出现的，其目的仅是为了暴露工艺上的缺可以是使用中不可能出现的，其目的仅是为了暴露工艺上的缺陷；陷；4）试验设计前，设计者必须对元器件的正常筛选效率有所掌）试验设计前，设计者必须对元器件的正常筛选效率有所掌握。如果筛选结果并不令人满意，则筛选方案应重新拟定；握。如果筛选结果并不令人满意，则筛选方案应重新拟定；（一）可靠性筛选3、筛选方案设计原则、筛选方案设计原则5）试验程序必须是加应力筛选在前，检查测试性筛选在）试验程序必须是加应力筛选在前，检查测试性筛选在后。如筛选项目的次序与失效有关，要选择能暴露失效的后。如筛选项目的次序与失效有关，要选择能暴露失效的最佳顺序；最佳顺序；6）对被筛选对象可能的失效模式有所掌握；）对被筛选对象可能的失效模式有所掌握；7）为制订合理和有效的筛选方案，必须了解有关元器件）为制订合理和有效的筛选方案，必须了解有关元器件特性、材料、封装及制造技术；特性、材料、封装及制造技术；8）将不可靠产品淘汰在上机前，以减少不必要的损失。）将不可靠产品淘汰在上机前，以减少不必要的损失。（一）可靠性筛选4、电子元器件老炼、电子元器件老炼电电子子元元器器件件经经筛筛选选后后已已可可正正常常工工作作，但但它它的的参参数数、性性能能不不一一定定稳稳定定，往往往往需需要要存存放放一一段段时时间间或或通通电电工工作作一一段段时时间间后后，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。某某种种元元器器件件上上机机前前是是否否要要进进行行老老炼炼，主主要要取取决决于于这这种种元元器器件的参数漂移是否影响使用可靠性（与失效判据联系起来）。件的参数漂移是否影响使用可靠性（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）气气候候条条件件：包包括括温温度度、湿湿度度、气气压压、风风、雨雨、水水、露露、霜霜雪雪、沙沙尘尘、盐盐雾雾、油油雾雾、游游离离气气体体和和其其它它有有害害气气体体等等因因素，可导致产品电性能改变、材料腐蚀和机械损伤；素，可导致产品电性能改变、材料腐蚀和机械损伤；2）力力学学条条件件：包包括括振振动动、冲冲击击、离离心心、碰碰撞撞、跌跌落落、静静力力负负荷荷、失失重重、声声振振、爆爆炸炸、冲冲击击波波等等，可可导导致致产产品品结结构构损伤、材料断裂或疲劳、引线断开等；损伤、材料断裂或疲劳、引线断开等；（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，使使所所有有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，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、老鼠咬坏电缆，排出粪便造成短路；老鼠咬坏电缆，排出粪便造成短路；（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）现场使用试验）现场使用试验现现场场使使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使使用用条条件件下下的的可可靠靠性性，同同时时，也也是是检检验验人人工工模模拟拟试试验验准准确确性性的的依依据据，因因此此，现现场场使使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成后，要经完成后，要经1000小时试飞，才能正式投产。小时试飞，才能正式投产。在在可可靠靠性性工工作作中中，现现场场使使用用数数据据是是非非常常重重要要的的，但但这这种种试试验验取取得数据的周期长，花费大，有一定局限性。得数据的周期长，花费大，有一定局限性。（二）环境适应性试验2、环境试验的方法、环境试验的方法2）天然暴露试验）天然暴露试验把把样样品品长长期期暴暴露露于于天天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，通通过过定期观测，可以了解产品电参数、机械性能和外观的变化。定期观测，可以了解产品电参数、机械性能和外观的变化。（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）人工模拟试验人人工工控控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，目的是在短时间内观察产品所能承受的环境应力大小。目的是在短时间内观察产品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。一一般般可可分分为为单单项环境试验与综合环境试验两大类。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，试验好处在于试验设备比较简单，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单，试验费用较少，并且很容易看出某因素对产品的影响。试验费用较少，并且很容易看出某因素对产品的影响。综合环境试验综合环境试验在实用中，产品受客观环境的影响，常常是几种环境因素共同在实用中，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，因此有必要选择有代表性的应力条件进行组合试作用的结果，因此有必要选择有代表性的应力条件进行组合试验，并使其与实际使用环境接近。验，并使其与实际使用环境接近。（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：可以较为真实地模拟使用环境，从综合环境试验的优点是：可以较为真实地模拟使用环境，从而增加了试验的真实性和可靠性；创造了利用地面模拟试验而增加了试验的真实性和可靠性；创造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共同代替空中飞行试验的条件；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。作用所引起的产品失效模式。但由于综合环境试验设备复杂、试验周期长、费用昂贵，发但由于综合环境试验设备复杂、试验周期长、费用昂贵，发展受到一定的限制。展受到一定的限制。（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使使用用环环境境有有确确切切的的了了解解。若若对对使使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；若若对对使使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使使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安安排排试试验验顺顺序序，试验设备要合格，定期标定。试验设备要合格，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可能无限地下降产品的故障率。环境应力筛选不可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可可能能解解决决产产品品固固有有的的可可靠靠性性问问题题，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。仅仅仅仅采采用用快快速速试试验验技技术术和和对对故故障障部部件件进进行行简简单单更更换换或或修修复复的的办办法法，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、决决定定性性产产品品固固有有可可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，提升产品批次的可靠性；54（三）可靠性增长试验（三）可靠性增长试验（RGTRGT）可靠性增长试验的目的和一般方法可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-提高产品固有可靠性，以满足产品使用 期的可靠性需要。（见图）故障率增长前增长后（使用期）（早期）0t0t01可靠性增长试验可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，采用优化产品设计、优选配套元器件和材料、改进生产工问题，采用优化产品设计、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，不断艺及试验验证等技术途径，不断减少系统性故障，提高产品的固减少系统性故障，提高产品的固有可靠性有可靠性。但试验本身并不改善产品可靠性，只有采取防止在使。但试验本身并不改善产品可靠性，只有采取防止在使用中重复发生故障的纠正措施才能提高产品可靠性。用中重复发生故障的纠正措施才能提高产品可靠性。偶然性故障特征系统性故障特征个别产品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、工艺及材料改进可靠性增长试验可靠性增长试验5657环境应力筛选环境应力筛选 VS VS 可靠性增长试验可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可靠性增长模型假定可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。显然随着试验时间t的增加，故障累积函数 r(t)也逐渐增大，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 t 是一直线关系,其斜率为 k k,截距为 ,因此，在工程上称斜率 k 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：即在可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MTBF1000 100 10 1/a 1 10 100 1000 10000 t62阿里亚娜火箭可靠性增长情况（Duane）可靠性增长试验可靠性增长试验-模型模型63杜安（Duane）lnC(t)=ln-(1-)lnt,i=c/可靠性鉴定试验&验证试验n鉴定试验：鉴定试验：验证产品设计是否达到规定的可靠性，验证产品设计是否达到规定的可靠性，为生产前的试验。为生产前的试验。n验证试验：验证试验：对交付的产品进行评价。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可靠性鉴定试验可靠性鉴定试验&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。表示产品整体实际上合格实际上合格时由于是抽样试验而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使用方风险使用方风险表示产品表示产品整体不合格整体不合格时，由于是抽样试验而被判时，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可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可靠性设计指标，这种试验以使用方利益为主，可使值大些。设计指标，这种试验以使用方利益为主，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鉴定转入批生产后，由于生产过程中有可能引进不可靠因素，而使生产质量不稳定，这时需要进行验收试验，进不可靠因素，而使生产质量不稳定，这时需要进行验收试验，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。可靠性鉴定试验-原则n误收风险（风险）、误拒风险（风险）66可靠性鉴定试验可靠性鉴定试验-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()可靠性鉴定试验可靠性鉴定试验-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。但但如如果果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作极极限限内内短短时时间间难以发现的缺陷；难以发现的缺陷；振动取产品振动取产品损坏极限的损坏极限的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筛选筛选效果验证效果验证 根根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批产品批产品HASS 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监控（包括外场），以分析、调整、修改和完善控（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认认为为不不管管采采用用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使使用用寿寿命命，如如果果使使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。因因此此必必须须根根据据HALT得得到到的的工工作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使用寿命的量是可以接受的。在筛选中消耗的使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筛选的有效性筛选的有效性是以充分激发产品缺陷又不过量消耗产品使用是以充分激发产品缺陷又不过量消耗产品使用寿命的能力来度量的。即：一是能检测出可能造成产品故障寿命的能力来度量的。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对于复杂产品，应由对于复杂产品，应由低到高分层进行低到高分层进行HASS，才能保证最后，才能保证最后产品的可靠性。产品的可靠性。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。应应根根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，只只有有采采用用有有效效的的纠纠正正措措施施，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 需要大量设备、资源和专职人员。需要大量设备、资源和专职人员。一一个产品的个产品的HALT/HASS必须由设计开发、生产制造、质量必须由设计开发、生产制造、质量与可靠性管理人员共同参与，以提供受试产品、试验设与可靠性管理人员共同参与，以提供受试产品、试验设备，以及时间、经费、人员和失效分析等资源保障。备，以及时间、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的的技术的掌握还不充分技术的掌握还不充分，面临的，面临的课题很多，如试验方法的深入研究、试验信息处理与统课题很多，如试验方法的深入研究、试验信息处理与统计分析、标准和规范的制定、试验能力的提升等，这些计分析、标准和规范的制定、试验能力的提升等，这些问题直接影响问题直接影响HALT/HASS的推广应用，不是简单购置新的推广应用，不是简单购置新的试验设备就能解决。的试验设备就能解决。可靠性评定n系统可靠性评定是指依据对系统进行可靠性试验所得系统可靠性评定是指依据对系统进行可靠性试验所得的数据或其他有关系统可靠性的信息，对系统的可靠的数据或其他有关系统可靠性的信息，对系统的可靠性特性（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常用的系统可靠性评定方法有点估计、区间估计、极常用的系统可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。可靠性评定n进行系统可靠性评定的一般过程为：进行系统可靠性评定的一般过程为：1.建立系统可靠性模型（串联、并联等）；建立系统可靠性模型（串联、并联等）；2.确定所用的系统可靠性评定模型及估计方法；确定所用的系统可靠性评定模型及估计方法；3.获取试验数据或验前信息；获取试验数据或验前信息；4.运运用用评评定定模模型型对对系系统统的的可可靠靠性性特特性性进进行行估估计计，可可能能时时给给出置信区间。出置信区间。