可靠性是什么？

　　關(guān)于可靠與不可靠

　　總能按要求完成工作——可靠 !

　　有時能完成工作，有時不能完成工作——不可靠 !

　　為什么有基本性能，還要評價可靠性？

　　為什么一批產(chǎn)品基本性能都經(jīng)測試合格,用一段時間后先會壞掉一部分?

　　為什么同一型號規(guī)格產(chǎn)品,基本性能值更高的,有時反而出現(xiàn)更多的壞品?

　　......

　　那是因為基本性能并沒有反映質(zhì)量的全部,產(chǎn)品還有一個固有屬性—可靠性!

　　可靠性表示產(chǎn)品連續(xù)穩(wěn)定工作的能力。產(chǎn)品基本性能直觀表征靜態(tài)質(zhì)量合格與否，還不能反映產(chǎn)品質(zhì)量的全貌、穩(wěn)定性。

　　產(chǎn)品質(zhì)量特性包括構(gòu)成產(chǎn)品質(zhì)量的一切外在的特征和內(nèi)在的特性 ：

　　電子元件的基本性能指標(biāo)高，其可靠性不一定高。如果產(chǎn)品可靠性低，即使其初始技術(shù)性能再好也得不到發(fā)揮。

　　例如，陶瓷貼片電容器的介質(zhì)擊穿電壓較高的產(chǎn)品，很可能在高溫負(fù)載加速壽命試驗中失效率較高。

　　可靠性可以綜合反映產(chǎn)品的質(zhì)量。電子元件的可靠性是電子設(shè)備可靠性的基礎(chǔ)，要提高設(shè)備或系統(tǒng)的可靠性必須提高電子元件的可靠性。

　　可靠性是電子元件重要質(zhì)量指標(biāo)，須加以考核和檢驗。

　　可靠性的科學(xué)定義 ：

　　元件、產(chǎn)品或系統(tǒng)在規(guī)定條件 、規(guī)定時間 ，完成規(guī)定功能 的能力稱為可靠性。

　　如何描述可靠性高低水平？

　　別人問你工廠制造的產(chǎn)品可靠性如何,該怎樣回答?

　　是的,大家都可以說自家產(chǎn)品可靠性很高，但是多高呢?!

　　其實,產(chǎn)品的可靠性是可以量化描述，可靠性量化指標(biāo)使用的是統(tǒng)計概率意義上的數(shù)據(jù)。

　　對電子元件描述可靠性高低主要特征量有：可靠度 、失概率 、壽命 。

　　電子元件的失效服從指數(shù)分布，失效率為常數(shù)，可靠度與失效率的關(guān)系為:

R(t)=e^{- λ (t)}

　　我國有可靠性指標(biāo) 電子元件按失效率大小分七級:

　　注：當(dāng)工作壽命按次數(shù)計算時，單位為1/10次, %/1000次, 1Fit

　　電子元件失效率試驗所確定的失效率是基本失效率，是在產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)條件下的失效率，不是產(chǎn)品實際使用條件下的失效率。

　　電子元件失效規(guī)律

　　大量的使用和試驗表明，電子產(chǎn)品失效與時間曲線的特征是兩端高、中間低，呈浴盤狀，如圖，通常稱為浴盤曲線。

　　對于實際電子產(chǎn)品，不一定都必須出現(xiàn)上述三個階段。高質(zhì)量等級產(chǎn)品的失效率曲線在其壽命期基本上是一條平穩(wěn)的直線，而低劣產(chǎn)品可能存在大量的早期失效或很快進(jìn)入耗損失效期。

　　如產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)工藝不合理，只出現(xiàn)早期失效期和耗損失效期，這是產(chǎn)品質(zhì)量過于低劣。

　　提高系統(tǒng)(或產(chǎn)品或元器件)在整個壽命周期內(nèi)可靠性的一門有關(guān)設(shè)計、分析、試驗的工程技術(shù)。可靠性試驗是可靠性工程的重要組成部分。

　　可靠性試驗

　　為了評價分析電子產(chǎn)品可靠性而進(jìn)行的試驗稱為可靠性試驗?？煽啃栽囼灴梢詼y算產(chǎn)品可靠性指標(biāo)，分析產(chǎn)品的失效原因。

　　可靠性試驗與例行測量測試的區(qū)別：

　　例行測量 ：用儀器直接測量，判定性能參數(shù)是否滿足出廠指標(biāo)。

　　可靠性試驗 ：用統(tǒng)計方法作定量分析，得出可靠性指標(biāo)，不能直接測讀出來。

　　可靠性試驗時，對受試樣品施加一定的應(yīng)力 ，并監(jiān)測應(yīng)力作用下的樣品性能的變化，判斷產(chǎn)品是否失效。

　　[應(yīng)力] 對產(chǎn)品的功能有影響和各種因素，包括電壓、電流、機械力和環(huán)境等。

　　可靠性試驗分類：

　　按試驗地點和試驗方式分：

　　現(xiàn)場試驗：工作現(xiàn)場測量

　　模擬試驗：模擬實際工作狀態(tài)的試驗

　　實驗室進(jìn)行的試驗多屬模擬試驗。

　　按試驗項目分類:

　　通常慣用的分類法，是把它歸納為四大類:

　　A. 環(huán)境試驗

　　B. 壽命試驗

　　C. 特殊試驗

　　D. 現(xiàn)場使用試驗

　　環(huán)境試驗

　　測試產(chǎn)品對環(huán)境條件的適應(yīng)能力，環(huán)境條件主要包括以下：

　　氣候條件：溫度、濕度、氣壓、潮熱、鹽霧

　　機械條件：振動、沖擊、離心

　　輻射條件：電場、磁場、電磁場、各種射線

　　生物條件：霉菌

　　電氣條件：雷擊、電暈放電

　　人為因素：運輸、使用、維護(hù)

　　電子產(chǎn)品依據(jù)工作環(huán)境，選擇顯著影響可靠性項目條件(單一或組合)進(jìn)行環(huán)境試驗。

　　對電子元件 常用的環(huán)境試驗項目有：

　　氣候試驗：密封性試驗、溫度循環(huán)試驗、熱沖擊試驗、氣壓試驗、潮熱試驗、鹽霧試驗。

　　機械試驗：振動、沖擊、離心、碰撞、跌落等

　　壽命試驗

　　為測定電子元件在工作或貯存下壽命的長短所做的試驗。

　　將一定數(shù)量的產(chǎn)品放在特定的試驗條件下，記錄樣品的失效時間，并進(jìn)行統(tǒng)計分析，評估可靠性數(shù)量特征。

　　對于大部分電子產(chǎn)品，壽命是最主要的一個可靠性特征量。因此，對電子元件，可靠性試驗往往指的就是壽命試驗。

　　長期壽命試驗： 1000小時以上的試驗時間

　　長期貯存壽命試驗： 元件放在一定條件下(不放加電應(yīng)力)貯存，以確定貯存壽命和失效率。試驗時間3年左右，有的達(dá)10年。失效率低。

　　長期工作壽命： 產(chǎn)品置于一定的工作條件下進(jìn)行工作，確定正常使用狀態(tài)下的壽命和失效率。累積失效率40%左右即可進(jìn)行統(tǒng)計分析可靠性指標(biāo)。

　　加速壽命試驗

　　長期壽命耗時耗力，通訊衛(wèi)星用元器件工作壽命要求>5年，海底電纜增益晶體管工作壽命要求>20年!為了縮短試驗周期、減少樣品數(shù)量和試驗費用，常常采用加速壽命試驗，在不改變失效機理前提下，提高應(yīng)力，使元件加速失效，在較短的時間內(nèi)取得失效率壽命數(shù)據(jù)，推算正常狀態(tài)應(yīng)力條件下的可靠性特征量。

　　加速應(yīng)力可以是電氣的、機械的、物理化學(xué)的，或它們的綜合。

　　一般以高于正常用應(yīng)力的固定恒定應(yīng)力進(jìn)行試驗，本試驗方法簡單，普遍使用。

　　特殊試驗

　　用特殊的設(shè)備或儀器進(jìn)行試驗或檢查。

　　在可靠性篩選試驗中使用較多，主要用于非破壞試驗和失效樣品分析。

　　紅外熱譜檢測：檢測電子元件存在的雜質(zhì)缺陷。這些弱點產(chǎn)生局部過熱，紅外探測可分辯。

　　現(xiàn)場使用試驗

　　對模擬試驗正確與否加以證實和檢驗。

　　可靠性篩選試驗

　　采用外加應(yīng)力將電子元件成品中潛在的早期失效產(chǎn)品剔除，從而分選出具有高可靠性產(chǎn)品的試驗稱為可靠性篩選試驗。

　　外加應(yīng)力可以是熱應(yīng)力、電應(yīng)力、機械應(yīng)力或者幾種應(yīng)力的組合。

　　普通篩選 ： 剔除低劣品

　　精密篩選： 在普通篩選的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次篩選，剔除參數(shù)漂移大的產(chǎn)品，得到可靠性特別高的產(chǎn)品。

　　可靠性篩選試驗方法

　　根據(jù)篩選性質(zhì)和應(yīng)力或工具不同，大致分為：

　　檢查篩選： 目視或顯微鏡檢查篩選

　　紅外線、 X射線非破壞檢查篩選

　　超聲波非破壞檢查篩選

　　測量特性值檢查篩選

　　致密性篩選： 濕度試驗篩選

　　環(huán)境應(yīng)力篩選： 振動加速度、沖擊加速度

　　溫度循環(huán)、熱沖擊

　　壽命篩選 ： 高溫存儲、功率老化

　　篩選項目和篩選應(yīng)力確定的原則

　　1、必須針對元件的質(zhì)量、使用環(huán)境、工作狀態(tài)等確定篩選條件。

　　2、要有大量的可靠性摸底試驗數(shù)據(jù)或現(xiàn)場使用數(shù)據(jù)資料，確定與失效機理相應(yīng)的篩選項目、應(yīng)力和時間。

　　3、篩選方法對無缺陷品應(yīng)是一種非破壞試驗。

　　4、篩選參數(shù)據(jù)電子元件種類而不同

　　篩選應(yīng)力大小及篩選時間的確定

　　應(yīng)力強度過大過小，時間過長或過短均帶來不好的結(jié)果，篩選應(yīng)力大小和作用時間的選取原則是：

　　①針對產(chǎn)品的主要失效機理確定;

　?、谒玫膽?yīng)力不破壞良好的產(chǎn)品，快速暴露有缺陷的產(chǎn)品;

　　③根據(jù)用途、成本、批量大小和設(shè)備等條件統(tǒng)一考慮，力求最佳的經(jīng)濟效果;

　　④充分調(diào)查，收集數(shù)據(jù)，掌握產(chǎn)品的失效分布和失效機理，才能確定合理的篩選項目。

　　具體篩選應(yīng)力上限和篩選時間，須根據(jù)大量的可靠性摸底試驗數(shù)據(jù)確定。

　　篩選方法的評價

　　理想的篩選結(jié)果是次品數(shù)全部剔除，好品沒被剔除。

　　評價方法

　　篩選淘汰率 Q

　　Q=篩選剔除數(shù)/篩選總數(shù)*100%

　　國外高可靠性產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，一般都規(guī)定了篩選淘汰率的上限值，如美國軍用標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了各種元器件的篩選淘汰率：

　　紙介電容器5%

　　云母電容器8%

　　陶瓷電容器5%

　　碳膜和金屬膜電阻器為3%

　　篩選效率

　　η=剔除產(chǎn)品失效數(shù)/總失效數(shù)=r/R

　　比值越大，早期失效產(chǎn)品被剔除得越多，篩選方法越好

　　篩選效果

　　β=(λ-λ')\ λ*100%

　　表征篩選前后,失效率下降的相對幅度

　　可靠性篩選花費的時間和費用都是很大的，但對于新型電子元件和要求可靠性極高的電子元件，可靠性篩選意義重大。特別是空間技術(shù)和軍事工業(yè)上用的電子元件均經(jīng)過嚴(yán)格科學(xué)的流程進(jìn)行可靠性篩選。