可靠性职业联盟可靠性技术介绍【最新资料,Word版，可自由编辑！】6. 可靠性职业联盟-可靠性技术介绍广义而言，凡是为了了解、考核、评价、分析和提高产品可靠性而进行的试验都可以称之为可靠性试验。试验的场所：实验室或者现场/试验场。 可靠性试验的方法和试验的规模由试验的对象及要求来决定。对于系统、设备及元器件，各自采用的试验方法是不同的。对于整机，通过试验剔除对系统有影响的不可靠元器件；对于机械零部件侧重于疲劳寿命试验；而对于电子元器件则主要进行寿命试验。常用的可靠性试验，主要包括GJB450A在可靠性工作项目中规定的可靠性试验：1）环境应力筛选；2）可靠性研制试验；3）可靠性增长试验；4）可靠性鉴定试验；5）可靠性验收试验。1）环境应力筛选试验(ESSEnvironment Stress Screen)􀂄 在产品出厂前或使用前，有意将环境应力施加到产品上，以便发现和排除不良元器件、制造工艺和其他原因引入的缺陷造成的早期故障。 2）可靠性研制试验􀂄 通过对产品施加环境应力、工作载荷，寻找产品中的设计缺陷，以改进设计，提高产品的固有可靠性 3）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 4）可靠性鉴定试验 模拟实际使用环境，对产品施加工作应力，验证产品设计是否达到规定的可靠性要求 5）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。 6） 可靠性验证：在设计定型阶段和试用阶段，对产品的可靠性是否达到合同规定的要求给出结论性意见所需进行的鉴定、考核或评价工作的总称目的及早发现和纠正研制缺陷考核装备可靠性特性在装备研制结束时能达到的水平，以判定（或确定）规定的要求是否达到，为装备定型提供依据；为装备到部队服役后提供使用、维修、保障等所需的信息，为装备后期改进提供所需的信息。6.1.可靠性试验的目的可靠性试验是评价产品可靠性水平的重要手段，也是产品定型及产品接收时验证产品可靠性的重要手段和方法。目前把测定、验证、评价、分析等为提高产品可靠性而进行的各种试验，统称为可靠性试验。一般说来，可靠性试验的目的就是宾施可靠性试验到底想知道些什么，或者是想做什么?其所要达到的目的可以归纳为如下三点：1、通过试验来确定产品、部件如电子元器件的可靠性特性值。2、通过可靠性鉴定试验，可以全面考核产品、部件如电子元器件是否已达到预定的可靠性指标。3、通过各种可靠性试验，了解产品在不同的工作、环境条件下的失效规律，摸准失效模式，搞清失效机理，以便采取有效措施，提高产品可靠性。6.2 可靠性试验的原理可靠性试验的原理即模拟现场工作条件和环境条件，将各种工作模式及环境应力按照一定的时间比例，按一定的循环次序反复施加到受试产品上，经过失效的分析与处理，将得到的信息反馈到设计、制造、材料和管理等部门进行改进，以提高产品的固有可靠性。同时通过试验的结果对产品的可靠性做出评定，为电子产品设计者提供设计的可靠性依据。可靠性试验要达到预期的效果，要特别重视试验条件的选择、试验周期的设计和失效判据的确定。图8-1为元器件可靠性试验原理框图。图8-1元器件可靠性试验原理框图6.3 可靠度试验规格 无论是在研发阶段或已进入正式生产，关于系统与装备的可靠度只是规定的需求规格(例如可靠度=95%或MTBF=1000小时)是不够完全的，在常见的可靠度表示方法中，不管是以成功机率、存活机率、MTBF或失效率等指标中那一种来定量的表示物品的可靠度，可靠度需求的规格有两种叙述方式: (1) 使用者满意的公称值或设计值，或 (2) 最小可以接收的数值，低于此一数值使用者认为此一系统完全 不能接收，亦即无法在操作环境下使用，通常此一数值是根据实际操作需求而决定。 不论是使用那一种方式规定可靠度需求，有两项基本原则必须考虑: (l)当规定以公称值为需求规格时，通常是规定系统设计时必须超过的下限值: (2)当规定以最小值为需求规格时，最小值的定义必须很明确。 在美军标准MlLSTD-781，公称值称为MTBF检定上限而最小可接收值称为MTBF检定下限。在这两种方式中第一种是最好的表示法，因为它自动的说明了设计目标必须等于或大于某一最小值。 当可靠度规格确定，配合研发之进度必须运用各种验证方法证明研发物品的可靠度是否能够满足规定的需求，当硬品完成后无论是雏型件、原型件或定型件，试验为有效的验证方法之一，可靠度验证规格拟订逻辑如图6-1所示。当决定以试验做为验证可靠度之方法时，则同时也应该说明如何运用试验的方法，因此， 在物品研发或生产规范(或称规格书)、或可靠度试验规范中必须叙述说明的试验规格内容至少必须包括: (l)可靠度需求规格; 一成功机率，%; 一存活机率，%; 一平均失效间隔时间或平均寿命，MTBF: 一失效率，; 一任务时间。 (2)功能测试规格及试验时间。 (3)试验环境与应力规格: 任务周期，工作/不工作，开/关; 功率，电压; 温度; 振动; 湿度。6.4 可靠性试验技术的研究内容为使设备的可靠性试验方案能够得到切实的执行，提高可靠性的效率，保证可靠性的置信度水平，必须进行可靠性试验技术的研究。可靠性试验一般是在产品的研究开发阶段和大规模生产阶段进行的，其试验的主要内容如表8-2所示：可靠性试验技术包括设备和技术两个层面。1研究先进的试验设备试验设备能提供试验方案所要求的各种环境条件和等级，特别是要能提供充分反映设备现场使用中所遇到的环境条件。我国的试验设备落后于美国，美国已经成功地研制出综合环境条件试验设备，把可靠性试验技术大大向前推进了一步。我国的环境试验设备研制单位不仅迫切需要加速研制综合环境条件的实验设备，而且一般的单项环境试验设备的研制工作也应加强。设备的内体积要加大，精度要提高，要增加进出孔或接线柱，设备的温度、湿度等的升高与降低都应该能够受控制，并要灵敏的变化，校正与控制要简便。2测试技术的研究测试技术的先进与落后直接影响到试验结果的置信度。现在实际试验中，有的是将设备从试验箱中取出到工作台上去接好测量线后立即测量，有的是受试验设备在试验箱内，测量仪器仪表在试验箱外的小车上，通过电缆和引线连接起来测量，每更换一个试验程序都要拆装一次，增加了试验的工作量，同时也增加了误用失效出现的概率。因此一方面要研究自动的综合测试设备，提高测试精度。同时，当务之急是研究一些专用的测试设备，改善当前测试技术落后的状态。3研究设备的功能转换装置设备的各种功能的工作时间是模拟现场使用中各自所占的时间比交替进行的。有些设备是多功能的设备，各种功能的转换就更复杂了。这些转换就不能靠人工取控制，要靠自动的功能转换装置。例如，现在各种通信设备做可靠性试验时，都采用9：1或3：1的自动收发转换时间控制器。各种功能转换器的研究成果，不仅使试验操作方便，节约试验的工作量，而且提高了试验的技术水平和试验验证值的置信度水平。4研究特殊功能的试验装置各种电子设备的功能模式、工作条件、 环境条件各不相同，技术条件各不相同，技术规范的要求也各不相同。为了保证设备可靠性试验的正常进行，同时保证是试验条件严酷度等级不超过设备技术规范的规定，就必须根据各种特殊要求，研制特殊的试验装置。 6.5 可靠性试验分类 6.5.1 按试验目的分类(l)量测型可靠性试验，测定试件的可靠性(广义上包括耐环境能力、维护度、可用度等设计可靠性)。(2)改善型可靠性试验，根据试验所量测的可靠性结果，找出技术上的问题点并加以改善，包括:环境发展试验，可靠性发展/成长试验，设计验证试验，零件、材料鉴定试验，加严或加速寿命试验，阶梯或步进应力试验，失效应力或设计强度试验等;(3)选别型可靠性试验，根据试验所量测得之可靠性结果，判别、此较物品的好坏，并决定合格与否，包括:零件可靠性筛选，制程环境应力筛选，成品可靠性保证试验、出厂验收试验、环境接收试验等;(4)确认型可靠性试验，包括:可靠性鉴定试验，失效率试验，MTBF试验，寿命试验，耐久试验。6.5.2 按试验结果分类按照试验结果对于可靠性的说明属性，可分为定性与定量两种:(l)定性试验:当可靠性技术数据少、过去的经验不易活用时，或者必须在短时间发现制品的弱点或潜在缺陷、确认其质量保证程度所实施的可靠性试验称为定性可靠性试验。这种可靠性试验的结果无法具体、客观的以统计分析方法获得试件数字化的定量可靠性值，但能配合其它数据、主观的知道约略的可靠性范围或保证具有某一程度的可靠性。此类试验包括:应力筛选，环境试验，阶梯或步进应力试验等。(2)定量试验:所谓定量试验，顾名思义就是根据试验结果所获得的数据及产品的可靠性模式可以直接推测试件的可靠性值，此类试验包括:寿命试验、耐久试验，MTBF试验、失效率试验等。6.5.3 按试验技术分类按试验技术分类，可靠性试验按执行试验所使用的技术特性，可以分为:(l)性能或功能试验;(2)环境应力筛选;(3)环境试验;(4)寿命或可靠性试验;(5)加速或加严试验。6.5.4 按试件的组合层次别分类按试件的组合层次别分类，按试件分类，可靠性试验可分为(l)零件试验:进料试验、零件鉴定试验、零件可靠性筛选等。(2)组件试验:制程环境应力筛选、制程功能试验等。(3)系统(产品)试验:出厂验收试验、环境接收试验、可靠性鉴定试验、环境鉴定试验、生产可靠性试验、环境查证试验等。6.5.5 按物品研发程序分类按物品研发程序分类，若将可靠性试验按物品的研发程序加以分类，则有下列几种:(l)发展试验:工程发展试验、功能发展试验、环境发展试验、可靠性发展/成长试验等。(2)鉴定试验:功能鉴定试验、环境鉴定试验、可靠性鉴定试验等。(3)接收试验:功能接收试验、环境查证试验、生产可靠性试验等。6.5.6 按对产品是否有破坏分类 可靠性试验分类图例6.6 可靠性筛选可靠性筛选作为一种剔除由于元器件或工艺造成潜在缺陷的早期失效产品的技术，目前已经广泛地应用于各类电子产品的研究与生产中。筛选的主要目的在于通过对产品的100%非破坏性筛选试验，剔除具有潜在缺陷的早期失效产品，使其度过浴盆曲线的早期失效阶段。因此必须在产品的整个寿命周期内，采取积极主动的工艺手段，对产品施加适当应力，使其潜在的缺陷激发，隐患提前暴露，从而提高产品质量。为了取得良好的筛选效果，必须了解产品如电子元器件的失效模式和机理，以便选用有效的筛选方法，制定准确的筛选条件和失效判据。因此，必须对各种电子元器件进行可靠性试验和筛选试验，掌握产品的失效分布，失效模式和失效机理，以便制定正确的筛选条件。表8-3提供了一些筛选方法。表8-3失效模式与相应的筛选方法2、 常规筛选方法 检查筛选目检筛选和镜检筛选是集成电路重要的筛选方法。这种方法简单而高效，对检查芯片表面的各类缺陷，观察内部引线键合、芯片焊接、封装缺陷等都十分有效。镜检主要有光学显微镜、扫描声学显微镜和扫描电子显微镜，其他还有X射线和红外显微镜等筛选技术。 功率老化筛选功率老化通过对产品施加过电应力，促使早期失效器件存在的潜在缺陷尽快暴露而被剔除，它能有效地剔除元器件生产过程中产生的工艺缺陷，金属化膜过薄及划伤等。它可以分为