可靠性工程可靠性试验

第六章可靠性试验及评定概述产品生产出来以后，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。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：按试验项目分，筛选试验；环境应力试验；寿命试验。可靠性试验按试验对象分元、器件及原材料可靠性试验；组件或部件可靠性试验；产品可靠性试验。按试验性质分破坏性试验；非破坏性试验。可靠性试验按试验地点分现场可靠性试验；实验室可靠性试验。按试验的应力和强度分恒定应力试验；步进应力试验；序进应力试验；加速应力试验。可靠性试验按试验所处阶段分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。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。可靠性试验按试验所处阶段分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。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。可靠性试验分类浴盆曲线与可靠性试验浴盆曲曲线可靠性性试验验的要要素故障判判据试验剖剖面任务剖剖面：：对产品品在完完成规规定任任务的的这段段时间间内所所要经经历的的全部部重要要时间间和状状态的的一种种时序序描述述。试验剖剖面：：供试试验用用的环环境参参数与与时间间的关关系图图试验应应力环境越越恶劣劣可靠靠性越越差温度应应力会会提高高产品品的故故障率率振动应应力会会加速速产品品的疲疲劳湿度和和化学学应力力会缩缩短产产品的的寿命命环境应应力和和可靠靠性一一般是是指数数关系系温度-Arrhenius振动-Coffin-Manson湿度和和其他他-Eyring在常规规应力力条件件下进进行试试验可可以真真实地地模拟拟现场场使用用情况况-常规试试验有意施施加恶恶劣的的环境境应力力进行行试验验可以以高效效地暴暴露产产品缺缺陷-加速试试验。。常规可可靠性性试验验环境应应力筛筛选试试验———ESS可靠性性增长长试验验———RGT可靠性性鉴定定试验验———RQT环境应应力筛筛选试试验（（ESS））（一））可靠靠性筛筛选1、可靠靠性筛筛选的的效果果1）筛选选剔除除率Q不能简简单地地以剔剔除率率高低低来评评价筛筛选方方法优优劣，，剔除除率太太高，，有可可能是是产品品存在在着严严重缺缺陷，，但也也可能能是筛筛选应应力过过高；；剔除除率很很低，，有可可能是是产品品缺陷陷少，，但也也可能能是筛筛选应应力太太小或或试验验时间间不足足所致致。（一））可靠靠性筛筛选1、可靠靠性筛筛选的的效果果2）筛选选效果果β一般通通过设设计良良好的的工艺艺筛选选程序序的产产品和和未经经筛选选的产产品相相比，，其失失效率率大致致可有半个个至一一个数数量级级的改改善，个别别可达达2个数量量级。（一））可靠靠性筛筛选1、可靠靠性筛筛选的的效果果在评价价筛选选方法法时，，要把把剔除除率和和筛选选效果果结合合起来来。例例如取取同样样Q值，则则β大的筛筛选方方法为为优；；而得得到同同样的的β值，Q值小的筛选选方法好。。（一）可靠靠性筛选2、可靠性筛筛选的方法法1）测试筛选选①初始参数数筛选（分分布截尾筛筛选）目的是为了了获得参数数与设计要要求相适应应的产品，，剔除那些些超出容差极限值值的产品。首先要确定被筛选对象象的哪些参数直接影影响系统的可靠靠性，以及及为保证系系统可靠性性应规定的容差差极限值，由此定下下参数的筛选项目和和合格标准准。筛选对象象应为设计计、工艺相相当稳定条条件下生产产的产品，，因此，其其各项参数数应服从正正态分布。。（一）可靠靠性筛选2、可靠性筛筛选的方法法1）测试筛选选②线性判别别筛选先对批产品品作摸底试试验，通过过计算建立立线性判别数数据，然后根据据每个被判判产品的原原始数据和和试验一段段时间后的的测试数据据，来判断断是否应淘淘汰。该方法的基基础是建立立线性判别别式，式中中含有对产产品有显著著影响的各各参数（判判别因子））和判别因因子在寿命命中所起影影响的程度度。（一）可靠靠性筛选2、可靠性筛筛选的方法法2）检查筛选选①目镜筛选选包括用肉眼眼、放大镜镜或显微镜镜检查筛选选，花费少少，收效大大。②红外线非非破坏性检检查筛选用红外扫描描显微镜对对元器件在在工作时的的热分布作检查。可可检查热设设计是否合合理和工艺艺是否有缺缺陷，可灵灵敏地检查查出过热点点及是否有有虚焊。不足之处是是只能检查查暴露出来来的表面，，不能检查查外壳内的的热分布，，被检查表表面有塑料料时检查也也要受影响响。（一）可靠靠性筛选2、可靠性筛筛选的方法法2）检查筛选选③X射线非破坏坏性检查筛筛选可发现成品品内的缺陷陷，如装配配不良、焊焊料过多或或过少以及及多余物等等。美军标标准规定，，宇航级半半导体器件件都要100％进行此项项筛选。④颗粒碰撞撞噪声检测测用来发现产产品内部是是否存在多多余物或有有结合不良良之处。其其原理是检检查试件在在振动或冲冲击情况下下是否内部部有颗粒碰碰撞而发出出的噪声。。优点是能能发现更小小的粒子和和X射线能穿透透的粒子。。已有设备备可测出重重量小于1μg和直径小于于25μm的松散粒子子。（一）可靠靠性筛选2、可靠性筛筛选的方法法2）检查筛选选⑤密封性检检查筛选用来剔除泄泄漏率超过过规定值的的产品。根根据泄漏率率要求可选选择液浸检检漏法、氦氦质谱检漏漏法、放射射性示踪检检漏法和湿湿度试验法法等。⑥参数测试试筛选包括一般参参数和一些些特殊参数数的测试。。例如，热热稳定试验验、电压拉拉偏试验等等。（一）可靠靠性筛选2、可靠性筛筛选的方法法3）环境应力力筛选①力学环境境应力筛选选有振动（包包括振动疲疲劳、扫描描振动或随随机振动））、冲击和和离心加速速度等项目目。②气候环境境应力筛选选有温度循环环、温度冲冲击、恒温温恒湿、潮潮热交变、、低气压和和高低温测测试等。③特殊环境境应力筛选选有高温、高高压、高真真空、辐射射等。环境应力筛筛选试验环境应力选选择环境应力选选择ESS机理理和基本方方法ESS振动动剖面温度循环剖剖面（一）可靠靠性筛选2、可靠性筛筛选的方法法3）环境应力力筛选④混合环境境应力筛选选有电和振动动、冲击混混合应力；；电温度循循环、湿度度和振动混混合应力等等，比单应应力筛选要要有效得多多。（一）可靠靠性筛选2、可靠性筛筛选的方法法4）寿命筛选选（老炼筛筛选）①贮存筛选选包括高温贮贮存。②工作寿命命筛选包括静态、、动态工作作等。（一）可靠靠性筛选2、可靠性筛筛选的方法法5）破坏性筛筛选为适应特殊殊环境需要要，对有的的批产品还还需作抽样样的破坏性性筛选试验验，以代表表批产品的的环境适应应性，包括括有盐雾、、油雾、潮潮湿、焊接接强度、热热疲劳、引引线疲劳和和高温高压压等。（一）可靠靠性筛选2、可靠性筛筛选的方法法大体上分为为两类：一类是一般产品品都可运用用的，如：：检查筛选选、高温贮贮存、功率率老炼、密密封检漏等等。另一类则需要针对对产品的某某失效模式式而采用，，如：内潮潮试验可剔剔除线包内内有潮气的的继电器，，三次谐波波法可剔除除接点已长长有机膜的的继电器，，大电流冲冲击可发现现内引线焊焊接不良的的半导体分分立器件等等。总之，统一一的筛选条条件只能解解决一般问问题，要解解决特殊失失效模式带带来的问题题，就要制制定高效的的、特殊的的筛选方法法。（一）可靠靠性筛选3、筛选方案案设计原则则1）要有效剔剔除早期失失效产品，，但不应使使正常产品品提高失效效率；2）为提高筛筛选效率，，可使用强强应力筛选选，但不应应使产品因因此而产生生新的失效效模式；3）筛选项目目和应力不不必只是模模拟使用情情况，有些些项目和应应力可以是是使用中不不可能出现现的，其目目的仅是为为了暴露工工艺上的缺缺陷；4）试验设计计前，设计计者必须对对元器件的的正常筛选选效率有所所掌握。如如果筛选结结果并不令令人满意，，则筛选方方案应重新新拟定；（一）可靠靠性筛选3、筛选方案案设计原则则5）试验程序序必须是加加应力筛选选在前，检检查测试性性筛选在后后。如筛选选项目的次次序与失效效有关，要要选择能暴暴露失效的的最佳顺序序；6）对被筛选选对象可能能的失效模模式有所掌掌握；7）为制订合合理和有效效的筛选方方案，必须须了解有关关元器件特特性、材料料、封装及及制造技术术；8）将不可靠靠产品淘汰汰在上机前前，以减少少不必要的的损失。（一）可靠靠性筛选4、电子元器器件老炼电子元器件件经筛选后后已可正常常工作，但但它的参数数、性能不不一定稳定定，往往需需要存放一一段时间或或通电工作作一段时间间后，其参参数才能稳稳定。使性性能、参数数稳定的过过程叫老炼炼。某种元器件件上机前是是否要进行行老炼，主主要取决于于这种元器器件的参数数漂移是否否影响使用用可靠性（（与失效判判据联系起起来）。（二）环境境适应性试试验1、环境条件件的分类1）气候条件件：包括温温度、湿度度、气压、、风、雨、、水、露、、霜雪、沙沙尘、盐雾雾、油雾、、游离气体体和其它有有害气体等等因素，可可导致产品品电性能改改变、材料料腐蚀和机机械损伤；；2）力学条件件：包括振振动、冲击击、离心、、碰撞、跌跌落、静力力负荷、失失重、声振振、爆炸、、冲击波等等，可导致致产品结构构损伤、材材料断裂或或疲劳、引引线断开等等；（二）环境境适应性试试验1、环境条件件的分类3）生物条件件：包括霉霉菌、昆虫虫、啮齿动动物等。霉霉菌吞啮、、繁殖、吸吸附水分和和分泌酶，，使所有有有机材料和和部分无机机材料强度度降低，介介质损耗增增大，金属属腐蚀，白白蚁、木蜂蜂、老鼠咬咬坏电缆，，排出粪便便造成短路路；（二）环境境适应性试试验1、环境条件件的分类4）辐射条件件：包括太太阳紫外线线辐射引起起材料老化化，核爆炸炸环境的中中子辐射引引起永久性性损伤，辐辐射引引起瞬时效效应，造成成电子元件件失效，空空间带电粒粒子可使卫卫星用电子子元器件损损坏；5）电磁条件件：包括电电场、磁场场、闪电、、雷击、电电晕、核爆爆炸产生的的电磁波，，以及电子子设备内部部、外部的的电磁干扰扰等。（二）环境境适应性试试验2、环境试验验的方法1）现场使用用试验现场使用试试验可真实实地反映产产品在实际际使用条件件下的可靠靠性，同时时，也是检检验人工模模拟试验准准确性的依依据，因此此，现场使使用试验可可作为设计计制造过程程中的一个个环节。例例如飞机在在样机研制制完成后，，要经1000小时试飞，，才能正式式投产。在可靠性工工作中，现现场使用数数据是非常常重要的，，但这种试试验取得数数据的周期期长，花费费大，有一一定局限性性。（二）环境境适应性试试验2、环境试验验的方法2）天然暴露露试验把样品长期期暴露于天天然气候环环境（如热热带、亚热热带、寒带带、高原地地带等），，样品可处处于工作负负荷状态或或贮存状态态，通过定定期观测，，可以了解解产品电参参数、机械械性能和外外观的变化化。（二）环境境适应性试试验2、环境试验验的方法3）人工模拟拟试验人工控制条条件下的试试验，是在在试验箱内内或试验台台上进行的的，目的是是在短时间间内观察产产品所能承承受的环境境应力大小小。常用试验项项目有低温温、高温、、热冲击、、温度循环环、潮热、、低气压、、盐雾、霉霉菌、沙尘尘、振动、、冲击、碰碰撞、离心心、运输、、声振、爆爆炸、真空空冷热浸、、真空冷焊焊试验等。。一般可分分为单项环环境试验与与综合环境境试验两大大类。（二）环境境适应性试试验2、环境试验验的方法3）人工模拟拟试验①单项环境境试验针对环境因因素分别单单项进行，，试验好处处在于试验验设备比较较简单，试试验费用较较少，并且且很容易看看出某因素素对产品的的影响。②综合环境境试验在实用中，，产品受客客观环境的的影响，常常常是几种种环境因素素共同作用用的结果，，因此有必必要选择有有代表性的的应力条件件进行组合合试验，并并使其与实实际使用环环境接近。。（二）环境境适应性试试验2、环境试验验的方法3）人工模拟拟试验②综合环境境试验综合环境试试验的优点点是：可以以较为真实实地模拟使使用环境，，从而增加加了试验的的真实性和和可靠性；；创造了利利用地面模模拟试验代代替空中飞飞行试验的的条件；真真实地暴露露由于诸环环境因素共共同作用所所引起的产产品失效模模式。但由于综合合环境试验验设备复杂杂、试验周周期长、费费用昂贵，，发展受到到一定的限限制。（二）环境境适应性试试验2、环境试验验的方法3）人工模拟拟试验环境模拟试试验的设计计者应对产产品的实际际使用环境境有确切的的了解。若若对使用环环境估计偏偏严，将导导致产品成成本提高和和研制周期期拖长；若若对使用环环境估计不不足而降低低试验条件件，则将导导致产品在在实际使用用环境下大大量故障，，造成更大大损失。总总之，环境境模拟试验验重要的是是正确规定定试验条件件和合理安安排试验顺顺序，试验验设备要合合格，定期期标定。环境应力筛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筛选试验问题——环境应应力筛选不不可能无限限地下降产产品的故障障率。原因——由于环环境应力筛筛选不可能能解决产品品固有的可靠靠性问题，如设设计水平、、配套元器器件和材料料的等级，，以及制造造过程存在在的生产工工艺等系统性问题题所形成的缺缺陷。仅仅仅采用快速速试验技术术和对故障障部件进行行简单更换换或修复的的办法，是是无法解决决那种全体产品共有的、决决定性产品品固有可靠靠性的问题题的。筛选试验的的时间53当μ1<<μ2时，可以有有效区分，，提升产品品批次的可可靠性；54（三）可靠靠性增长试试验（RGT）可靠性增长长试验的目目的和一般般方法增长试验目目的---提高产品固固有可靠性性，以满足足产品使用用期的可靠性性需要。（（见图）故障率增长前增长后（使用期）（早期）0t0tλ0λ1可靠性增长长试验通过试验，，激发产品品故障隐患患，开展故故障分析，，重点找出出系统性问问题，采用用优化产品品设计、优优选配套元元器件和材材料、改进进生产工艺艺及试验验验证等技术术途径，不不断减少系统性性故障，提提高产品的的固有可靠靠性。但试验本本身并不改改善产品可可靠性，只只有采取防防止在使用用中重复发发生故障的的纠正措施施才能提高高产品可靠靠性。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长试验5657环境应力筛筛选VS可靠性增长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可靠性增长长模型假定可靠性增长长试验的产产品在总累积试验验时间t时，共累积发生r(t)次故障。显显然随着试试验时间t的增加，故障累积函数r(t)也逐渐增大大，并记为平均故障率率累积函数数，由此故障累积函函数为而产品的平均MTBF累积函数为59对上式两边边取对数，，则即在双边对对数坐标纸纸上，产品品的平均MTBF累积函数与时间t是一直线关系,其斜率为k,截距为,因此，在工工程上称斜斜率k为增长试验的的增长率。又由式，，可可得Duane模型的故障率函数数为：则产品的瞬时MTBF函数为：60由，，在Duane模型中，产产品的平均MTBF累积函数与其瞬时MTBF函数的关系为：：即在可靠性性增长试验验过程中，，任一时刻产产品的瞬时时MTBF值是MTBF累积平均值值的倍倍。两边取对对数，则有即瞬时MTBF与累积MTBF为两条平行直直线,由于0＜ｋ＜１因此在双边边对数坐标标纸上(见见图），任一时刻的的总总是比大大。61双对数纸上上的Duane模型MTBF1000100101/a62阿里亚娜火火箭可靠性性增长情况况（Duane）可靠性增长长试验-模型63杜安（Duane）lnC(t)=lnα-(1-β)lnt,θi=θc/β可靠靠性性鉴鉴定定试试验验&验证证试试验验鉴定定试试验验：：验证证产产品品设设计计是是否否达达到到规规定定的的可可靠靠性性，，为为生生产产前前的的试试验验。。验证证试试验验：：对交交付付的的产产品品进进行行评评价价。。试验验方方案案的的类类别别按寿寿命命特特点点：：连续续型型、、成成败败型型按截截尾尾方方式式分分：：定时时、、定定数数、、贯贯序序64可靠靠性性鉴鉴定定试试验验&验证证试试验验生产产方方风风险险α。表表示示产产品品整整体体实际际上上合合格格时由由于于是是抽抽样样试试验验而而判判定定为为不不合合格格的的概概率率；；使用用方方风风险险β表示示产产品品整体体不不合合格格时，，由由于于是是抽抽样样试试验验而而被被判判定定为为合合格格的的概概率率。。设计计鉴鉴定定试试验验鉴鉴定定产产品品能能否否定定型型，，是是否否已已经经达达到到要要求求的的可可靠靠性性设设计计指指标标，，这这种种试试验验以以使使用用方方利利益益为为主主，，可可使使值值大大些些。。当产产品品通通过过设设计计鉴鉴定定转转入入批批生生产产后后，，由由于于生生产产过过程程中中有有可可能能引引进进不不可可靠靠因因素素，，而而使使生生产产质质量量不不稳稳定定，，这这时时需需要要进进行行验验收收试试验验，，当当产产品品实实际际水水乎乎达达到到合合格格质质量量水水乎乎时时，，应应以以高高概概率率接接收收，，即即α可取取小小些些。。可靠靠性性鉴鉴定定试试验验-原则则误收收风风险险（（β风险险））、、误误拒拒风风险险（（α风险险））66可靠靠性性鉴鉴定定试试验验-定时时截截尾尾设θ为平平均均寿寿命命，，θ0为可可接接收收的的平平均均寿寿命命，，称称为为平平均均寿寿命命的的检检验验上上限限，，试试验验方方案案以以高高概概率率接收收MTBF真值值接接近近θ0的产产品品；；θi为拒拒收收的的MTBF值，，称称为为MTBF的检检验验下下限限，，试试验验方方案案以以高高概概率率拒拒收收MTBF真值值接接近近θi的产产品品。。产产品品平平均均寿寿命命为为θ时的的接接收收概概率率为为L(θ)可靠靠性性鉴鉴定定试试验验-定时时截截尾尾68随机机抽抽取取样样品品n个，，当当试试验验进进行行到到规规定定的的时时间间t0就停停止止，，共共失失效效r个样样品品，，合合格格判判定定数数为为c，若若r<=c，合合格格，，否否则则不不合合格格，，拒拒收收。。方案案参参数数：：T=nt0，c可靠靠性性验验证证试试验验-序贯贯试试验验对小小样样本本可可靠靠性性试试验验，，常常用用序序贯贯寿寿命命试试验验方方案案，，充充分分利利用用试试验验过过程程中中的的信信息息，，考考察察故故障障出出现现时时相相应应的的总总试试验验时时间间T，若若T相当当长长，，则则认认为为产产品品合合格格，，若若T相当当短短，，则则认认为为产产品品不不合合格格，，若若T不长长不不短短则则继继续续试试验验。。可靠靠性性验验证证试试验验-序贯贯试试验验产品品寿寿命命服服从从指指数数分分布布时时，，在在总总试试验验时时间间T内出出现现的的故故障障数数是是随随机机变变量量，，服服从从泊泊松松分分布布，，设设产产品品的的平平均均寿寿命命为为θ，则则出出现现r次故故障障的的概概率率为为可靠靠性性验验证证试试验验-序贯贯试试验验当P1(r)/P0(r)很大大时时，，则则可可理理解解为为θ＝θ1的可可能能性性很很大大，，认认为为产产品品不不合合格格，，当当P1(r)/P0(r)很小则可理理解为θ＝θ0的可能性很很大，认为为产品合格格；若P1(r)/P0(r)不大不小，，则难下结结论，需继继续试验。。选择一个个较大的数数A和一个较小小的数BA＞B＞0，使可靠性验证证试验-序贯试验若要继续试试验，则两边取对数数，整理得得令可靠性验证证试验-序贯试验现取又已知θ0、θ1，故可得接接受和拒收收判据可靠性验证证试验-序贯试验r=3r=2r=175举例例某产品进行行可靠性增增长试验，，试验总累累积时间T达到1200小时结结束试验，，其间发生生故障30次（见表表）由值值，在在双对数坐坐标纸上得得到Duane模型的增长长直线（见见图）76（三）寿命命试验和加加速寿命试试验1、寿命命试验验的分分类1）长期期寿命命试验验包括括长期期贮存存试验验和长期工工作寿寿命试试验，后者者是传传统的的寿命命试验验方法法，又又分静态偏偏置和动态工工作2种。静态偏偏置就就是加加直流流额定定负荷荷的试试验，，所用用设备备简单单，结结果有有一定定价值值。动态工工作是是模拟拟产品品实际际工作作状态态，例例如集集成电电路在在规定定负载载和加加输入入信号号条件件下所所作的的寿命命试验验，它它比静静态试试验的的结果果更准准确，，但设设备较较为复复杂。。（三））寿命命试验验和加加速寿寿命试试验1、寿命命试验验的分分类由于电电子元元器件件水平平迅速速提高高，长长期寿寿命试试验方方法遇遇到很很大困困难。。例如如为了了以90％置信信度验验证失失效率率为1×10-8h-1的元件件，如如果采采取长长期寿寿命试试验的的方法法，需需用23000只试验验10000小时无无实效效，这这个代代价高高到不不现实实的程程度。。因此此，广广泛采采用了了加速速寿命命试验验的方方法。。2）加速速寿命命试验验：就就是在在不改改变产产品失失效机机理、、不引引入新新的失失效因因子的的前提提下，，提高高试验验应力力，加加速产产品失失效进进程，，再根根据加加速试试验结结果，，预计计正常常应力力下的的产品品寿命命。（三））寿命命试验验和加加速寿寿命试试验1、寿命命试验验的分分类2）加速速寿命命试验验：根据应应力施施加的的方式式，加加速寿寿命试试验可可分为为恒定定应力力、步步进应应力、、序进进应力力加速速寿命命试验验三种种。①恒定定应力力加速速寿命命试验验：将将一定定数量量的试试样分分几组组，每每组固固定一一个应应力水水平进进行试试验。。试验验因素素单一一，数数据容容易处处理，，外推推精度度较高高，故故最常常用。。（三））寿命命试验验和加加速寿寿命试试验1、寿命命试验验的分分类2）加速速寿命命试验验：②步进进应力力加速速寿命命试验验：以以积累累损伤伤失效效物理理模型型为理理论依依据，，试验验时，，每组组样品品固定定一个个逐级级升高高应力力的时时间，，直到到足够够数量量的样样品失失效为为止。。一般假假定前前一级级试验验对本本级试试验的的影响响可忽忽略不不计，，实际际上往往往不不可忽忽略，，所以以试验验的预预计精精度较较低。。优点点是试试验周周期较较短，，通常常用于于工艺艺对比比、筛筛选摸摸底定定性分分析场场合。。（三））寿命命试验验和加加速寿寿命试试验1、寿命命试验验的分分类2）加速速寿命命试验验：③序进进应力力加速速寿命命试验验：可可近似似看作作步进进应力力的每每级应应力差差很小小的极极限情情况。。进行行这种种试验验需专专门的的程序序控制制，一一般很很少采采用。。（三））寿命命试验验和加加速寿寿命试试验2、寿命命试验验设计计1）试验验目的的①可靠靠性测测定，，即确确定产产品的的寿命命分布布和失失效率率、平平均寿寿命等等参数数；②可靠靠性试试验，，即通通过寿寿命试试验来来判断断某批批产品品能否否符合合规定定的可可靠性性要求求；③可靠靠性鉴鉴定，，就是是鉴定定产品品的设设计和和生产产工艺艺是否否能生生产出出符合合可靠靠性要要求的的产品品。（三））寿命命试验验和加加速寿寿命试试验2、寿命命试验验设计计2）试验验对象象寿命试试验的的样品品必须须在筛筛选试试验和和例行行试验验的合合格批批中抽抽取，，所选选择的的样品品必须须具有有代表表性。。样品品数量量要能能保证证统计计分析析的正正确性性，又又要考考虑试试验代代价不不能太太大，，并为为实验验设备备条件件所允允许。。3）试验验条件件要了解解产品品贮存存寿命命，需需施加加一定定的环环境应应力；；要了了解产产品工工作寿寿命，，需施施加一一定的的环境境应力力和电电应力力。并并且试试验条条件要要严格格控制制在误误差很很小的的范围围内，，保证证试验验的一一致性性。（三））寿命命试验验和加加速寿寿命试试验2、寿命命试验验设计计4）试验验截止止时间间寿命试试验做做到全全数试试样失失效是是不现现实的的，从从统计计分析析的角角度来来看，，也是是不必必要的的，只只要有有一定定部分分的试试样失失效就就可以以停止止试验验，这这叫截截尾寿寿命试试验，，分为为定数数截尾尾和定定时截截尾两两种。。它们们又各各分为为有替替换和和无替替换两两种。。5）测试试周期期选定原原则是是要使使每周周期内内测得得的失失效数数大致致相同同，测测试工工作量量不致致太大大，但但又要要尽可可能详详细地地了解解发生生事件件。（三））寿命命试验验和加加速寿寿命试试验2、寿命命试验验设计计6）失效效判据据通常以以产品品技术术指标标是否否超出出最大大允许许偏差差范围围作为为失效效判据据，也也可用用是否否出现现致命命失效效作为为判据据，应应根据据使用用要求求在试试验前前作出出明确确规定定。（三））寿命命试验验和加加速寿寿命试试验2、寿命命试验验设计计7）数据据记录录和处处理按产品品失效效的数数量、、时间间列出出累积积失效效概率率表，，以便便对失失效分分布类类型及及可靠靠性指指标作作出估估计；；按失效效产品品的失失效形形式分分别统统计作作出主主次图图，找找出影影响可可靠性性的主主要因因素；；有条件件时还还应对对失效效样品品进行行失效效物理理分析析，找找出材材料、、设计计、工工艺方方面的的原因因，采采取对对策来来提高高可靠靠性。。（三））寿命命试验验和加加速寿寿命试试验3、指数数分布布条件件下的的寿命命试验验设计计1）产品品寿命命试验验周期期2）产品品寿命命试验验的投投试样样品量量投试样品量和和试验时间及及试验结果有有关，和产品品价值及统计计误差有关。。试样数大于于20时，（三）寿命试试验和加速寿寿命试验3、指数分布条条件下的寿命命试验设计3）产品寿命试试验的截止时时间试验截止时间间与样品数及及希望达到的的失效数有关关，当累积失失效率r/n(%)达到某规定值值就结束试验验时，试验时时间约为：（三）寿命试试验和加速寿寿命试验4、加速寿命试试验的设计问问题1）加速应力S的选择估计电子元器器件在常温下下的贮存寿命命特征时，可可选择环境温温度作为加速速应力；估计计电子元器件件在额定条件件下的工作寿寿命特征时，，可选择直流流电压（或电电流、功率））作为加速应应力。（三）寿命试试验和加速寿寿命试验4、加速寿命试试验的设计问问题2）确定加速应应力水平（S1,S2,…,Sk)和样品数量一般k不得小于4，但也不宜过过多。为保证试验的的准确性，最最高应力和最最低应力之间间应有较大的的间隔。其中中一个应力水水平应接近或或等于产品额额定值。最高应力水平平不得大于产产品结构材料料和制造工艺艺所能承受的的极限应力，，以免带进新新的失效机理理。试验样品随机机抽取，一般般等分为k组，每个应力力水平下样品品数量不少于于10只，特殊情形形下不少于5只。（三）寿命试试验和加速寿寿命试验4、加速寿命试试验的设计问问题3）确定测试周周期和停试时时间由于寿命分布布的密度函数数大都近于指指数形式，所所以一般按对对数等间隔选选取测试时间间；在每个加速应应力水平下，，测试点个数数不得少于5个（指能测到到失效产品的的失效点），，每个测试点点上的失效数数应当相近；；常用分组截尾尾试验，一般般要求各组截截尾失效ri占各组投试数数ni的50％以上，至少少占30％以上。产品可靠性加加速试验方法法传统的加速寿寿命试验方法法高加速应力试试验（HAST）传统的加速寿寿命试验方法法ALT（AcceleratedLifeTest）试验中保持试试验应力不变变。依据Arrhenius方程t=Aexp(ΔE／kT)式中A-常数，E-激活能，k-玻尔茨曼常数数，T-绝对温度反应速率与温温度成正比，，即产品寿命命与温度成反反比传统的加速寿寿命试验方法法传统的加速寿寿命试验方法法恒定应力加速速寿命试验一一般要求一般需要选取取3~5个应力水平。。在不改变产品品失效机理前前提下，最高高应力尽可能能取大些；；在保证加速速效果的前提提下，最低应应力尽可能接接近额定水平平步进应力加速速寿命试验在试验过程中中，应力随时时间阶段由低低到高一步一一步增强，直直至相当部分分试验样品失失效。无法考考虑应力累积积效应，参数数估计精度低低，故适用于于定性分析场场合。序进应力加速速寿命试验在试验过程中中，应力随时时间等速连续续增强。数据据处理困难高加速应力试试验方法HAST（HighlyAcceleratedStressTest）90年代后，为考考核产品质量量和可靠性，，快速暴露产产品的设计和和制造缺陷高加速应力试试验（HAST，highlyacceleratedstresstest）技术在可靠靠性试验中不不断发展，为为提高产品可可靠性提供了了有效的工具具。HALT&HASSHALT（HighlyAcceleratedLifeTest）HASS（HighlyAcceleratedStressScreen）HALT与传统的可靠靠性试验方法法不同，一是是激发故障，以以快速暴露设计计缺陷，把产产品的潜在缺陷激发成可观察察到的故障，，进而对设计计诸方面进行行分析和改进进；二是采用施加加步进应力，在远大于产产品额定条件件的极限应力力下进行加速速试验，找出出产品的极限水平，据此来制定定产品HASS试验的应力条条件，然后通通过HASS快速剔除产品品潜在的早期期缺陷，保障障产品的使用可靠性。HALT&HASS原理有缺陷零部件件和元器件（（如焊点有气气泡，引线有有划痕等）之之所以容易失失效，是由于于其上集中的的应力比无缺缺陷的要高，，而且失效加速因子子与应力呈指数关系增加，而非等比关系。HALT和HASS试验正是利用用这些原理进进行的。休斯公司在研研究高效ESS时发现：1.在振动量级较低时，发现的产品品潜在缺陷随随时间的推移移增加缓慢；而当振动量级较高时，在相同时间间内发现的潜潜在缺陷迅速增加。2.在相同的循环环周期下，高高温变率发现现的产品潜在在缺陷远多多于于低温变率，，即可用较少少的循环周期期达到相同效效果。HALT&HASS原理设计了一种金金属试件，就就强应力对疲疲劳寿命的影影响，进行了了研究发现：：1.当应力增加1倍时，疲劳寿命下降降到原来的1/1000，且缺陷处应应力集中度高高达2～3倍，即该处的的疲劳寿命相相应降低了好好几个数量级级，使缺陷产产品与无缺陷陷产品在相同同的强应力作作用下，疲劳劳寿命大大下下降，致使有有缺陷的产品品迅速暴露，，而无缺陷的的损伤极小。。2.强应力激发出出的产品失效模式式与正常使用条条件下的相同同，因此强应力试试验的有效性性得到了验证证。HALT&HASS原理1990年发表的论文中中，给出了不不同温变率下下的筛选效果果。说明在在筛选效果相相同的条件下下，不同温变变率与循环次次数及筛选时时间的关系温变率(℃/m)510151820253040循环数400551710742.21min/次6633222218.316.513.28筛选时间(h)440306331.90.90.1HALT&HASS原理HASTHALTHASS试验样品在研/取样批生产/全体应力强度超产品技术规范超产品技术规范应力施加步进/直至极限恒定/略低极限试验性质破坏性非破坏性试验目的提高固有可靠性/为HASS提供依据提高使用可靠性试验特点非定量评价在HALT基础上进行HALT&HASS设备美国QUALMARK公司主要设备及其其基本技术参参数高速温变箱温度范围：-100℃～+200℃温变速率：60℃/分钟高强宽带随机机振动台振动频率：5-10000Hz加速度值：100GRMS（XYZ线加速+转向加速，六六自由度）多应力综合试试验箱高速高低温变变+高强宽带随机机振动+湿度应力产品的各种应应力极限示意意图各种应力的失失效百分比（（%）QUALMARK公司试验中心心进行33个公司47个产品试验数数据汇总HALT应用实例波音777飞机电子设备备进行的试验验，试验是在在外场可更换换单元上进行行的。施加温温度循环、随随机振动和两两者的综合应应力。温度循环分四档进行，，即-15℃～+70℃，-30℃～+85℃，-40℃～+100℃和-55～+115℃。在每个极端端温度上保温温10min。温变率为20℃/min（最低要求温温变率为15℃/min）。每档进行行11个周期温度循循环，同时在在每个周期施加加附表中所示的的电应力。随机振动从2Grms开始，按2Grms步长施加。每每步均保持10min，并观察产品品有无损坏直直至28Grms。HALT应用实例试验设备性能能：温变率最高高为30℃/min，温度范围-60℃～+150℃，采用三轴六六自由度激振振台，振动量量级可控制在在2～30Grms之内。波音777未做可靠性强强化试验(RET)的LRU的外场更换率率为35%，而经RET的LRU的更换率只有有4%。波音公司要求求所有新研制制的设备和在在服役中可靠靠性低或需大大修，以及重重新鉴定的现现有设备都必必须做RET。HASS试验方法简介介筛选剖面确定温度取产品工作极限的80%，而温差需>100℃℃。但如果产品品的温度工作作极限与损坏坏极限之间有有足够的裕度度，则HASS温度可取在这这二者之间，，以筛选出在在工作极限内内短时间难以以发现的缺陷陷；振动取产品损坏极限的50%，但不要>工作极限的80%。HASS试验方法简介介筛选效果验证根据确定的筛筛选剖面，对对已筛样品按按该剖面至少少再进行30~50次连续试验（（而没有任何何失效），以以验证剖面的的有效性。也也可在试样中中人为植入缺缺陷（如虚焊焊等），并适适当调整应力力，尽量在第第一循环就暴暴露。剖面调调整后仍需验验证。批产品HASS剖面验证后，，就可用于产产品筛选。对对筛选结果进进行连续监控控（包括外场场），以分析析、调整、修修改和完善HASS剖面。HASS试验方法简介介GreggK.Hobbs认为不管采用用什么筛选方方法，筛选过过程总要消耗耗产品一部分分使用寿命，，如果使用应应力和损坏应应力之间的余余量很小，就就根本不能运运用任何应力力筛选方法进进行筛选。因因此必须根据据HALT得到的工作极极限和损坏极极限，摸清产品的设设计余量，以此来制订订HASS方案与确定HASS的量级，以保保证产品在筛筛选中消耗的的使用寿命的的量是可以接接受的。HASS试验方法简介介筛选的有效性性是以充分激发发产品缺陷又又不过量消耗耗产品使用寿寿命的能力来来度量的。即即：一是能检检测出可能造造成产品故障障的隐患，二二是经筛选后后不致造成产产品损坏或““内伤”。对于复杂产品品，应由低到高分层进进行HASS，才能保证最最后产品的可可靠性。HALT/HASS试验方法简介介产品不同其工工作极限和损损坏极限也不不同。因此，不存在在统一的HALT/HASS应力。。应根根据各各自特特点，，选择择产品品最敏敏感的的应力力进行行筛选选。产品失失效/故障分分析及及其改改进措措施，，是HALT/HASS的核心心。因此，，在试试验过过程中中不能能轻易易放过过任何何一个个被激激发出出的故故障，，只有有采用用有效效的纠纠正措措施，，才能能加速速设计计和工工艺的的成熟熟，充充分发发挥HALT/HASS的作用用。HALT/HASS试验方方法简简介开展HALT/HASS需要大大量设设备、、资源源和专专职人人员。。一个产产品的的HALT/HASS必须由由设计计开发发、生生产制制造、、质量量与可可靠性性管理理人员员共同同参与与，以以提供供受试试产品品、试试验设设备，，以及及时间间、经经费、、人员员和失失效分分析等等资源源保障障。目前国国内对对HALT/HASS的技术的的掌握握还不不充分分，面临临的课课题很很多，，如试试验方方法的的深入入研究究、试试验信信息处处理与与统计计分析析、标标准和和规范范的制制定、、试验验能力力的提提升等等，这这些问问题直直接影影响HALT/HASS的推广广应用用，不不是简简单购购置新新的试试验设设备就就能解解决。。可靠性性评定定系统可可靠性性评定定是指指依据据对系系统进进行可可靠性性试验验所得得的数数据或或其他他有关关系统统可靠靠性的的信息息，对对系统统的可可靠性性特性性（如如系统统的平平均寿寿命等等）进进行评评估。。常用的的系统统可靠靠性评评定方方法有有点估估计、、区间间估计计、极极大似似然估估计等等。可靠性性评定定进行系系统可可靠性性评定定的一一般过过程为为：建立系系统可可靠性性模型型（串串联、、并联联等））；确定所所用的的系统统可靠靠性评评定模模型及及估计计方法法；获取试试验数数据或或验前前信息息；运用评