電子產(chǎn)品的可靠性試驗

1、【精品文檔】如有侵權(quán)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除，僅供學(xué)習(xí)與交流電子產(chǎn)品的可靠性試驗.精品文檔.電子產(chǎn)品的可靠性試驗評價分析電子產(chǎn)品可靠性而進行的試驗稱為可靠性試驗。試驗?zāi)康耐ǔＳ腥缦聨追矫妫?      1. 在研制階段用以暴露試制產(chǎn)品各方面的缺陷，評價產(chǎn)品可靠性達到預(yù)定指標的情況；      2. 生產(chǎn)階段為監(jiān)控生產(chǎn)過程提供信息；      3. 對定型產(chǎn)品進行可靠性鑒定或驗收；      4. 暴露和分析產(chǎn)品在不同環(huán)境和應(yīng)力條件下的失效規(guī)律及有關(guān)的失效模式和失效機理； 

2、    5. 為改進產(chǎn)品可靠性，制定和改進可靠性試驗方案，為用戶選用產(chǎn)品提供依據(jù)。       對于不同的產(chǎn)品，為了達到不同的目的，可以選擇不同的可靠性試驗方法?？煽啃栽囼炗卸喾N分類方法.      1. 如以環(huán)境條件來劃分,可分為包括各種應(yīng)力條件下的模擬試驗和現(xiàn)場試驗；      2. 以試驗項目劃分，可分為環(huán)境試驗、壽命試驗、加速試驗和各種特殊試驗；      3. 若按試驗?zāi)康膩韯澐?，則可分為篩選試驗、鑒定試驗和驗收試驗；   

3、  4. 若按試驗性質(zhì)來劃分，也可分為破壞性試驗和非破壞性試驗兩大類。      5. 但通常慣用的分類法，是把它歸納為五大類:      A. 環(huán)境試驗      B. 壽命試驗      C. 篩選試驗      D. 現(xiàn)場使用試驗      E. 鑒定試驗      1. 環(huán)境試驗是考核產(chǎn)品在各種環(huán)境（振動、沖擊、離心、溫度、熱沖擊、潮熱、鹽霧、低氣壓等）條件下的適應(yīng)能力

4、，是評價產(chǎn)品可靠性的重要試驗方法之一。      2. 壽命試驗是研究產(chǎn)品壽命特征的方法，這種方法可在實驗室模擬各種使用條件來進行。壽命試驗是可靠性試驗中最重要最基本的項目之一，它是將產(chǎn)品放在特定的試驗條件下考察其失效（損壞）隨時間變化規(guī)律。通過壽命試驗，可以了解產(chǎn)品的壽命特征、失效規(guī)律、失效率、平均壽命以及在壽命試驗過程中可能出現(xiàn)的各種失效模式。如結(jié)合失效分析，可進一步弄清導(dǎo)致產(chǎn)品失效的主要失效機理，作為可靠性設(shè)計、可靠性預(yù)測、改進新產(chǎn)品質(zhì)量和確定合理的篩選、例行（批量保證）試驗條件等的依據(jù)。如果為了縮短試驗時間可在不改變失效機理的條件下用加大應(yīng)力的方法進行試驗

5、，這就是加速壽命試驗。通過壽命試驗可以對產(chǎn)品的可靠性水平進行評價，并通過質(zhì)量反饋來提高新產(chǎn)品可靠性水平。      3. 篩選試驗是一種對產(chǎn)品進行全數(shù)檢驗的非破壞性試驗。其目的是為選擇具有一定特性的產(chǎn)品或剔早期失效的產(chǎn)品，以提高產(chǎn)品的使用可靠性。產(chǎn)品在制造過程中，由于材料的缺陷，或由于工藝失控，使部分產(chǎn)品出現(xiàn)所謂早期缺陷或故障，這些缺陷或故障若能及早剔除，就可以保證在實際使用時產(chǎn)品的可靠性水平。      可靠性篩選試驗的特點是：      A. 這種試驗不是抽樣的，而是100%試驗； 

6、60;   B. 該試驗可以提高合格品的總的可靠性水平，但不能提高產(chǎn)品的固有可靠性，即不能提高每個產(chǎn)品的壽命；      C. 不能簡單地以篩選淘汰率的高低來評價篩選效果。淘汰率高，有可能是產(chǎn)品本身的設(shè)計、元件、工藝等方面存在嚴重缺陷，但也有可能是篩選應(yīng)力強度太高。淘汰率低，有可能產(chǎn)品缺陷少，但也可能是篩選應(yīng)力的強度和試驗時間不足造成的。通常以篩選淘汰率Q和篩選效果值來評價篩選方法的優(yōu)劣：合理的篩選方法應(yīng)該是 值較大，而Q值適中。      上述各種試驗都是通過模擬現(xiàn)場條件來進行的。模擬試驗由于受設(shè)備條件的限制，往往只能對產(chǎn)

7、品施加單一應(yīng)力，有時也可以施加雙應(yīng)力，這與實際使用環(huán)境條件有很大差異，因而未能如實地、全面地暴露產(chǎn)品的質(zhì)量情況?，F(xiàn)場使用試驗則不同，因為它是在使用現(xiàn)場進行，故最能真實地反映產(chǎn)品的可靠性問題，所獲得的數(shù)據(jù)對于產(chǎn)品的可靠性預(yù)測、設(shè)計和保證有很高價值。對制定可靠性試驗計劃、驗證可靠性試驗方法和評價試驗精確性，現(xiàn)場使用試驗的作用則更大。      鑒定試驗是對產(chǎn)品的可靠性水平進行評價時而做的試驗。它是根據(jù)抽樣理論制定出來的抽樣方案。在保證生產(chǎn)者不致使質(zhì)量符合標準的產(chǎn)品被拒收的條件下進行鑒定試驗。1 可靠性設(shè)計的意義可靠性貫穿于電子產(chǎn)品的整個壽命周期，從產(chǎn)品的設(shè)計、制造到安

8、裝、使用、維護的個階段都有一個可靠性問題。但首先要抓好可靠性設(shè)計。產(chǎn)品可靠性的定量指標應(yīng)該在設(shè)計過程就得到落實，為產(chǎn)品的固有可靠性奠定良好的基礎(chǔ)。反之，一個忽視可靠性設(shè)計的產(chǎn)品，必然是“先天不足，后患無窮”，在使用過程中大部會暴露出一系列不可靠問題。據(jù)統(tǒng)計，由于設(shè)計不當而影響產(chǎn)品可靠性的程度占各種不可靠因素的首位。所以，我們必須扭轉(zhuǎn)只搞性能指標設(shè)計，忽視可靠性設(shè)的傾向，在產(chǎn)品研制、設(shè)計階段，認真開展可靠性設(shè)計，為產(chǎn)品固有可靠性奠定基礎(chǔ)。 隨著科學(xué)技術(shù)的進步和經(jīng)濟技術(shù)發(fā)展的需要，電子產(chǎn)品日益向多功能、小型化、高可靠方向發(fā)展。功能的復(fù)雜化，使設(shè)備應(yīng)用的元器件、零部件越來越多，對可靠性要求也越來越高

9、。每一個元器件的失效，都可能使設(shè)備或電子系統(tǒng)發(fā)生故障。這就必須加強可靠性設(shè)計，正確選用元器件并采用降額、降溫、冗余等設(shè)計技術(shù)，降低元器件的使用失效率，保證產(chǎn)品的可靠性。電子設(shè)備或系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各種場所，會遇到各種復(fù)雜的環(huán)境因素，如：高溫、高濕、低氣壓、有害氣體、霉菌、沖擊、振動、輻射、電磁干擾。這些環(huán)境因素的存在，都將大大影響電子產(chǎn)品的可靠性。只有通過可靠性設(shè)計，充分考慮產(chǎn)品在使用過程中可能遇到的各種環(huán)境條件，采取耐環(huán)境設(shè)計和電磁兼容性設(shè)計等各項措施，才能保證產(chǎn)品在規(guī)定環(huán)境條件下的可靠性。 在設(shè)計階段采取提高可靠性的措施，比起以后各階段采取措施耗資最少，收效也最顯著。2 可靠性設(shè)計的基本任務(wù)電

10、子設(shè)備或系統(tǒng)可靠性設(shè)計的基本任務(wù)是：在現(xiàn)有元器件水平的基礎(chǔ)上，從設(shè)備或系統(tǒng)的總體設(shè)計、元器件選用、降額設(shè)計、熱設(shè)計、穩(wěn)定性設(shè)計、電磁兼容設(shè)計、耐環(huán)境設(shè)計、工藝設(shè)計以及維修性設(shè)計等各方面，采取各種措施，在重量、體積、性能、費用、研制時間等因素的綜合權(quán)衡下，實現(xiàn)設(shè)備或系統(tǒng)既定的可靠性指標。 二、可靠性設(shè)計的基本內(nèi)容可靠性設(shè)計的基本內(nèi)容包括：確定總體方案；應(yīng)用專門的可靠性設(shè)計技術(shù)實施專題可靠性設(shè)計；應(yīng)用專門的可靠性評價分析技術(shù)對產(chǎn)品的可靠性進行定性和定量的評價分析。制定總體方案是實施專題可靠性設(shè)計的依據(jù)，專題可靠性設(shè)計則是總體方案的具體實現(xiàn)和保證，而可靠性評價分析則是對專題可靠性設(shè)計的及則檢驗和反饋

11、。下面就逐一介紹這三部分內(nèi)容。 1 制定總體方案制定總體方案包括如下六個方面的內(nèi)容：明確產(chǎn)品的功能和性能要求；了解產(chǎn)品的使用環(huán)境條件；確定產(chǎn)品可靠性的定量標準；調(diào)查相似老產(chǎn)品的現(xiàn)場使用情況；擬定為實現(xiàn)可靠性指標應(yīng)采取的相應(yīng)措施；進行方案論證。2可靠性設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用 元器件選用與降額設(shè)計 選用元器件一般有二條原則：盡量選用經(jīng)過質(zhì)量認證或認定，并經(jīng)現(xiàn)場使用證明質(zhì)量良好，可靠性高的通用元器件。對于新研制的新型元器件則必須經(jīng)過嚴格的質(zhì)量和可靠性試驗后方能使用。 必須根據(jù)不同電路的工作參數(shù)和整機的使用環(huán)境條件，選用能滿足這些要求的相應(yīng)元器件，以充分發(fā)揮元器件應(yīng)有的功能提高元器件的使用可靠性。 各種電子元

12、器由于它們的材料、結(jié)構(gòu)、設(shè)計和制造工藝等方面的原因，對外應(yīng)力（包括電應(yīng)力、熱應(yīng)力等）都有一定的耐受強度。當外應(yīng)力超過元器件本身的應(yīng)力承受強度（即額定應(yīng)力）時，元器件就會損壞 。降額就是使元器件在低于其額定的應(yīng)力條件下工作。降額能提高元器件和設(shè)備的可靠性。這是因為絕大部分元器件的失效率隨著所施加的熱應(yīng)力和電應(yīng)力的降低而下降。但是降額要適當，既不能使降額不足，對某些元件（如電解電容等）也不能讓降額過了頭，且要與體積、重量、成本綜合考慮。 (2) 熱設(shè)計 電子元器件及電子設(shè)備的可靠性與溫度的關(guān)系極為密切。例如，當環(huán)境溫度升高時，就會使晶體管內(nèi)部材料的物理和化學(xué)反應(yīng)的速率加快，從而使晶體管的性能參數(shù)（

13、電流放大系數(shù)hfe、反向飽和電流Is 和噪聲系數(shù)Nf 等）隨溫的升高而產(chǎn)生漂移；額定功率降低，熱擊穿概率上升。溫度對電容器的可靠性也有極大影響，當使用溫度超過電容器的額定溫度時，溫度每提高10 電容器的使用壽命將下降一半。此外，過高的溫度還會使設(shè)備內(nèi)的塑料件變形、變硬、變脆、老化，使材料的絕緣性能下降等。因此為了提高產(chǎn)品的可靠性，就必須充分重視并搞好熱設(shè)計。熱設(shè)計的基本準則可歸納為以下四點：降低熱源 電子產(chǎn)品所消耗的功率絕大部分被轉(zhuǎn)化為熱能，故為了降低設(shè)備的溫升就應(yīng)在保證設(shè)備完成規(guī)定功能的前提下，盡量降低設(shè)備的功耗。合理布局 把設(shè)備內(nèi)的發(fā)熱元件均勻地分散于各個部位，防止設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)局部過熱。采

14、取有效的散熱措施 所謂散熱，就是采取一定的傳熱方式，把發(fā)熱體的熱量散發(fā)出去。傳熱有三種基本形式，即傳導(dǎo)、對流和輻射，因此，要提高散熱效果可以從以下幾方面著手：第一，充分利用傳導(dǎo)散熱。應(yīng)充分利用設(shè)備的各個部分（如結(jié)構(gòu)件，印制板和引線等）作為傳導(dǎo)通路，對發(fā)熱量較高的大中功率管，可裝在散熱器上，讓發(fā)熱體的熱量先傳導(dǎo)至散熱器，再通過對流、輻射把熱量從散熱器傳至周圍環(huán)境。 第二，加強對流。合理設(shè)計通風(fēng)孔，進風(fēng)口和出風(fēng)口應(yīng)開在溫差最大的兩處。對自然通風(fēng)的設(shè)備，進風(fēng)口應(yīng)開在設(shè)備的底部，出風(fēng)口應(yīng)盡量高，以形成較強的拔風(fēng)效應(yīng)。對功率較大的設(shè)備還應(yīng)采用強迫風(fēng)冷措施，以加強對流效果。第三，減小輻射熱阻。要擴大輻射面

15、積，提高發(fā)熱體黑度。第四，對熱敏元件隔熱。熱敏元件對溫度變化非常敏感，如晶體管、鐵氧體磁性元件、石英晶體、槽路電容等，在熱的影響下，或是電參數(shù)急劇變化使設(shè)備出現(xiàn)性能失效，或是元件失效率升高使設(shè)備故障增多。故應(yīng)對熱敏元件進行隔熱。 (3) 電磁兼容性設(shè)計電子設(shè)備或系統(tǒng)總是處在電磁環(huán)境中工作，一是自然界造成的電磁環(huán)境，如雷電、宇宙射線、地磁輻射等；二是周圍其他電子設(shè)備造成的電磁環(huán)境，如家用電器、工業(yè)電器、儀器設(shè)備、雷達、發(fā)射臺、輸電網(wǎng)等；三是自身造成的電磁環(huán)境，如變壓器、揚聲器、電路的非線性失真、本振輻射、自激振蕩及各種信號饋線等形成的電場、磁場、電磁場環(huán)境等。設(shè)備處在這些電磁環(huán)境中，將會受到電的

16、、磁的或電磁的干擾。因此，能否適應(yīng)這種公共的電磁環(huán)境，使其仍然能正常工作，就成為可靠性設(shè)討必須考慮的問題。如果所設(shè)計的設(shè)備缺少電磁兼容能力，就會在電磁干擾下，不斷發(fā)生暫時的或永久的故障，降低了設(shè)備的可靠性。 電磁干擾通常分為外來干擾和自身干擾兩大類：常見的外來干擾有：電吹風(fēng)、手電鉆、汽車發(fā)動機、電焊機等啟動時，由于電機電刷的接觸，汽車發(fā)動機點火系統(tǒng)的放電，及注塑機繼電器觸點的接觸而產(chǎn)生的電火花等。這些電火花頻率高，高次諧波多，脈寬窄，幅度大，由此而產(chǎn)生的高頻輻射會使電子設(shè)備的正常工作受到影響。 常見的自身干擾有：變壓器的漏磁、電路的自激振蕩、電路的非線性失真或高速開關(guān)電路所產(chǎn)生的高次諧波的輻射

17、等。電磁干擾的途徑一般有傳導(dǎo)、近場感應(yīng)和遠場輻射三種方式。干擾通過于擾源和被干擾電路之間的公共阻抗而引人被干擾電路的方式稱為傳導(dǎo)干擾。當干擾源和被干擾物相距較近時（小于/， 其中為干擾波的波長），干擾通過電容或電感性耦合而引人被干擾電路的方式稱為近場感應(yīng)。當干擾源和被干擾物相距較遠（大于/）時， 干擾由電磁輻射方式引入被干擾電路就稱為遠場輻射。 近場感應(yīng)和遠場輻別的區(qū)別取決于干擾源和被干擾電路 間的距離和干擾源的頻率。低頻時波長較長，故各種干擾大多屬于近場感應(yīng)。而高頻則波長較短，尤其在特高頻段多屬遠場輻射。設(shè)備自身產(chǎn)生的干擾也有不少是遠場輻射，如本振輻射，非線性失真，自激振蕩等。電磁兼容性設(shè)計

18、的基本技術(shù)和方法是： 抑制干擾源具體做法為減少變壓器漏磁、減少無用輻射、減少非線性失真、抑制自激等。 切斷傳遞途徑具體做法為合理、良好接地，屏蔽及加濾波措施等。 對于變壓器的漏磁和高頻電路的輻射干擾，多采用屏蔽的方法以切斷干擾的傳遞。對容易受外來電、磁干擾的儀器設(shè)備，也可采用機殼屏蔽。 （4）漂移設(shè)計電子元器件的性能參數(shù)在應(yīng)力作用下或在貯存條件下將隨時間而發(fā)生緩慢的變化，如果參數(shù)變化到一定限度，使設(shè)備或系統(tǒng)不能完成規(guī)定的功能，則發(fā)生漂移失效。因此在設(shè)計階段就要考慮到參數(shù)的漂移，要分析哪些元器件對設(shè)備性能的影響最敏感，并要了解各種元器件的參數(shù)漂移特性。設(shè)計電路時，選取怎樣的參數(shù)組合能使電路性能最

19、穩(wěn)定，井要考慮在設(shè)備的任務(wù)周期內(nèi)應(yīng)取怎樣的允許差才不致于出現(xiàn)漂移失效，而又最為經(jīng)濟合理等。漂移設(shè)計的常用設(shè)計技術(shù)和方法有：均方根偏差設(shè)計法、最壞情況設(shè)計法、蒙特卡羅法和正交優(yōu)化法等。（5）三防設(shè)計三防指的是防潮濕、防鹽霧、防霉菌。潮濕、鹽霧和霉菌對電子設(shè)備有很大影響，它們會使機內(nèi)凝聚水汽，降低絕緣電阻，元件的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗增大，塑料變形，金屬腐蝕，材料變質(zhì)，使所有有機材料和部分無機材料受到霉菌的侵蝕而降低強度，從而使設(shè)備的壽命和可靠性受到影響。三防設(shè)計的主要途徑和方法分列于下：防潮其方法包括：憎水處理；浸漬處理；灌封處理；塑料封裝；金屬封裝。防鹽霧其方法包括：電鍍；表面涂敷；降低不同金屬接

20、觸點問的電位差。 防霉菌其方法包括：密封；放置干燥劑；控制大氣條件，降低環(huán)境相對濕度；選用不易長霉的材料；紫外線輻照；表面涂敷防霉劑、防霉漆；在密封設(shè)備中充以高濃度臭氧滅菌。（6）冗余設(shè)計對于復(fù)雜和重要的電子設(shè)備或系統(tǒng)，往往采用冗余設(shè)計來進一步提高可靠性。所謂冗余設(shè)計，就是為完成規(guī)定的功能而額外附加所需的裝置或手段，即使其中某一部分出現(xiàn)了故障，但作為整體仍能正常工作的一種設(shè)計.冗余設(shè)計雖能大幅度提高系統(tǒng)的可靠性、但要增加設(shè)備的體積、重量、費用和復(fù)雜度。因此，除了重要的關(guān)鍵設(shè)備，對于一般產(chǎn)品不輕易采用冗余技術(shù)。冗余的方法很多，最簡單的是并聯(lián)裝置, 此外，冗余的方法尚有串并聯(lián)或并串聯(lián)混合裝置、多數(shù)

21、表決裝置、等待裝置等。（7）維修性設(shè)計電子系統(tǒng)或設(shè)備一般都是可修復(fù)產(chǎn)品。對這類產(chǎn)品不但要求少出故障，而且要求一旦出了故障時能很快修復(fù)。只有故障少、修復(fù)快，才能有效地提高設(shè)備的利用率。維修性設(shè)計一般從以下幾個方面考慮：維修時易裝易拆；維修工具可靠；易檢查易校正易恢復(fù)；互換性好;安全、經(jīng)濟、快速等。具體可歸納為如下12條設(shè)計準則:(1) 結(jié)構(gòu)簡單，零、部、整件采用快速解脫裝置，如采用抽屜式結(jié)構(gòu)等，易拆、易裝、易換。(2) 有分機故障隔離措施。(3) 盡量采用標準件、通用件。(4) 采用模塊化設(shè)計以利故障檢查和拆換。(5) 推行故障診斷設(shè)計，使設(shè)備便于迅速、準確地判斷出故障的結(jié)構(gòu)特征。(6) 需要經(jīng)

22、常檢查、維修、拆裝、調(diào)換之處需設(shè)計成便于操作者接近和操作。(7) 應(yīng)使維修人員能見到全部零件。(8) 應(yīng)使設(shè)計的產(chǎn)品盡量減少維修工具。 (9) 插頭、插腳、連接線等都應(yīng)有明顯標記，容易辨別。(10) 寧用少量大的緊固件，不用多量小的緊固件。(11) 以快鎖構(gòu)件代替螺釘、螺母。(12) 對維修人員要能保證人身安全。（8）人一機工程設(shè)計機器需要由人來操作，所以人與機器構(gòu)成了人一機系統(tǒng)。人一機工程設(shè)計的基本任務(wù)，就是根據(jù)人體特性和人-機系統(tǒng)的關(guān)系，確定需要完成的操作，并恰當?shù)胤峙浣o入和機器，使兩者協(xié)調(diào)地工作，達到高效、經(jīng)濟、安全、省力和操作方便而可靠的目的。 人和機器各有所長，一般來說，凡是笨重的、

23、快速的、精細的、單調(diào)的、操作復(fù)雜的、環(huán)境惡劣的工作都適合機器承擔。凡是需要不斷地調(diào)整、修正，處理突發(fā)性。推理性、創(chuàng)造性等工作都適合人來承擔。由于人和機器交往的主要媒介物是顯示器、控制器及它們的標記。因此必須按照人體的特性合理地設(shè)計顯示器、控制器和標記。（9）印制電路板計算機輔助設(shè)計為了保證設(shè)計可靠性的實現(xiàn)，還必須進行工藝性設(shè)計，使可靠性在制造過程中不出現(xiàn)較大的退化。其中印制電路板設(shè)計是工藝性設(shè)計的主要內(nèi)容，過去傳統(tǒng)的方法是由手工設(shè)計，費時、費力、精凌低、質(zhì)量差，這里介紹一種先進的印制電路板計算機輔助設(shè)計技術(shù)（簡稱PCBCAD），它是采用把電路、數(shù)據(jù)直接輸入計算機系統(tǒng)，自動進行印制線路板線路布線。然后，由筆繪圖儀繪制成套工藝圖紙，由光繪圖儀繪制印制板所需的成套照相底片，同時，還能掃印輸出元器件清單等。PCBCAD有以下優(yōu)點：提