MTBF計(jì)算方法概論

MTB

F

計(jì)算方法概論MTBF:MeanTimeBetweenFailure1.意義:可修復(fù)之產(chǎn)品~兩次相鄰故障的平均工作時(shí)間,是一種可靠度之統(tǒng)計(jì)數(shù)值.通常均以小時(shí)為計(jì)算單位.2.通常以小時(shí)為單位.EX.100,000hours.3.若為故障而不可修復(fù)之產(chǎn)品,則不適用MTBF之計(jì)算.但可計(jì)算其MTTR(MeanTimeToRepair).稱之為:平均維修時(shí)間.4.若為產(chǎn)品在正常環(huán)境及條件下,連續(xù)性測(cè)試從一而終,所計(jì)算之時(shí)間為:壽命試驗(yàn)(LifeCycle)1.MTBF測(cè)試原理1.1加速壽命試驗(yàn)(AcceleratedLifeTesting)1.1執(zhí)行壽命試驗(yàn)的目的在於評(píng)估產(chǎn)品在既定環(huán)境下之使用壽命.1.2常規(guī)試驗(yàn)耗時(shí)較久,且需投入大量的金錢,而產(chǎn)品可靠度資訊又不能及時(shí)獲得並加以改善.1.3可在實(shí)驗(yàn)室裡以加速壽命試驗(yàn)的方法,在可接受的試驗(yàn)時(shí)間裡評(píng)估產(chǎn)品的使用壽命.1.4是在物理與時(shí)間上,加速產(chǎn)品的劣化肇因,以較短的時(shí)間試驗(yàn)來推定產(chǎn)品在正常使用狀態(tài)的壽命或失效率.但基本條件是不能破壞原有設(shè)計(jì)特性.1.MTBF測(cè)試原理1.5一般情況下,加速壽命試驗(yàn)考慮的三個(gè)要素是環(huán)境應(yīng)力,試驗(yàn)樣本數(shù)和試驗(yàn)時(shí)間.1.6如果溫度是產(chǎn)品唯一的加速因素,則可採(cǎi)用阿氏模型(ArrheniusModel),此模式最為常用.1.7引進(jìn)溫度以外的應(yīng)力,如濕度,電壓,機(jī)械應(yīng)力等,則為愛玲模型(EyringModel).產(chǎn)品包括電燈,液晶顯示元件,電容器等適用此模式.1.8.一般情況下,主動(dòng)電子零件完全適用阿氏模型,而電子和資訊類成品也可適用阿氏模型,原因是成品類的失效模式是由大部分主動(dòng)式電子零件所構(gòu)成.因此,阿氏模型,廣泛應(yīng)用於電子﹑資訊行業(yè).2.MTBF分析與計(jì)算MTBF是一種統(tǒng)計(jì)平均值，它的確定通常采用兩種方法：1，理論統(tǒng)計(jì)法：根據(jù)器件、組件及約束條件的實(shí)際情況，累計(jì)平均得到2，經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法：根據(jù)工廠或?qū)嶒?yàn)室破壞性記錄，累計(jì)得到的數(shù)據(jù)。3.MTBF計(jì)算目前兩個(gè)最通用的權(quán)威性標(biāo)準(zhǔn)可用來計(jì)算MTBF

：1，MIL-STD-217，是美國(guó)國(guó)防部可靠性分析中心及ROME實(shí)驗(yàn)室提出并成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的，用于軍工品。2，

Bellcore，貝爾電信研究公司總結(jié)得出，用于商用產(chǎn)品規(guī)劃。4.MTBF測(cè)試原理4.1.阿氏模型起源於瑞典物理化學(xué)家SvandteArrhenius1887年提出的阿氏反應(yīng)方程式.R為反應(yīng)速度

speedofreactionA為未知之非溫度常數(shù)

aunknownnon-thermalconstantEA為活化能

activationenergy(eV)K為Boltzmann常數(shù),等於8.625*10-5eV/0K.T為絕對(duì)溫度(Kelvin)1.MTBF測(cè)試原理4.2加速因子加速因子即為產(chǎn)品在使用條件下的壽命和高測(cè)試應(yīng)力條件下的壽命的比值.如果產(chǎn)品壽命適用於阿氏模型,則其加速因子為:Vu為使用條件下的絕對(duì)溫度Va為加速條件下的絕對(duì)溫度B=EA/K?

例如1.以25度為操作溫度，40度為加速環(huán)境溫度，則計(jì)算加速因子為3.21.2.以25度為操作溫度，50度為加速環(huán)境溫度，則計(jì)算加速因子為4.91.4.MTBF測(cè)試原理4.3.加速因子中活化能Ea的計(jì)算活化能是分子與化學(xué)或物理作用中需具備的能量,單位是電子伏特Ev.當(dāng)試驗(yàn)的溫度與使用溫度差距範(fàn)圍不大時(shí),則Ea可設(shè)為常數(shù).Ea=K*(Inλa–

Inλn)/(1/Tn-1/Ta)λa為加速溫度時(shí)的失效率λn為正常溫度時(shí)的失效率Tn,Ta均為絕對(duì)溫度0Kλa和λn可以以試驗(yàn)的方式的得出,但需要較長(zhǎng)的試驗(yàn)時(shí)間.而且新機(jī)種的失效率很難在短時(shí)間內(nèi)得出.4.MTBF測(cè)試原理一般電子產(chǎn)品在早夭期失效之Ea為0.2~0.6eV,正常有用期失效之Ea趨近於1.0eV;衰老期失效之Ea大於1.0eV.目前,Dell和HP,Motorola等機(jī)種的Ea設(shè)為0.6eV.後續(xù)將統(tǒng)一定為0.67eV.5.舉例一?

通過高溫高濕儲(chǔ)存計(jì)算MTBF：第一步：找到計(jì)算公式Bellcore推薦的公式：

MTBF=Ttot/(N*r)N:為失效率，r為對(duì)應(yīng)的系數(shù)第二步：找到可靠性測(cè)試的數(shù)據(jù)11個(gè)樣品在85度，85%rh下存儲(chǔ)2000hrs無失效5.舉例一第三步：找到合適的活化能Bellcore推薦的Ea為0.8eV第四步：計(jì)算在室溫下運(yùn)行的時(shí)間1.N=12.r取0.92（對(duì)應(yīng)60%的置信度）或r取2.3（對(duì)應(yīng)90%的置信度）3.此產(chǎn)品在室溫下運(yùn)行相當(dāng)于40度，85%RH存儲(chǔ)5.舉例一4：Ea為0.8，計(jì)算加速因子為425：

60%的置信度下MTBF=(11*2000*42)/（1*0.92)=114年90%的置信度下MTBF=(11*2000*42)/（1*2.3)=45年6.舉例二另外統(tǒng)計(jì)的結(jié)果是：統(tǒng)計(jì)時(shí)間：1999.1.1~2000.12.31500套1+0微波設(shè)備來統(tǒng)計(jì)共得到了35次故障報(bào)告，其中16次為高頻部分故障，15次為低頻部分故障，4次為天線故障總的MTBF及各部分的MTBF均可由：總的時(shí)間/故障次數(shù)得出7.