可靠性與環(huán)境試驗(yàn)簡(jiǎn)介課件

1、可靠性與環(huán)境試驗(yàn)簡(jiǎn)介開發(fā)2部/葉玲玲可靠性定義產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力（概率），就叫做電子產(chǎn)品的可靠性。可靠性試驗(yàn)是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)價(jià)的各種試驗(yàn)如增長(zhǎng)、篩選、驗(yàn)證、驗(yàn)收、統(tǒng)計(jì)等。環(huán)境試驗(yàn)是檢驗(yàn)產(chǎn)品對(duì)各種環(huán)境應(yīng)力的適應(yīng)性，快速暴露產(chǎn)品缺陷的試驗(yàn)，是可靠性試驗(yàn)的主要技術(shù)手段?？煽啃允琴|(zhì)量的重要組成部分，它具有自已的特征，即綜合性、時(shí)間性和統(tǒng)計(jì)性。綜合性是指從全壽命期內(nèi)來衡量產(chǎn)品的優(yōu)劣；時(shí)間性是指在整個(gè)壽命周期內(nèi)，在規(guī)定的使用環(huán)境條件內(nèi)保持出廠規(guī)定功能的能力；統(tǒng)計(jì)性是指通過大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)積累得出具有規(guī)律的數(shù)據(jù)?？煽啃缘闹匾?、關(guān)系到企業(yè)的生存和壯大2、關(guān)系到使用者的安全3、提升企

2、業(yè)形象，減少維護(hù)費(fèi)用。4、是軍事產(chǎn)品中重要的技術(shù)指標(biāo)。可靠性基礎(chǔ)知識(shí)MTTF： Mean Time To Failures 平均無故障時(shí)間MTBF： Mean Time Between Failures, 平均無故障間隔時(shí)間MCBF: Mean Cycle Between Failures 平均無故障間隔次數(shù)ESS： Environmental Stress Screening Test 環(huán)境應(yīng)力篩選HALT ： High Accelerate Life Test 高加速壽命試驗(yàn)HASS ： High Accelerate Stress Screening 高加速應(yīng)力篩選可靠性基礎(chǔ)知識(shí)10 規(guī)

3、則當(dāng)討論產(chǎn)品在不同環(huán)境下的使用壽命時(shí),一般采用“10規(guī)則” 的表達(dá)方式。即當(dāng)周圍環(huán)境溫度上升10時(shí)，產(chǎn)品壽命就會(huì)減少一半；當(dāng)周圍環(huán)境溫度上升20時(shí)，產(chǎn)品壽命就會(huì)減少到四分之一。這種規(guī)則可以說明溫度是如何影響產(chǎn)品壽命（失效）的。電容器的估計(jì)壽命用下述公式表示：其中，L0表示最高工作溫度下的壽命，Tmax 表示最高工作溫度，Ta表示實(shí)際環(huán)境溫度。由此可見，如果環(huán)境溫度每升高10，電容器壽命將下降一倍！溫度對(duì)元器件的影響溫度對(duì)電容器的影響主要是每升高10，使用時(shí)間就要下降一半，絕緣材料的性能也下降。溫度的升高會(huì)導(dǎo)致電阻器的使用功率下降。如碳膜電阻，當(dāng)環(huán)境溫度為40時(shí)，允許的使用功率為標(biāo)稱值的100%

4、；環(huán)境溫度增到100時(shí)，允許使用功率僅為標(biāo)稱值20%。又如RJ-0.125W金屬膜電阻，環(huán)境溫度為70 時(shí)，允許使用功率僅為標(biāo)稱值的20%。溫度的變化對(duì)阻值大小有一定的影響，溫度每升高或降低10，電阻值大約要變化1%。應(yīng)力的定義當(dāng)材料在外力作用下不能產(chǎn)生位移時(shí)，它的幾何形狀和尺寸將發(fā)生變化，這種形變稱為應(yīng)變（Strain）。材料發(fā)生形變時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力，定義單位面積上的這種反作用力為應(yīng)力（Stress）?；蛭矬w由于外因(受力、濕度變化等)而變形時(shí)，在物體內(nèi)各部分之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力，以抵抗這種外因的作用，并力圖使物體從變形后的位置回復(fù)到變形前的位置。 應(yīng)力會(huì)隨

5、著外力的增加而增長(zhǎng)，對(duì)于某一種材料，應(yīng)力的增長(zhǎng)是有限度的，超過這一限度，材料就要破壞。對(duì)某種材料來說，應(yīng)力可能達(dá)到的這個(gè)限度稱為該種材料的極限應(yīng)力。極限應(yīng)力值要通過材料的力學(xué)試驗(yàn)來測(cè)定。將測(cè)定的極限應(yīng)力作適當(dāng)降低，規(guī)定出材料能安全工作的應(yīng)力最大值，這就是許用應(yīng)力。材料要想安全使用，在使用時(shí)其內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)低于它的極限應(yīng)力，否則材料就會(huì)在使用時(shí)發(fā)生破壞。 有些材料在工作時(shí)，其所受的外力不隨時(shí)間而變化，這時(shí)其內(nèi)部的應(yīng)力大小不變，稱為靜應(yīng)力；還有一些材料，其所受的外力隨時(shí)間呈周期性變化，這時(shí)內(nèi)部的應(yīng)力也隨時(shí)間呈周期性變化，稱為交變應(yīng)力。材料在交變應(yīng)力作用下發(fā)生的破壞稱為疲勞破壞。通常材料承受的交變應(yīng)力遠(yuǎn)

6、小于其靜載下的強(qiáng)度極限時(shí)，破壞就可能發(fā)生。另外材料會(huì)由于截面尺寸改變而引起應(yīng)力的局部增大，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力集中。對(duì)于組織均勻的脆性材料，應(yīng)力集中將大大降低構(gòu)件的強(qiáng)度，這在構(gòu)件的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別注意。 環(huán)境應(yīng)力是指外界各種環(huán)境對(duì)產(chǎn)品的破壞力，如產(chǎn)品在85 下工作受到的應(yīng)力，比在25 下工作受到的應(yīng)力大；在高應(yīng)力下工作，產(chǎn)品失效的可能性就大大增加了?？焖俚臏夭钭兓?，寬范圍的溫差、強(qiáng)烈的震動(dòng)、沖擊都是環(huán)境應(yīng)力的表現(xiàn)形式。環(huán)境試驗(yàn)?zāi)康? 觀察產(chǎn)品在各種環(huán)境下的適應(yīng)性和耐受性2 排除早期失效提高產(chǎn)品的質(zhì)量3 為失效分析提供驗(yàn)證數(shù)據(jù)和有效的信息4 為壽命試驗(yàn)和加速壽命試驗(yàn)提供試驗(yàn)手段環(huán)境試驗(yàn)的方法：A：低溫。

7、B：高溫。C：恒定濕熱。D：交變濕熱。E：沖撞（沖擊、碰撞、傾跌、自由跌落）。環(huán)境試驗(yàn)的意義確定產(chǎn)品在各種環(huán)境條件下工作或儲(chǔ)存時(shí)的可靠性，為設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用提供有用的信息。充分暴露產(chǎn)品的潛在缺陷，為產(chǎn)品的改進(jìn)、減少維修費(fèi)用及保障費(fèi)用提供信息。確認(rèn)是否符合產(chǎn)品交收的可靠性定量要求。發(fā)現(xiàn)-分析-糾正的循環(huán)過程，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量。環(huán)境試驗(yàn)的應(yīng)用范圍(1) 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)定型(型式)試驗(yàn)(2) 可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)(3) 用于生產(chǎn)檢查試驗(yàn)(4) 用于產(chǎn)品的驗(yàn)收試驗(yàn)(5) 可靠性壽命試驗(yàn)(6) 研究性試驗(yàn)和驗(yàn)證試驗(yàn)(7) 篩選試驗(yàn)環(huán)境試驗(yàn)的試驗(yàn)順序電子電工產(chǎn)品的環(huán)境試驗(yàn)方法很多，這就有一個(gè)試驗(yàn)順序的問題。所謂試驗(yàn)

8、順序，是指對(duì)同一產(chǎn)品進(jìn)行二種或二種以上的單因素人工模擬試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行什么試驗(yàn)，后進(jìn)行什么試驗(yàn)。試驗(yàn)順序通常對(duì)試驗(yàn)結(jié)果是有影響的，如果選擇不當(dāng)會(huì)造成試驗(yàn)結(jié)果不真實(shí)，甚至造成試驗(yàn)中斷，所以必須合理的確定試驗(yàn)順序。參照GJB150.1的附錄A“環(huán)境試驗(yàn)順序表” (1) 根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康膩泶_定試驗(yàn)順序(2)根據(jù)實(shí)際遇到的環(huán)境因素來確定試驗(yàn)順序(3)根據(jù)能對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生最大的影響來確定試驗(yàn)順序(4)根據(jù)試驗(yàn)的經(jīng)費(fèi)和時(shí)間確定試驗(yàn)順序試驗(yàn)順序?qū)Ξa(chǎn)品的影響濕熱試驗(yàn)后低溫試驗(yàn) 濕度試驗(yàn)會(huì)對(duì)產(chǎn)品的縫隙存有水，低溫結(jié)冰時(shí)會(huì)擴(kuò)大縫隙。振動(dòng)與濕度的關(guān)系 振動(dòng)導(dǎo)致兩種材料的結(jié)合縫隙擴(kuò)大，濕熱試驗(yàn)水汽更容易進(jìn)入。濕熱試驗(yàn)后溫度循

9、環(huán)的影響 濕熱后殘存的水汽在溫度循環(huán)加點(diǎn)工作中，容易形成電解，導(dǎo)致離子遷移。溫度應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品的影響溫度應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品的影響溫度應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品的影響塑料封裝高溫離層(爆米花)現(xiàn)象 表貼器件（SMD）在經(jīng)過再流焊后容易發(fā)生失效，失效現(xiàn)象常表現(xiàn)為開路、半開路或時(shí)好時(shí)壞，失效原因是封裝塑料發(fā)生熱開裂（這種裂縫發(fā)生在內(nèi)部，用顯微鏡進(jìn)行外觀檢查時(shí)也不可能發(fā)現(xiàn)）。其失效機(jī)理是：因表貼器件芯片外面包封的塑料很薄，很少，外部的潮氣容易浸入內(nèi)部。表貼工藝（SMT）是將器件整體加熱而不是只對(duì)管腿加熱（例如：波峰焊、烙鐵焊），并且加熱時(shí)間長(zhǎng)（一般215240，時(shí)間12分鐘）。當(dāng)封裝體內(nèi)有潮氣，表貼再流焊時(shí)，潮氣受熱膨脹（水分子

10、體積可擴(kuò)大40倍），造成封裝塑料開裂。開裂的發(fā)生與塑料體內(nèi)含濕量、芯片尺寸、塑料包封的厚度，管腳引線與塑料的粘合狀況以及再流焊時(shí)受到的溫度沖擊等因素有關(guān)。濕度對(duì)產(chǎn)品的影響（1）物理性能的變化。潮濕環(huán)境可以引起材料的機(jī)械性能和化學(xué)性能的變化，如體積膨脹、機(jī)械強(qiáng)度降低等。由于吸潮，使密封產(chǎn)品的密封性降低或遭破壞、產(chǎn)品表面涂敷層剝落、產(chǎn)品標(biāo)記模糊不等。（2）電性能變化。由于凝露和吸附作用，使絕緣材料的表面絕緣電阻下降。另外，由于水分的吸收和擴(kuò)散（滲透）作用，使絕緣材料的體積電阻下降，損耗角增大，從而產(chǎn)生漏電流。對(duì)于整機(jī)設(shè)備，將會(huì)導(dǎo)致靈敏度降低、頻率漂移等。（3）腐蝕作用。濕熱試驗(yàn)一般不能作為腐蝕試驗(yàn)。濕熱的腐蝕作用是由于空氣中含有少量的酸、堿性雜質(zhì)，或由于產(chǎn)品表面附著如焊渣、汗?jié)n等污染物質(zhì)而引起間接的化學(xué)和電化學(xué)腐蝕作用。機(jī)械沖擊和振動(dòng)對(duì)產(chǎn)品的影響可靠性設(shè)計(jì)目的可靠性設(shè)計(jì)是為了在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用過程中挖掘和確定隱患(和薄弱環(huán)節(jié))，并采取設(shè)計(jì)預(yù)防和設(shè)計(jì)改進(jìn)措施，有效地消除隱患。從而形成產(chǎn)品的固有可靠性。產(chǎn)品可靠性的三個(gè)階段： 1、設(shè)計(jì)階段：重視可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)、確定和暴露薄弱環(huán)節(jié)