6-可靠性设计-可靠性强化试验

可靠性强化试验

•环境应力激发试验

–激发试验（Stimulation）与模拟试验（Simullation）的思路相反，通过人为施加环境应力，快速激发产品潜

在缺陷，并加以清除。

–所加应力不必模拟真实环境，只求激发缺陷效率越高

越好。

–对故障了解得越多，可靠性越好“设计”。

–设计缺陷的暴露、抑制和排除，在本讲义以外，从方

法学上仍然留有极大空间可以探索。

•可靠性强化试验（RET）

–G. K. Hobbs, K. A. Gray, L. W. Condra等人是先驱者。

–他们称这种试验为高加速寿命试验（HALT—Highly

Accelerated Life Test）和高加速应力筛选（HASS—

Highly Accelerated Stress Screen）。

–前者针对设计，后者针对生产。

–方法的核心是施加大应力，一步步地加，一次次地排除

缺陷，以此获得高可靠性。也叫步进应力法。

–术语：步进应力试验（Step Stress），高加速寿命试验（HALT），高加速应力筛选（HASS），应力寿命试验（STRIFE），应力裕度和强壮试验（SMART）……

–波音公司统称这一技术为可靠性强化试验（RET---

Reliability Enhancement Testing）。

•可靠性强化试验（RET）

–L. W. Condra在其系列论文中说，美国生产厂家在80年代认识质量得重要性，到90年代又认识到可靠性的

重要性。

–生产厂家深知市场不仅要求高的开箱率，而且要求在

寿命周期内性能良好不变。

–这是新一轮的挑战。而RET正是满足这一挑战的最好

方法。

–按传统的可靠性定义去应付瞬息万变的动态市场，显

得太被动，厂家只对用户的条件（规范）负责，不对

产品的使用负责，必然在竞争中失败。

–进取性的市场可靠性定义：可靠的产品应随时都能完

成用户需要其完成的任何任务！

•可靠性强化试验（RET）

–这样，可靠性不再是一种成本负担，相反可靠性正是商家追求的一种资产、一种财富。

–RET技术的理论依据是“失效物理学”（Physics of

Failure），把故障或失效作为主要的研究对象，通过发现、研究和根治故障达到提高可靠性的目的。

–对于高度复杂的电子或机电产品，要发现潜在故障并非易事，必须采用强化应力的方法强迫其暴露。

–实践证明，RET方法效果显著。

–等等，要记住，RET并非发现所有潜在故障的方法。

•RET可以利用的加速因素：

–更频繁的加电循环

–更高的温度

–更严酷的温度循环

–更高的振动等级

–更高的湿度

•一些技术适用元件级，一些适用设备级。

•RET的其他用途

–识别设计中的可靠性问题

–比较不同设计的可靠性

–验收试验

–环境应力筛选

–验证已有问题得到解决

•RET的原理

供方为自己保留很高交付成功率

的产品参数范围

•HALT之单应力步进试验–试样在一个初始的应力水平（初始应力和第二步应力通

常略低于或等于技术规范极

限），承受预定的时间长

度，可以短到几分钟，一般

不超过24小时。

–在较高的应力水平依次承受后续的时间长度。

–这是一种快速诱发失效的方

法。–直到出现以下3种情况之一：

1.所有样品失效；

2.应力已远远超过为了验证耐

用产品设计所要求的水平；

3.更高的应力等级引入新的失

效机理，出现了实际使用不

可能出现的失效。

•HALT之综合应力试验

–美国Qualmark公司HALT Guidelines中的试验剖面。

•在终止本阶段试验前，如果没有遇到破坏性失效则至少进行5

次综合环境循环。

•综合环境实验的温度剖面是在温度工作极限之间的循环，每一

温度极限上的最小保持时间为10min。

•5次循环的初始振动量级，由振动步进应力试验施加的最大振

动量级除以5得出。例如，若样品在振动步进应力为35gRMS

时发生了破坏，则第一试验循环从7gRMS量级开始，在每次

温度循环完成后增加7gRMS，以此类推。

•如果振动步进应力试验没有达到破坏极限，则将得到的最大振

动量级除以5，可依上法得到初始量级和步进增量。

•HALT之综合应力试验

–美国Qualmark公司HALT Guidelines中的试验剖面。

•在终止本阶段试验前，如果没有遇到破坏性失效则至少进行5

次综合环境循环。

•综合环境实验的温度剖面是在温度工作极限之间的循环，每一

温度极限上的最小保持时间为10min。

•5次循环的初始振动量级，由振动步进应力试验施加的最大振

动量级除以5得出。例如，若样品在振动步进应力为35gRMS

时发生了破坏，则第一试验循环从7gRMS量级开始，在每次

温度循环完成后增加7gRMS，以此类推。

•如果振动步进应力试验没有达到破坏极限，则将得到的最大振

动量级除以5，可依上法得到初始量级和步进增量。