可靠性介绍

放置2小时，放置期满，被检样机立即进行产品测试后的检查。
环境可靠性测试-4
7、高低温循环测试
方法：高温保持温度同高温测试温度；低温保持温度同低温测试温 度。温变率大于1℃/min,但应小于5℃/min。 循环次数大于2次（ 研制测试）或8次（转产测试）。温度保持时间大于0.5小时（对无 外壳单板）或2小时（对整机）。 8、ESD测试 方法：用静电枪在规定的环境中(常温温度25+/-3℃，常湿 60%RH+/-5。)，对产品进行静电放电测试。
环境可靠性测试-3
5、低温运行测试
方法：无包装产品开机启动后放置低温环境中（-20度）中，工作8 小时或更久，整个过程要求功能正常。 6、高低冲击测试 方法：被测产品不包装、不导通或不带电池状态，以正常位置放入
试验箱内，高温为60℃，稳定温度保持时间为2小时，低温为30℃，，稳定温度保持时间为2小时，转换时间不大于15秒，循环 次数为12次（1循环周期为4小时），循环期满，在正常大气条件下
2、高温运行测试 方法：产品开机启动放置在高温（如40度）中，存 放8小时或更长，整个过程中要求功能正常。
环境可靠性测试-2
3、高温高湿测试
方法：产品断电放置于高温（比高温运行增中5度）湿
度90%±3%的环境中24小时或更久。
4、低温存储测试 方法：产品断电放置在低温（如-40度）24小时或更久 。
二战期间， 因可靠性引 起的飞机损 失惨重，损 失飞机2100 架，是被击 落的1.5倍。
可靠性概念的提出
• 美国：1939年，美国航空委员会提出飞机事故率→ 最早的可靠性指标 • 1944年，纳粹德国试制V-2火箭→提出火箭可靠度是 所有元器件可靠度的乘积（认为系统是串联），最 早的系统可靠性概念 • 1947年美国费兰德雪尔研究结构可靠性；1970年扩 大到机械产品→机械可靠性理论
• 1974年，美国原子能委员会利用故障树分析方法评价 故障引起世界各国注意
可靠性相关知识
知识引入 材料力学的安全系数
n=强度/应力=δ /σ
为什么引入材料力学？
材料为什么会失效/损伤？

设计问题
应力状态发生变化
强度变异 磨损失效 时间关联失效 潜在现象（阿波罗飞船火灾） 其它原因
失效率
早期 失效 偶然失效段
耗损 失效
时间
可靠性试验
恒定失效段，也称偶然失效段，其故障由装备内部
元器件、零部件的随机性失效引起，其特点是故障 率低，比较稳定，因此是装备主要工作时段。 耗损失效段，其特点是故障率迅速上升，导致维修
费用剧增，因而报废。其故障原因主要是结构件、
元器件的磨损、疲劳、老化、损耗等引起。
4、低温运行测试
6、高低温冲击测试 8、ESD测试
结构可靠性-1
1、自由跌落测试
举例：手机或其它电子产品 试验目的：检验产品在搬运期间由于粗造装卸遭到跌落的适应 性 试验设备：跌落实验机 试验样品：6SETS 试验内容：被测产品不包装，不带附件，处于导通状态。从1M 的高度（如果LCM面积超过产品表面积的60%，跌落高度为 50CM），初速度为0并自由跌落于光滑混凝土地面上，每面跌 落3次，6面共计18次，试验结束，取出样品进行试验后检查。 判定标准：测试后手机基本功能、性能正常，外观、结构正常 。
结构可靠性-5
5、寿命插拨测试(连接头或插头类产品)
目的：测试设备是否能达到寿命要求。
方法：模拟使用环境，进行插拨测试。
6、寿命测试（线缆类） 目的：测试线缆强度是否达标。 方法：用一定的力拉伸、弯拆一 定次数。
环境可靠性测试-1
1、高温存储测试
方法：产品断电放置高温（如60度）中，存放24小
时或更久。
结论-2

c) 定量环境应力筛选，需要采用温度循环应力，其效率已比
恒定高温老炼筛选大为提高；就温度循环筛选而言，提高温变 速率又是进一步提高筛选效率、减少筛选对产品使用寿命影响 的最佳方法，我们要为此项筛选创造条件。

d) 定量环境应力筛选，需要采用振动应力，其中又可以采用 扫频正弦振动或随机振动方式，但从筛选效率对比可知，随机 振动方式是最佳的应力。为了提高筛选效率、减少振动应力筛 选对产品结构件寿命的影响，应创造条件采用随机振动方式。
可靠性试验的作用-2


温度循环应力激发的故障模式或影响
使涂层、材料或线头上各种微细裂纹扩大； 使粘接不好的接头松驰； 使螺钉连接或铆接不当的接头松驰； 使机械张力不足的压配接头松驰；
使质量差的焊点接触电阻加大或开路；
粒子污染；密封失效
可靠性试验的作用-3
扫频正弦振动应力激发的故障模式或影响 1）使结构部件、引线或元器件接头产生疲劳，特别是导线上有 微裂纹或类似缺陷的情况下； 2）使电缆磨损，如在松驰的电缆结处存在尖缘似的缺陷时； 3）使制造不当的螺钉接头松驰； 4）使安装加工不当的IC离开插座； 5）使受到高压力的汇流条与电路板的钎焊接头的薄弱点故障； 6）使未充分消除应力的可作相对运动的桥形连接的元器件引线 造成损坏，例如电路板前板的发光二极管或背板散热板上的功率 晶体管； 7）已受损或安装不当的脆性绝缘材料出现裂纹
结论-1

a) 经典的老炼工艺与常规的恒温筛选对暴露产品的缺陷有一
定的作用，但其筛选度和故障率数值很小，效率十分低，需要 用相当长的时间才能达到消除早期失效(缺陷)的效果，因而可 能会影响产品的使用寿命，有必要改用定量环境应力筛选方法 。

b) 如果采用常温考机的办法作为产品出厂的依据，在几百小 时内暴露不了一个缺陷，也说明不了产品的可靠性有什么样的 水平，此法意义不大。
结构可靠性-4
4、机械冲击测试 举例：电子产品类 试验目的：模拟运输过程中振动对产品造成的影响 试验设备：振动测试仪 试验样品：2 carton 试验内容：半正弦波，峰值加速度30g,持续时间18ms,每个面5次; 方向（Direction）:六个面（x.y.z axis）共30次，测试完成后检 验产品的外观结构及各项功能。 判定标准：通过基本测试，外观/结构正常，未见零件松动异常 试验的严苛程度取决于波形、G值、脉冲时间、冲击次数。 日常生 活中我们最常碰到冲击的波形有半正弦波、方波和锯齿波，试验以 未包装产品为主，一般采取三轴六面，每面冲击三次为主要规格。
可靠性试验
早期失效段，也称早期故障阶段。出 现在产品寿命的较早时期，产品装配 完即进入此时期，其特点是故障率较 高，且随工作时间的增加迅速下降。 早期故障主要是由于制造工艺缺陷和 设计缺陷暴露产生。
例如原材料缺陷引起，焊接缺陷引起 虚焊，装配和调整不当引起参数漂移， 元器件缺陷引起性能失效等。可通过 加强原材料和元器件的检验、工艺检 验、不同级别的环境应力筛选等严格 的质量管理措施加以暴露和排除。
结构可靠性-2
2、随机振动测试 举例：电子产品 试验目的：检验产品经受规定严酷等级的随机振动测试 试验设备：振动仪 试验样品：6SETS 试验内容：被测样品不包装，处于通电状态，牢固固定在测试台 ，试验参数：频率范围5-20Hz，功率频谱度0.96M2/S3；频率范 围20-500Hz，功率频谱度0.96M2/S3（20Hz处），其它3dB/℃T .轴向：三个轴向，持续时间，每方向1小时，共3小时 ，持续时间结束，取出样机进行测试后检查。 判定标准：通过基本功能测试；外观/结构正常，未见零件松动、 裂开异常。
可靠性试验的作用-1




恒定高温能激发的故障模式(或对产品的影响)主要有： 使未加防护的金属表面氧化，导致接触不良或机械卡死，在螺钉 连接操作时用力不当或保护涂层上有小孔和裂纹都会出现这种未 防护的表面。 加速金属之间的扩散，如基体金属与外包金属，钎焊焊料与元件 ，以及隔离层薄弱的半导体与喷镀金属之间的扩散； 使液体干涸，如电解电容和电池因高温造成泄漏而干涸； 使热塑料软化，如该热塑料件处于太高的机械力作用下，则产生 蠕变； 使某些保护性化合物与灌封蜡软化或蠕变； 提高化学反应速度，加速与内部污染物的反应过程； 使部分绝缘损坏处绝缘击穿。
可靠性发展的历史
• 1957年American group reliability of electronic equipment可靠性设备顾问团（AGREE）(电子装置 可靠性咨询委员会发表了奠基性报告) • 1962年美国召开可靠性、维修性和故障物理学学术讨 论会；经过努力，阿波罗号710万个零件的故障率为零
结构可靠性-3
3、正弦振动测试 举例：电子产品类 试验目的：模拟运输过程中振动对产品造成的影响 试验设备：振动测试仪 试验样品：2 carton 试验内容：振动宽度（Vibration width）:2mm/2.8g;扫周率 （Sweep Frequency）:10 to 30Hz;方向（Direction）:六 个面（x.y.z axis）;测试时间：30分/每个面（30 Minutes per axis），测试完成后检验产品的外观结构及各项功能。 判定标准：通过基本测试，外观/结构正常，未见零件松动异常
材料破坏理论


材料破坏理论：一般遵循应力-强度理论
应力（s）：应力、压力、温度、湿度、冲击等
强度（r）:阻止系统和零部件失效的因素
r>s 实际材料特点：不均质、多扎性等
机械可靠性
机械 可靠 性
可靠性内容
什么是可靠性？
可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内完成规 定功能的能力。 可靠性又可分为两种：一种是固有可靠性，是指产品在 设计、制造过程中，产品对象已经赋予的固有属性， 这部分的可靠性是在产品在设计开发时可以控制的； 一种是使用可靠性，是指产品在实际使用过程中表现 出来的可靠性，除了固有可选性的影响因素外，还需 要考虑产品安装、操作使用、维修保障等各方面因素 的影响。
可靠性知识介绍
深圳索普拓科技有限公司
王立春
概念介绍
可靠性的发展背景
可靠性和质 量不可分离， 其前身是伴 随着兵器的 发展而诞生 和发展的。
从公元前 26世纪冷 兵器时代开 始经过 4000年 发 展，成熟期 在二战时期。
德国使用火箭和美国 使用原子弹为标志。 美国当时的航空无线 电设备有60%不能 正常工作，电子设备 在规定的使用期限内 公有30%的时间能 有效工作。
常规可靠性测试内容
常规可靠性测试内容

结构可靠性
1、自由跌落测试
2、随机振动测试
3、正弦振动测试 4、机械冲击测试 5、寿命插拨测试（连接头或插头） 6、寿命测试（线缆类）
常规可靠性测试内容

环境可靠性
2、高温运行测试
1、高温高湿测试
3、高温存储测试
5、低温存储测试 7、高低温循环测试 9、盐雾测试 （五金类）

可靠性试验的作用-4

随机振动应力激发的故障模式或影响
1）随机振动应力激发的故障模式或影响与正弦扫频振
动应力相同，但故障机理更复杂，发展故障的速度要
比扫频正弦振动应力快得多，这是由于随机振动能同 时激励许多共振点的作用结果。
可靠性试验的作用-5


振动应力的对比
振动应力是定量环境应力筛选方法才采用的应力，它可 以暴露温度循环暴露不了的某些缺陷。据统计，对电子 设备而言，温度应力平均可以暴露79％的缺陷，而振动 应力平均可以暴露21％的缺陷。因此，振动是不可缺少 的筛选应力。扫频正弦振动台和随机振动台都可以作为 振动环境应力筛选的设备，但试验证明，我们按照GJB 1032《电子产品环境应力筛选》标准要求进行测试，两 种振动应力的故障率相差甚大，随机振动是扫频振动的 33倍！
接触放电测试：4KV(国际标准)
靠性测试-5
9、盐雾测试 方法： 1）盐溶液是用化学纯氯化钠和电阻率不低于5000欧母*CM蒸馏 水或去离子水制成，经过充分的混合，制成氯化钠含量为5±1% 的盐溶液，其PH值为6.5~7.2。
2）试验有效空间内，任意一个位置的洁净收集器，连续收集的喷 雾时间最少为16H，平均每小时在80CM2水平收集面积（直径约 10CM）内，盐雾沉降量为1-2ML。 3））试验有效空间内的温度为35℃，试验样品连续喷雾的时间最 少为48H，试验样品在试验箱内恢复到正常的试验大气条件下， 直至试验样品到达稳定温度后检验外观和功能。