Bellcore可靠性预计法

Bellcore可靠性预计法

XXXX市XXXXXXX有限公司

1、适用范围

这一方法得到的器件和单元的故障率预计值适用于商用电子产品，其设计、生产、安装和可靠性保障体制满足相应的贝尔（或等同的）术语规范和产品特殊要求。

这一方法无法直接用于预计一个非串联系统。然而，使用此方法得到的单元可靠性预计结果可以输入到系统可靠性模型中，以预计系统级的硬件可靠性指标。

2、方法简介

Bellcore预计法包括三种常用的预计产品可靠性的方法，分别称为方法I、II、III。

方法I：基于计数法的可靠性预计。这一方法可以用于独立器件或单元。

方法II：综合了方法I和从实验室得到的数据进行单元或器件级的可靠性预计。

方法III：在进行现场数据收集的基础上，进行在线服务的可靠性统计预计。

3、方法I：元器件计数法

（1）方法I 的三种情况

方法I 包括三种情况的温度和电应力情况：

情况1：单元/系统老化时间<=1小时，且无器件级老化的黑盒预计。器件假设工作在40℃的温度和50%的电应力下。

情况2：单元/系统老化时间>1小时，但没有器件级的老化的黑盒预计。器件假设工作在40 ℃的温度和50%的电应力下。

情况3：一般情况－所有其它的环境条件。这种情况用于供应商想要采用器件级老化的情况。这种情况也可用于当供应商或用户希望得到在除40 ℃和50%的电应力条件以外的情况下的可靠性预计结果时。以下称这些预计为“有限应力”预计。

（2）情况选择

这种方法用于第一年累积值和稳态可靠性预计计算中最简单的情况，即无老化、温度和电应力水平假设为40 ℃和50%。这样，上面所列的各种情况中情况1最简单。供应商之所以选择情况2的原因是情况2允许系统或单元通过老化减少早期阶段的故障率。情况3（一般情况）允许使用各种型式的老化来减少早期阶段的故障率。有限应力的情况，只能在情况3下处理，可以生成工作温度和电应力不等于40度和50%情况下更准确的预计结果。

一些供应商对成熟产品设计中的老化结果提出疑意，贝尔实验室通过一项研究，调研了成熟产品设计中相关的老化情况，其中包括三种类型的老化和无老化的情况。这一研究对生产周期的加快和如果消除老化，其它故障所带来的维护费用之间的权衡提供了参考。这一研究得出如下结论：对于一个成熟产品的设计，无需进行老化，而不进行老化在时间和材料上的节省将减少成熟产品的费用。

由于普遍认为进行有限应力预计和验证它的结果要花费更多的时间，所以当一个产品中只包含10个或更少的单元时，或当对可靠性预计的结果的准确度要求非常高时，更倾向于认为情况3是唯一的预计方法。

（3）方法I 的预计表格（见附表）

4、方法II

（1）一般要求

供应商必须提供所有的支持信息和元件计数法预计结果（见方法I）

除非表11－1中没有给出器件的一般故障率，方法II 只能用于质量等级为II和III的器件。对于表11－1中没有列出的质量等级为I 的器件，用户可以选择使用其它来源的故障率数据。

进行实验室试验的器件的质量等级必须是要进行预计的器件的典型的质量等级。

本章给出了确定需要多少器件和单元进行试验，器件和单元的试验时间，如何对器件进行试验等方法。在下面的原则中，实际时间是耗费的时钟时间，有效时间是实际时间乘以一个加速因子。其原则如下：

•器件或单元的实际试验时间至少为500小时，这样可以确保在一个合理的时间周期内观测到每一个项目－甚至对于高加速试验

•器件或单元有效试验时间至少为3000小时。

•选取合适的器件或单元数量，以便至少可以产生两个故障。另外，至少需要500个器件或50个单元。

•器件试验时需模拟实际现场工作环境，如湿度和压力等。

•应从大量产品中选取有代表性的样本进行试验，以确保试验结果的典型性。

用方法II 进行的器件统计预计法可以推广到以下的其它器件：

相同的类型/技术

相同的封装（如密封的）

同等的或更低的复杂度

在结构和设计上具有材料和技术的相似

（2）方法II预计法的几种情况

当采用方法II ，用试验室数据进行可靠性预计时，通常有四种情况：

•情况L1－器件进行试验室试验（器件未进行前期的老化）－表格9

•情况L2－单元经过试验室试验（单元/器件未进行前期的老化）－表10

•情况L3－器件试验室试验（器件进行了前期的老化）－表11

•情况L4－单元试验室试验（单元/器件进行过前期的老化），表12

（3）方法II 的表格（见附表）

5 、 方法III （1）方法III 简介

Bellcore 预计方法III 主要是根据现场收集的可靠性数据对系统的故障率进行预计。根据所收集的数据类型的不同，它又包括三种不同的方法：方法IIIa 、方法IIIb 和方法IIIc 。 方法IIIa ：通过收集所要预计的产品（称为目标产品）的现场数据，直接对其故障率进行预计。 方法IIIb ：通过收集相似产品（称为跟踪产品）的现场数据，对目标产品的器件、单元和子系统进行预计。

方法IIIc ：通过收集跟踪目标产品的现场数据，对产品的单元和子系统进行预计（不包含器件） 跟踪产品与目标产品在设计、结构上应该是相似的，不同之处在于运行环境和条件不同。

（2）方法III 的步骤

步骤1、确定跟踪系统中的单元和器件的现场故障数(f)和全部工作时间(t)

步骤2、如果采用方法IIIb 或IIIc ，则要确定工作温度因子☐

T 1和☐T 2 步骤3、如果表11－1给出了利用方法I 预计单元可靠性所需的一般故障率数据，则按以下步骤

计算

SS 1 （1）对于方法IIIa 和IIIb ：可以采用方法I 中的情况1或情况3来计算

SS 1，除非用户有特殊要求。

（2）对于方法IIIc ：采用方法I 中的情况3来计算

SS 1。 步骤4、当跟踪单元同目标单元不同时，并且表11－1给出了方法I 所需的一般故障率数据，则

计算

SS 2 步骤5、计算修正值V ：

步骤6、计算方法III 的故障率

♒SS 3=

2+f

2

SS 1

+(V t 10-9)