MTBF简介与计算方法
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一、高温应力加速因子计算模型 AF(t)=exp{(Ea/k)·(1/Tuse-1/Tstress)}
AF(t)———温度加速因子 Ea——析出故障的耗费能量（activation energy=0.3ev—1.2ev） k----Boltzmann 常数=8.617×10-5ev/ok Tuse---产品正常工作的温度 Tstress----产品施加应力的温度
设计，生产，使用中的MTBF
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设计
原材料采购 PASS？ pass 出厂检验 pass 使用过程pass
仿真测试 PASS?
对可修复产品： 可靠度 平均寿命MTBF 故障率 平均修复时间
对不可修复产品 可靠度 MTTF 失效率
MTBF的定义
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若有多个加速寿命试验，则加速因子为各项加速因子之乘 积，即AF=AF1*AF2*AF3…
失效率的计算公式： λ=﹛ x2(a﹒df)×109 ﹜÷｛ 2× D.H×AF｝ FITS
算出来失效率后，由之前的倒数关系很容易得到产品的MTBF 值，根据MTBF值我们可以得到产品的预计返修率，成熟度和 可靠度。
加速因子3
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三、湿度加速因子计算模型 AF（RH）=[RHstress/RHuse]n
AF（RH）---湿度加速因子 RHstress---应力条件下的相对湿度 RHuse---使用条件下的相对湿度 n---湿度的加速率常数介于2～3 之间
MTBF: Mean Time Between Failure 为一批可修复产品无故障工作时间的平均值，当这批产品
工作到平均无故障工作时间时，约有一半以上的产品会发 生不可修复的故障。 通常以小时为单位. Ec. 5000,000 hours MTBF可通过加速寿命试验得到，用来预计产品的使用可靠 性，但不等同于使用可靠性。
Tuse(cold)]}β
AF（tc）---温度循环加速因子 Tstress(hot/cold)——应力温度 Tuse(hot/cold)---使用温度 β----温度变化的加速率常数介于4～8 之间
计算失效率
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电子产品一般的寿命都符合浴盆曲线，可分为三个阶段： 早夭期：由于设计，原材料，生产工艺等可能出现的原因
而导致一个较高失效率的阶段，也称失效率递减阶段，可 通过环境应力筛选（ess，burn-in）加以剔除，保证产品 的可靠性。 稳定期：这一阶段产品失效率近似一个常数，只有随机失 效产生，MTBF即要得到这一阶段的寿命。 耗损期：硬件故障期，产品这时已达到设计寿命，进入报 废阶段。
THANKS!
MTBF介绍与计算方法
大稳科技有限公司
二、电压加速因子计算模型 AF(v)=exp{z·∣Vstress-Vuse∣}
AF(v)---电压加速因子 z---电压加速常数（typically,0.5<z<1.0） Vstress---应力电压（Stress voltage） Vuse---使用电压(Operating voltage)
R（t）=e-λt
可靠度是衡量产品可靠的一个重要指标，可通过MTBF即失效率λ的倒数 得到，产品的可靠度随着时间是不断变化的，一般产品使用愈久，可靠 度会慢慢降低，但到稳定期后会趋近平缓。另外MTBF还可以转化为返修 率，从而评价产品的风险。
总结：产品的可靠性是不但可以定性地研究，也可以定量地得出完整的 数据，通过对这些数据的管理和运用，可以改善原材料，设计和生产， 从而提高产品的可靠性，降低企业的返修成本。
Weighted Scale
4wenku.baidu.com0
350
300
250
200
150
100
50
Method
0
温度循高环温 随机振电动应力冷热冲正击弦振低动温 机械冲湿击度
图 应力种类及其筛选效果
加速因子
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根据美国环境科学学会在 1981 年及 1984 年所分别发表的环境应力 筛选有效性报告，在各种常用的筛选应力中，按其筛选效率加以比 较，依次为温度循环、 随机振动、高温、电性应力、热冲击、定频 正弦振动、低温、正弦扫描振动、复合环境、机械冲击、湿度、加速 度、高度，其中温度循环和随机振动的效率最佳， 如图 所示。
试制品 小批量生产
批量生产
DVT RT
客户使用现场
我们在小批量，批量和现场使用阶段都可以评 估产品的MTBF，提前知悉产品的返修率和可靠 度。
总结
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MTBF介绍与计算方法
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主讲：马海洋 公司：大稳科技有限公司
衡量产品的可靠性的指标
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美国可靠性专家朱兰博士说过一句话：20世纪是生产 的世纪，21世纪是质量的世纪，随着市场经济的发 展，可靠性高的产品才会被消费者认可。
从我国山寨机的经历就可以看出来，单纯靠低价，花 样繁多的功能是不能在激烈的市场竞争中取胜的。我 们只有在管控好品质的前提下，不断提高产品的可靠 性，才能赢得市场，赢得客户。
我们要通过MTBF来了解产品出厂前的可靠性，评估产品的 售后风险，用传统的方法显然不可行。。
加速寿命试验
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理论支持
注： x2(a﹒df）是一个函数，跟失效数r，置信度有关，自由度df=（2r+2），a 是置
信度 D.H为总的试验时间 AF为总的加速因子
产品的可靠度
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加速因子4
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四、温度循环加速因子计算模型 AF（tc）={[Tstress(hot)-Tstress(cold)]/[Tuse(hot)-
Ahhernius： 阿列纽斯准则
R=KσBn R ：失效率 σ：应力强度 n ：循环次数 K、B：常数
Stress
HAL T or
HAS S
ESS
Burn-in
单一故障模式失 效点
从右图可以得出，应力可以 起到时间压缩的作用。
n
Number of Cycles (n)
图4 疲劳故障S-n曲线
不同的应力效果不同
EC 1.以25度为操作温度，40度为加速环境温度，则计算加速因子为3.49. 2.以25度为操作温度，50度为加速环境温度，则计算加速因子为7.53.
（EA 取0.67,环境温度取25摄氏度）
加速因子2
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MTBF测试原理
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MTBF=T/r=1/λ
T：试验总时间 T=N*t
r：失效数
λ：失效率
传统计算方法面临的挑战是：等产品的MTBF评价出来后， 产品差不多已经被淘汰或更新换代了，得到的资料已经没 有实际意义。
加速寿命的由来
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浴盆曲线
浴盆曲线与产品寿命
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加速因子为产品在正常使用情况下的寿命与加速寿命试验 (温度循环，高温老化，振动，湿度等）条件下的比值:
Luse
AF=
Laccelerated
加速因子1
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AF(t)———温度加速因子 Ea——析出故障的耗费能量（activation energy=0.3ev—1.2ev） k----Boltzmann 常数=8.617×10-5ev/ok Tuse---产品正常工作的温度 Tstress----产品施加应力的温度
设计，生产，使用中的MTBF
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设计
原材料采购 PASS？ pass 出厂检验 pass 使用过程pass
仿真测试 PASS?
对可修复产品： 可靠度 平均寿命MTBF 故障率 平均修复时间
对不可修复产品 可靠度 MTTF 失效率
MTBF的定义
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若有多个加速寿命试验，则加速因子为各项加速因子之乘 积，即AF=AF1*AF2*AF3…
失效率的计算公式： λ=﹛ x2(a﹒df)×109 ﹜÷｛ 2× D.H×AF｝ FITS
算出来失效率后，由之前的倒数关系很容易得到产品的MTBF 值，根据MTBF值我们可以得到产品的预计返修率，成熟度和 可靠度。
加速因子3
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三、湿度加速因子计算模型 AF（RH）=[RHstress/RHuse]n
AF（RH）---湿度加速因子 RHstress---应力条件下的相对湿度 RHuse---使用条件下的相对湿度 n---湿度的加速率常数介于2～3 之间
MTBF: Mean Time Between Failure 为一批可修复产品无故障工作时间的平均值，当这批产品
工作到平均无故障工作时间时，约有一半以上的产品会发 生不可修复的故障。 通常以小时为单位. Ec. 5000,000 hours MTBF可通过加速寿命试验得到，用来预计产品的使用可靠 性，但不等同于使用可靠性。
Tuse(cold)]}β
AF（tc）---温度循环加速因子 Tstress(hot/cold)——应力温度 Tuse(hot/cold)---使用温度 β----温度变化的加速率常数介于4～8 之间
计算失效率
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电子产品一般的寿命都符合浴盆曲线，可分为三个阶段： 早夭期：由于设计，原材料，生产工艺等可能出现的原因
而导致一个较高失效率的阶段，也称失效率递减阶段，可 通过环境应力筛选（ess，burn-in）加以剔除，保证产品 的可靠性。 稳定期：这一阶段产品失效率近似一个常数，只有随机失 效产生，MTBF即要得到这一阶段的寿命。 耗损期：硬件故障期，产品这时已达到设计寿命，进入报 废阶段。
THANKS!
MTBF介绍与计算方法
大稳科技有限公司
二、电压加速因子计算模型 AF(v)=exp{z·∣Vstress-Vuse∣}
AF(v)---电压加速因子 z---电压加速常数（typically,0.5<z<1.0） Vstress---应力电压（Stress voltage） Vuse---使用电压(Operating voltage)
R（t）=e-λt
可靠度是衡量产品可靠的一个重要指标，可通过MTBF即失效率λ的倒数 得到，产品的可靠度随着时间是不断变化的，一般产品使用愈久，可靠 度会慢慢降低，但到稳定期后会趋近平缓。另外MTBF还可以转化为返修 率，从而评价产品的风险。
总结：产品的可靠性是不但可以定性地研究，也可以定量地得出完整的 数据，通过对这些数据的管理和运用，可以改善原材料，设计和生产， 从而提高产品的可靠性，降低企业的返修成本。
Weighted Scale
4wenku.baidu.com0
350
300
250
200
150
100
50
Method
0
温度循高环温 随机振电动应力冷热冲正击弦振低动温 机械冲湿击度
图 应力种类及其筛选效果
加速因子
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根据美国环境科学学会在 1981 年及 1984 年所分别发表的环境应力 筛选有效性报告，在各种常用的筛选应力中，按其筛选效率加以比 较，依次为温度循环、 随机振动、高温、电性应力、热冲击、定频 正弦振动、低温、正弦扫描振动、复合环境、机械冲击、湿度、加速 度、高度，其中温度循环和随机振动的效率最佳， 如图 所示。
试制品 小批量生产
批量生产
DVT RT
客户使用现场
我们在小批量，批量和现场使用阶段都可以评 估产品的MTBF，提前知悉产品的返修率和可靠 度。
总结
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衡量产品的可靠性的指标
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美国可靠性专家朱兰博士说过一句话：20世纪是生产 的世纪，21世纪是质量的世纪，随着市场经济的发 展，可靠性高的产品才会被消费者认可。
从我国山寨机的经历就可以看出来，单纯靠低价，花 样繁多的功能是不能在激烈的市场竞争中取胜的。我 们只有在管控好品质的前提下，不断提高产品的可靠 性，才能赢得市场，赢得客户。
我们要通过MTBF来了解产品出厂前的可靠性，评估产品的 售后风险，用传统的方法显然不可行。。
加速寿命试验
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理论支持
注： x2(a﹒df）是一个函数，跟失效数r，置信度有关，自由度df=（2r+2），a 是置
信度 D.H为总的试验时间 AF为总的加速因子
产品的可靠度
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加速因子4
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四、温度循环加速因子计算模型 AF（tc）={[Tstress(hot)-Tstress(cold)]/[Tuse(hot)-
Ahhernius： 阿列纽斯准则
R=KσBn R ：失效率 σ：应力强度 n ：循环次数 K、B：常数
Stress
HAL T or
HAS S
ESS
Burn-in
单一故障模式失 效点
从右图可以得出，应力可以 起到时间压缩的作用。
n
Number of Cycles (n)
图4 疲劳故障S-n曲线
不同的应力效果不同
EC 1.以25度为操作温度，40度为加速环境温度，则计算加速因子为3.49. 2.以25度为操作温度，50度为加速环境温度，则计算加速因子为7.53.
（EA 取0.67,环境温度取25摄氏度）
加速因子2
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MTBF测试原理
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MTBF=T/r=1/λ
T：试验总时间 T=N*t
r：失效数
λ：失效率
传统计算方法面临的挑战是：等产品的MTBF评价出来后， 产品差不多已经被淘汰或更新换代了，得到的资料已经没 有实际意义。
加速寿命的由来
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浴盆曲线
浴盆曲线与产品寿命
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加速因子为产品在正常使用情况下的寿命与加速寿命试验 (温度循环，高温老化，振动，湿度等）条件下的比值:
Luse
AF=
Laccelerated
加速因子1
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