电子元器件应用、检测与筛选技术PPT

19
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
20
(6)
MTTF
如何理解MTBF/MTTF ?
每天工作三班的工厂如果要求24小时 连续运转、无故障率P(t)＝99%以上， 则机床的MTBF 必须大于4500小时。 MTBF=5000小时对由不同数量的数控 机床构成的生产线要求就更高了
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
－用可靠性工程来回答
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
FMEA 、FTA、FRACAS、因果树 、排列图、直方图。。。。。
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
29
30
空难分析－－数据分析的重要 防盗门的设计－－可靠性设计的 重要
n
空难的统计分析
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
31
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
32
继电器断腿的原因－－工艺可靠性
继电器腿断了。某设备可靠性鉴定试验中，经十 余个循环后，继电器的腿从根部振断了。继电器的安装 如图所示 。按原来的要求，电装后需用塑胶将继电器和 引腿与印制板粘牢 ，而该样机缺少了这一步工艺，从而 造成继电器在长期振动应力的作用下管腿疲劳折断 。 优选生产厂家 ，用 塑 胶 将 腿 与 印 制 板 粘 固 在 一 起，同时注意电装前引腿成形时不要伤及管腿 ，可以避 免这类故障的发生。
6
可靠性定义％
可靠性是指产品在规定的条件和规定的时间内 ，完成规定 的功能的能力。 ％ 产品可靠性定义包括下列四要素： (1) 规定的时间； (2) 规定的环境和使用条件 ； (3) 规定的任务和功能； (4) 具体的可靠性指标值。 对于一个具体的产品，应按上述各 点分别给予具体的明确的定义 。
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
T = n × t
r为试验或工作中故障次数；当失效为 0时， r=0.916.（60% 置信度单边估计） r=2.3 （ 90% 置信度单边估计） r=1.6.（ 80% 置信度单边估计）
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
37
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
38
例子
458个样品进行了 2000小时的失效率鉴 定试验，试验中失效6个，失效率为 λ =6/（ 2000× 458）＝ 6.55× 10-6/h. 一批元器件 300个，交给客户后装机 使用，设备连续工作一年，无失效报 告，则这批产品的失效率为： λ <0.916/（ 300× 24× 365）８．７５１９ ×１０ －７／ｈ ＝ 3.485× 10-7/h ６．０８８２８×１０ －７／ｈ
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
1.3 MTBF与可靠度、失效率的关系
23
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
24
n
当指数分布时，λ(t) = 常数时，R (t)= e-λt ＊ ，所 以：
例如
电阻器的失效率为 1×10-7/h；
MTBF =
MTTF =
∫
∫
∞
0
∞
e − λ t dt =
e − λ t dt =
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
练习
500个发光二极管进行了 2000小时的试 验，试验中没有发生失效，问这批产品λ 的最差可达到多少？（按 60%和 90%置信度 分别计算） .
39
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
40
①．１ 指数分布
i F (t i ) = N +1 i − 0.5 F ( ti ) = N
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
i − 0.3 F (ti ) = N + 0 .4
13
０．１０００ ０．０５００ ０．００００ －０．０５００ ０ ５００ １０００ １５００ ２０００
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
第四篇 元器件的可靠性使用
1. 降额设计 2. ESD 与EOS 3. 闩锁效应 4. 热设计
第三篇元器件的故障模式、 影响及采用的对策
1. 半导体器件的主要失效模式与预 防
第五篇 元器件的可靠性预计 简介
2
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
第六篇 元器件可靠性试验
6.1 可靠性试验概述 6.2 可靠性（失效率）测定试 验 6.3 失效率鉴定试验
n n n
强化可靠性审查和组织保证； 采用先进的工具和手段； 不可为可靠性而可靠性！ 空难？
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
35
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
36
在指数分布时
元器件失效率的估计
失效率 λ = r / T
1.4 失效率的快速点估计
T为元件小时，即试验或工作的元器件数×元器件 工作（试验）时间
1 λ
1 λ
25
则其: MTTF ＝ 1×107h ＝1千万小时 ＝1141年
26
0
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
插入语
可靠性是什么？ 可靠性是质量的时间指标
电子产品可靠性工作的重要性
以可靠性为中心的质量观
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
27
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
14
(3)故障密度函数f (t)％
n
由于故障和不故障这两个事件是对立的， 所以
＇ R (t) + F (t) =1
n
( Ⅰ-3)
当N0足够大时，就可以把频率作为概率 的近似值。同时可见可靠度是时间t的函 数。因此R (t)亦称为可靠度函数。
如 果 N0 是 产 品 试 验 总 数 ， △ N f 是 时 刻 t→t+ △t时间间隔内产生的故障产品数，△ N f (t) ／(N0 △t)称为t→t+ △t时间间隔内的平均失效(故 障) 密度，表示这段时间内平均单位时间的故障 频率，若N0 →∞，△t→ 0，则频率→概率。
F (t ) = N f (t ) N s ( t ) + N f (t ) = N f ( t) N0 N − N s (t ) = 0 N0
０．３５００ ０．３０００ ０．２５００ ０．２０００ ０．１５００
例如
实际中，在 N0 不大时（＜２０），常用中位秩表法或用 ( 将失效时间由大到小排序）：
平均寿命是指产品从投入运行到发生 故障的平均工作时间。对于不维修产品又 称 失 效 前 平 均 时 间 MTTF(Mean time to failure)，根据数学期望的定义，可得
n
MTTF = ∫ tf (t ) dt
0
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
x
( Ⅰ-9)
21
22
n
MTBF 高达 120万小时，保修5年。120万小 时约为137年，并不是说该种硬碟每只均能 工作137年不出故障。由MTBF=1/ λ可知 λ=1/MTBF=1/137年，即该硬碟的平均年 故障率约为0.7% ，一年内，平均1000只硬碟 有7只会出故障。
可靠性
规定条件
规定时间
规定功能
能力
气候环境 （温度 、湿度、 气压、盐雾等）
机械环境 （振动 、冲击、 离心 、碰撞等）
电应力环境 （电压、电流、 电场等）
电磁环境 （磁场 、电磁波 辐射等）
广义（小时、 公里 、次数、 字符数等 。）
产品功能 及其性能 指标
7
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
8
自动取款机监视器不显示的原因－－－ 可靠性性管理与检查
连接器脱离
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
33
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
34
手机为何开裂－－可靠性试验的思考
n n
产品的可靠性是设计进去、管理和制造出来的！ 应加强设计人员的可靠性培训，将可靠性设计进 产品；
过马路？
n
综合环境应力试验与组合 环境应力试验的差别
f (t ) = lim 1 dN f N 0 dt
16
n
0≤R (t)＜1
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
N 0 →∞
15
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
(4)故障率(失效率）λ(t)％
故障率λ(t )是衡量可靠性的一个重要指标，其 含义是产品工作到t 时刻后的单位时间内发生故障 的概率，即产品工作到t时刻后，在单位时间内发 生故障的产品数与在时刻 t 时仍在正常工作的产品 数之比。λ (t)可由下式表示。
主要内容
电子元器件应用、检 测与筛选技术
中国赛宝实验室 2011年 6月 20日
第一篇 元器件的可靠性参数 2. 集成电路的主要失效模式与预防 第二篇、电子元器件的选用 3. 阻容元件的主要失效模式与预防
1. 元器件质量保证的有关标准 2.可靠性表征方式 与质量等级 3.元器件的质量等级 4.元器件的选用 5.进口半导体器件质量的鉴别方 法 6. DPA试 验 4. 继电器的主要失效模式与预防 5. 其他元器件的主要失效模式与预 防
失效率等级名称 亚五级 五级 六级 七级 八级 九级 十级 失效率等级代号 ＧＢ／Ｔ １７７２ －７９ Ｙ Ｗ Ｌ Ｑ Ｂ Ｊ Ｓ ＧＪＢ ２６４９ －９６ Ｌ Ｍ Ｐ Ｒ Ｓ － － 最大失效率 （１／ｈ或 １／１０次） ３×１０ １０ １０ １０ １０ １０ １０
－５ －６ －７ －８ －９ －５
28
一个电度表的故事
v v v v
如何计算与回答
n n n
可靠度？ 用户要求？ 产品翻修率？ 客户满意度？ 6 西格玛
R－可靠度，越大越好 T — 任务时间，客户要求的时间 λ－失效率，越小越好 减小失效率就要 进行可靠性工程
十年包换？ 能否达到？ 如何达到？ 如何更好？
n n
可靠性设计、可靠性预计、
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
λ(t) =
n
1 dN f (t) N s (t) dt
n
(Ⅰ-6)
式中dNf ( t) 为d t 时间内的故障产品数 。
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
17
18
失效率的等级
为了区别各种产品的失效率水平， 当产品失效率呈现为常数时，常将 其分成若干等级。按我国目前标准化的规定，可将电子元器件的失效率分 为七个等级（见表 ３－１） 。
１００
０ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ １１ １２ 样品号
R (t ) =
12 − 7 = 0 . 42 12
11
＇ ＇
F (t) = P (T≤t)＇
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
12
n
若受试验的样品数是N0个，到t 时刻未失效 的有N s (t)个；失效的有N f (t)个。则不可 靠度的估计值为：
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
3
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
4
产品的寿命特性
失 早期失效 使用寿命期 损耗失效期
1.1 可靠性的概念与理解
效 率
寿命时间
关注点：
1) 指数分布近似为浴盆曲线的底部 2) 有些产品没有损耗期
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
5
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
第八篇 电子元器件可靠 性增长 第九篇 高加速试验 (HALT\HASS） 第十篇 寿命和加速寿命 试验 可靠性实验案例介绍
第七篇 筛选试验
一、 筛选试验的意义、特点 二、可靠性筛选应力的确定 三、可靠性筛选时间的确定 四、元器件筛选试验的基本要 求 五、元器件筛选和二次筛选
第一篇 元器件可靠性参数
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
10
可靠度估算示例 ２００
(2)
n
不可靠度 F (t)
＇ 如果仍假定t 为规定的工作时间 ， T 为产品故
障前的时间，则产品在规定的条件下，在规定 的时间内丧失规定的功能 (即发生故障) 的概率定 义为不可靠度 (或称为（累积）故障概率)，用 F(t) 表示：
样品寿命
(1)可靠度R (t)％
n
把产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规 定功能的概率定义为产品的“ 可靠度” 。用R (t )表 示：
1.2 可靠度与失效率
n n
R (t) = P (T＞t)＇ ＇ 其中P (T＞t)就是产品使用时间T 大于规定时间t的 概率。
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
9
Baidu Nhomakorabea
(5) MTBF
n
对于可维修产品而言，平均寿命指的是产品两次 相邻故障间的平均工作时间，称为平均故障间隔 时间MTBF(Mean time between failure)，数学表 达式：＇ ＇
MTBF = ∫ R (t )dt
0
∞
T1
F1
T2
F2
T n-1
Fn- 1
Tn
Fn
－１０
ZZZ版 权 所 有 ，请勿复制传播
n
失效率的单位 通常可以采用每小时百分之一或千小时的百分 之一来作为产品失效率的单位，但对具有高可 靠要求的产品来说，就需要采用更小的单位来 作为失效率的基准。现在常采用菲特作基准单 位。菲特这一单位的数量概念是： 1菲特（FIT）=1×10-9/ 小时 实际上，这就表示了10 亿个元件小时内只允许 有一个产品失效，亦即在每千小时内，只允许 有百万分之一的失效概率。