電子產品的可靠性試驗研究及方法
2011-03-24
電子產品的可靠性是指產品在規定的條件下及規定的時間內完成規定功能的能力，它是電子產品質量的一個重要組成部分。一個電子產品盡管其技術性能指標很高，但如果它的可靠性不高，它的質量就不能算是好的。
1、引言
電子產品的可靠性是指產品在規定的條件下及規定的時間內完成規定功能的能力，它是電子產品質量的一個重要組成部分。一個電子產品盡管其技術性能指標很高，但如果它的可靠性不高，它的質量就不能算是好的。產品的可靠性不高將會給生產帶來很大損失，隨著控制系統的大型化，一個系統所用的電子元件越來越多，只要其中一個元件發生故障，一般都會導致整個系統發生故障，由此產生的經濟損失將遠遠超過一個元件本身的價值，所以元件的可靠性越來越重要。電子產品是否適應預定的環境和滿足可靠性指標，必須通過可靠性試驗進行鑒定或考核;有時還需通過試驗來暴露產品在設計和工藝中存在的問題，通過故障分析確定主要的故障模式和發生的原因，進而采取改進措施。所以可靠性試驗不僅是可靠性活動的重要環節，也是進一步提高產品可靠性的有效措施。
2、電子產品可靠性特點
電子產品的可靠性變化一般都有一定的規律，其特征曲線如圖1所示，由于其形狀象浴盆，通常稱之為“浴盆曲線”。從圖1可以看出，在產品試驗和設計初期，由于設計制造中的錯誤、軟件不完善以及元器件篩選不夠等原因而造成早期失效率高，通過修正設計、改進工藝、老化元器件、以及整機試驗等，使產品進入穩定的偶然失效期;使用一段時間后，由于器件耗損、整機老化以及維護等原因，產品進入了耗損失效期。這就是可靠性特征曲線呈“浴盆曲線”型的原因。
通常我們定義，在多次實驗中，某隨機事件出現的次數叫做該事件的頻數。如在M次試驗中，事件A出現的頻數是M，則事件A出現的相對頻數是M / N。在狀態不變的條件下，在多實踐中，事件A出現的相對頻數就反映了該事件A出現的可能性。它是事件A出現的一個大概的百分率，稱為事件A概率，記為P(A)。
P(A)=M / N (N很大) (1)
所以電子產品可靠性定義中的“完成規定功能的能力”，確切的說是完成規定任務的概率。例如，設一批電子產品于t=0時出廠，到時間t時還剩N個發生故障。顯然,N是t的函數，記為N(t)。在t時還在工作的N(t)個中，單位時間出故障的百分率叫做這批電子產品的瞬時故障率，記為λ(t)。
到t+ △t時，還在工作的有N(t+ △t)個，亦即在t到(t+ △t)/△t個，所以
λ(t)=[N(t)-N(t+ △t)] / N(t)△t
≈-N’(t) △t / N(t)△t
=- N’(t) / N(t)
產品故障率的倒數叫產品平均無故障時間(也稱平均壽命)，用它來表示可靠性水平的高低。例如，故障率等于是2%/月，即平均壽命等于50個月表示正在工作的產品中1個月會有2%出故障，這平時(50個月)，大體上還有36.4%在工作，到了2倍的平均壽命時，大體上還有13.2%在正常工作。
電子產品的故障規律有其自身的特點，國內外大量可靠性試驗數據都說明：正常運轉期的電子產品的故障率約等于常數。其物理意義是：在任何時間，還在工作的產品，在單位時間內大體上有固定百分比的產品要出故障。例如某種大功率管的故障率為每月2%，如果出廠一萬只管子，則第一個月大體上有2%即200只管子出故障，剩下9800只。第二個月內大體上又有2%即196只出故障，……，以此類推，第50個月末，大體還剩3641只。它的特點是在正常運行期內也是不斷出現故障。電子產品質量的好壞在于故障率的高低，不象機械產品那樣，有一個基本上不出現故障的正常工作期。
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