电子产品的可靠性是指产品在规定的条件下及规定的时间内完成规定功能的能力,它是电子产品质量的一个重要组成部分。电子产品是否适应预定的环境和满足可靠性指标,必须通过可靠性试验进行鉴定和考核。
一、试验目的
为了评价分析电子产品可靠性而进行的试验称为可靠性试验。可靠性试验的目的和意义通常有如下几个方面:
1.发现产品在设计、材料和工艺方面的各种缺陷,评价产品可靠性达到预定指标的情况。
2.为改善产品的完好性、提高任务成功的可能性、减少维修费用及保障费用提供信息。
3.对定型产品进行可靠性鉴定或验收。
4.暴露和分析产品在不同环境和应力条件下的失效规律及有关的失效模式和失效机理。
5.为改进产品可靠性,制定和改进可靠性试验方案,为用户选用产品提供依据。
二、试验方法
对于不同的产品,为了达到不同的目的,可以选择不同的可靠性试验方法。可靠性试验有多种分类方法,如以环境条件来划分,可分为包括各种应力条件下的模拟试验和现场试验;以试验项目划分,可分为环境试验、寿命试验、加速试验和各种特殊试验;若按试验目的来划分,则可分为筛选试验、鉴定试验和验收试验;若按试验性质来划分,也可分为破坏性试验和非破坏性试验两大类。但通常惯用的分类法,是把它归纳为五大类,即环境试验、寿命试验、筛选试验、现场使用试验和鉴定试验。
1.环境试验是为考核、评价与分析环境条件(如温度、湿度、含尘量、腐蚀介质、冲击、振动、电磁、辐射、日晒、气压等)对产品可靠性、耐久性及质量的影响而进行的各种试验。它是确定产品在某种环境条件下的可靠性指标的一种重要试验方法。
2.寿命试验是可靠性试验的一项主要内容,用以考核、评价和分析产品的寿命特征及失效规律等,以便得出产品的平均寿命和失效率等可靠性数据,作为可靠性设计、可靠性预测和改进产品质量的依据。
(1)完全寿命试验
指试验进行到投试样本全部失效为止。一般机械零件的常规疲劳试验就属于这一种。要投入较多的花费和时间。
(2)截尾寿命试验又称为不完全寿命试验
按照停止试验的依据,它又分为:
①定时截尾试验
试验进行到规定的时间h时停止,但投试样本数n及试验时间t0为定值的失效数r是随机变量。规定的t0应保证被试样本有足够的失效数r。
②定数截尾试验
试验达到规定的失效数r时停止,r<n,这里n与r是常数。而失效时间是随机量。
按照是否替换失效样本来区分,截尾寿命试验又可分为:
①有替换试验
在试验中及时将失效样本用另一样本替代,但进行试验的样本数n不变。
②无替换试验
将失效样本取下后不再补充。
截尾试验主要用于电子产品,也用于滚动轴承的寿命试验,在一般机械产品的可靠性试验中则很少采用。采用截尾试验占用的试验台较多,但可节省更多的试验时间。
3.筛选试验是一种对产品进行全数检验的非破坏性试验。其目的是为选择具有一定特性的产品或剔除早期失效的产品,以提高产品的使用可靠性。产品在制造过程中,由于材料的缺陷或由于工艺失控,使部分产品出现所谓早期缺陷或故障,这些缺陷或故障若能及早剔除,就可以保证在实际使用时产品的可靠性水平。
可靠性筛选试验的特点是:(1)这种试验不是抽样的,而是****试验;(2)该试验可以提高合格品的总体可靠性水平,但不能提高产品的固有可靠性,即不能提高每个产品的寿命;(3)不能简单地以筛选淘汰率的高低来评价筛选效果。淘汰率高,有可能是产品本身的设计、元件、工艺等方面存在严重缺陷,但也有可能是筛选应力强度太高。淘汰率低,有可能产品缺陷少,但也可能是筛选应力的强度和试验时间不足造成的。
通常以筛选淘汰率Q和筛选效果β值来评价筛选方法的优劣:合理的筛选方法应该是β值较大,而Q值适中。
4.上述各种试验都是通过模拟现场条件来进行的。模拟试验由于受设备条件的限制,往往只能对产品施加单一应力,有时也可以施加双应力,这与实际使用环境条件有很大差异,因而未能如实地、全面地暴露产品的质量情况。现场使用试验则不同,因为是在使用现场进行,故*能真实地反映产品的可靠性问题,所获得的数据对于产品的可靠性预测、设计和保证有很高价值。对制定可靠性试验计划、验证可靠性试验方法和评价试验精确性,现场使用试验的作用则更大。试验中应仔细做好规定的各项记录,一般应填写设备履历表,包括使用环境条件、工作时间、维护修理、记录失效零部件的失效时间状况及原因分析记录。
5.鉴定试验是对产品的可靠性水平进行评价时而做的试验。它是根据抽样理论制定出来的抽样方案。在保证生产者不致使质量符合标准的产品被拒收的条件下进行鉴定试验。
三、结束语
电子产品的可靠性十分重要,是产品质量的主要指标。我国电子仪器的可靠性试验遵循的标准是GB11463《电子测量仪器可靠性试验》,一般产品在鉴定时的可靠性指标是300h,如果按常用的定时截尾试验方案进行可靠性考核,总的试验时间要达到10000h左右。电子产品在设计研制阶段经历了反复多次的“试验-分析-改进-再试验”的可靠性增长试验过程。在这个过程中,由于采取了改进设计及工艺措施等一系列措施来消除失效,使失效的发生逐渐减少,而可靠性得以增长。我国的一些电子产品的可靠性指标比之于国际先进水平还有差距,因此必须利用可靠性增长试验过程进行充分研究,真正从产品方案的论证、设计、生产和试验方法等方面不断改进,才能达到世界先进水平。