環(huán)境應力篩選試驗 1 環(huán)境應力篩選的目的和原理 1 1 環(huán)境應力篩選的目的 環(huán)境應力篩選的目的在于發(fā)現(xiàn)和排除產(chǎn)品的早期失效 使其在出廠時便進入隨機失效階段 以 固有的可靠性水平交付用戶使用 1 2 環(huán)境應力篩選的原理 環(huán)境應力篩選是通過向電子裝備施加合理的環(huán)境應力和電應力 將其內(nèi)部的潛在缺陷加速變成 故障 以便人們發(fā)現(xiàn)并排除 環(huán)境應力篩選是裝備研制生產(chǎn)的一種工藝手段 篩選效果取決于施加的環(huán)境應力 電應力水平 和檢測儀表的能力 施加應力的大小決定了能否將潛在的缺陷在預定時間內(nèi)加速變?yōu)楣收?檢測能 力的大小決定了能否將已被應力加速變成故障的潛在缺陷找出來 以便加以排除 因此 環(huán)境應力 篩選又可看作是產(chǎn)品質(zhì)量控制檢查和測試過程的延伸 2 缺陷分類 2 1 通用定義 產(chǎn)品喪失規(guī)定的功能稱失效 對可修復產(chǎn)品通常也稱為故障 對設(shè)備而言 任一質(zhì)量特征不符 合規(guī)定的技術(shù)標準即構(gòu)成缺陷 絕大多數(shù)電子裝備的失效都稱為故障 以故障原因?qū)ζ溥M行分解可以參閱圖2 1 1 從圖中可 知 裝備故障分為偶然失效型故障和缺陷型故障兩大類 人們認為偶然故障表現(xiàn)為隨機失效 是由 元器件 零部件固有失效率引起的 而缺陷型故障由原材料缺陷 元器件缺陷 裝配工藝缺陷 設(shè) 計缺陷引起 元器件缺陷本身又由結(jié)構(gòu) 工藝 材料等缺陷造成 設(shè)計缺陷則包含電路設(shè)計缺陷 結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷 工藝設(shè)計缺陷等內(nèi)容 結(jié)構(gòu) 工藝 材料 電路設(shè)計 結(jié)構(gòu)設(shè)計 工藝設(shè)計 缺陷 缺陷 缺陷 缺陷 缺陷 缺陷 元器件缺陷 設(shè)計缺陷 原材料 裝配工藝 缺陷 缺陷 缺陷型故障 偶然失效型故障 電子裝備故障 圖2 1 1 電子裝備故障原因分解示意 2 2 電子設(shè)備可視缺陷分類 按照GJB 2082 電子設(shè)備可視缺陷和機械缺陷分類 從影響與后果方面缺陷分為致命缺陷 重缺陷 輕缺陷 從可視的角度來看 產(chǎn)生缺陷的主要工藝類型有 焊接 無焊連接 電線與電纜 多余物 防短路間隙 接點 印制電路板 零件制造安裝 元器件 纏繞 標記等 其中多數(shù)都可 能產(chǎn)生致命缺陷或重缺陷 輕缺陷比較普遍 致命缺陷是指對設(shè)備的使用 維修 運輸 保管等人員會造成危害或不安全的缺陷 或可能妨 礙某些重要裝備 如艦艇 坦克 大型火炮 飛機 導彈等 的戰(zhàn)術(shù)性能的缺陷 重缺陷是指有可能造成故障或嚴重降低設(shè)備使用性能 但又不構(gòu)成致命缺陷的缺陷 輕缺陷是指不構(gòu)成重缺陷 但會降低設(shè)備使用性能或不符合規(guī)定的技術(shù)標準 而對設(shè)備的使用 或操作影響不大的缺陷 可視缺陷是指通過人的視覺器官可直接觀察到的 或采用簡單工具對設(shè)備質(zhì)量特征所能判定的 缺陷 承制單位的質(zhì)量檢驗人員對大多數(shù)可視缺陷都可以發(fā)現(xiàn)并交有關(guān)部門排除 唯有不可視缺陷需 要進行環(huán)境應力篩選或其它方法才能被發(fā)現(xiàn) 否則影響產(chǎn)品可靠性 3 篩選應力及其效應表達式 3 1 常規(guī)篩選與定量篩選 常規(guī)篩選是指不要求篩選結(jié)果與產(chǎn)品可靠性目標和成本閾值建立定量關(guān)系的篩選 篩選方法是 憑經(jīng)驗確定的 篩選中不估計產(chǎn)品引入的缺陷數(shù)量 也不知道所用應力強度和檢測效率的定量值 對篩選效果好壞和費用是否合理不作定量分析 僅以能篩選出早期失效為目標 篩選后的產(chǎn)品不一 定到達其故障率恒定的階段 定量篩選是要求篩選的結(jié)果與產(chǎn)品的可靠性目標和成本閾值建立定量關(guān)系的篩選 定量篩選有 關(guān)的主要變量是引入缺陷密度 篩選檢出度 析出量或殘留缺陷密度 引入缺陷密度取決于制造過 程中從元器件和制造工藝兩個方面引進到產(chǎn)品中的潛在缺陷數(shù)量 篩選檢出度取決于篩選的應力把 引入的潛在缺陷加速發(fā)展成為故障的能力和所用的檢測儀表把這些故障檢出的能力 殘留缺陷密度 和缺陷析出量則取決于引入缺陷密度和篩選檢出度 定量環(huán)境應力篩選關(guān)系式如下 DR DIN F DIN 1 TS 2 3 1 TS SS DE 2 3 2 式中 D R 殘留缺陷密度 平均個 產(chǎn)品 DIN 裝備引入的缺陷密度 平均個 產(chǎn)品 F 境應力篩選析出的缺陷量 平均個 產(chǎn)品 TS 篩選檢出度 SS 篩選度 DE 檢測效率 在進行定量篩選之前 首先要按照可靠性要求確定殘留缺陷密度的目標值D RG 然后通過適當?shù)?選擇篩選應力種類及其量值的大小 檢測方法 篩選所在等級等參數(shù)設(shè)計篩選大綱 實施此大綱時 要進行監(jiān)測和評估 確定D IN SS DR的觀察值 并與設(shè)計估計值比較 以便及時采取措施保證實現(xiàn) 定量篩選目標 并使之最經(jīng)濟有效 定量環(huán)境應力篩選的控制過程請參閱圖2 3 2 3 2 恒定高溫應力 3 2 1 參數(shù)的計算 3 2 1 1 篩選度計算 設(shè)恒定高溫篩選的應力參數(shù)是溫度T u 篩選時間t 環(huán)境溫度T E 一般取25 其篩選度SS 的表達式為 SS 1 exp 0 0017 R 0 6 0 6 t 2 3 3 式中 R T u T E T u 25 溫度變化范圍 t 恒定高溫的持續(xù)時間 h 按公式 2 3 1 計算的恒定高溫篩選度數(shù)據(jù)見表2 3 1 3 2 2 篩選故障率計算 恒定高溫篩選時缺陷的故障率表達式如下 加工引入的 缺陷 D IN加 制造 篩選 產(chǎn)品 元器件 材料 缺陷 D IN元 DIN SS DE DR D IN TS DR DIN元 D IN加 SS DE DIN F F DIN TS 圖 2 3 2 定量環(huán)境應力篩選變量關(guān)系示意 D ln 1 SS t 2 3 4 式中 D 故障率 次 小時 SS 篩選度 根據(jù)式 2 3 4 計算的恒定高溫故障率 D 見表2 3 1 表2 3 1 恒定高溫篩選度 SS 和故障率 D 時間 溫 度 增 量 t H 0 10 20 30 40 50 60 70 80 10 0 0124 0 0677 0 0991 0 1240 0 1452 0 1639 0 1809 0 1964 0 2108 20 0 0247 0 1808 0 1885 0 2326 0 2693 0 3010 0 3290 0 3542 0 3772 30 0 0368 0 1896 0 2689 0 3278 0 3754 0 4256 0 4504 0 4810 0 5084 40 0 0488 0 2445 0 3414 0 4112 0 4661 0 5114 0 5498 0 5830 0 6121 50 0 0606 0 2956 0 4067 0 4842 0 5436 0 5915 0 6312 0 6649 0 6938 60 0 0723 0 3433 0 4655 0 5481 0 6099 0 6584 0 6979 0 7807 0 7884 70 0 0839 0 3877 0 5185 0 6042 0 6665 0 7144 0 7525 0 7836 0 8093 80 0 0953 0 4292 0 5663 0 6533 0 7149 0 7612 0 7973 0 8261 0 8495 90 0 1065 0 4678 0 6093 0 6963 0 7563 0 8004 0 8339 0 8602 0 8812 100 0 1176 0 5038 0 6480 0 7339 0 7917 0 8331 0 8640 0 8877 0 9063 110 0 1286 0 5374 0 6829 0 7669 0 8219 0 8605 0 8880 0 9097 0 9260 120 0 1394 0 5687 0 7144 0 7968 0 8478 0 8833 0 9087 0 9275 0 9416 130 0 1501 0 5979 0 7427 0 8211 0 8699 0 9025 0 9252 0 9417 0 9539 140 0 1607 0 6251 0 7687 0 8433 0 8888 0 9184 0 9388 0 9532 0 9639 150 0 1711 0 6505 0 7912 0 8628 0 9049 0 9318 0 9498 0 9624 0 9713 160 0 1814 0 6742 0 8119 0 8798 0 9187 0 9430 0 9589 0 9697 0 9774 170 0 1916 0 6962 0 8305 0 8947 0 9325 0 9523 0 9663 0 9757 0 9821 180 0 2017 0 7168 0 8473 0 9077 0 9406 0 9602 0 9724 0 9805 0 9859 190 0 2116 0 7360 0 8625 0 9192 0 9492 0 9667 0 9774 0 9843 0 9889 200 0 2214 0 7538 0 8761 0 9292 0 9566 0 9721 0 9815 0 9874 0 9912 D 0 0013 0 0070 0 0104 0 0132 0 0157 0 0179 0 0199 0 0219 0 0237 3 2 3 恒定高溫應力激發(fā)的故障模式或影響 恒定高溫能激發(fā)的故障模式 或?qū)Ξa(chǎn)品的影響 主要有 使未加防護的金屬表面氧化 導致接觸不良或機械卡死 在螺釘連接操作時用力不當或保護涂 層上有小孔和裂紋都會出現(xiàn)這種未防護的表面 加速金屬之間的擴散 如基體金屬與外包金屬 釬焊焊料與元件 以及隔離層薄弱的半導體與 噴鍍金屬之間的擴散 使液體干涸 如電解電容和電池因高溫造成泄漏而干涸 使熱塑料軟化 如該熱塑料件處于太高的機械力作用下 則產(chǎn)生蠕變 使某些保護性化合物與灌封蠟軟化或蠕變 提高化學反應速度 加速與內(nèi)部污染物的反應過程 使部分絕緣損壞處絕緣擊穿 3 3 溫度循環(huán)應力 3 3 1 溫度循環(huán)應力參數(shù) 溫度循環(huán)應力參數(shù)有 上限溫度 下限溫度 循環(huán)次數(shù) 溫度變化速率 3 3 2 溫度循環(huán)應力篩選度計算 SS 1 exp 0 0017 R 0 6 0 6 Ln e v 3 N 2 3 5 式中 R T u T L 溫度變化范圍 T u 上限溫度 T L 下限溫度 V 溫度變化速率 min N 循環(huán)次數(shù) e 2 71828 自然對數(shù)的底 按式 2 3 5 計算的溫度循環(huán)應力篩選度見表2 3 2 表2 3 2 溫度循環(huán)應力篩選度 次 速率 溫 度 范 圍 數(shù) m 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2 5 0 1683 0 2349 0 2886 0 3324 0 3697 0 4023 0 4312 0 4572 0 4809 2 10 0 2097 0 4031 0 4812 0 5410 0 5891 0 6290 0 6629 0 6920 0 7173 2 15 0 3911 0 5254 0 6124 0 6752 0 7232 0 7612 0 7920 0 8175 0 8388 2 20 0 4707 0 6155 0 7034 0 7636 0 8075 0 8407 0 8665 0 8871 0 9037 4 5 0 2998 0 4147 0 4939 0 5543 0 6027 0 6427 0 6765 0 7054 0 7305 4 10 0 4969 0 6437 0 7308 0 7893 0 8312 0 8624 0 8863 0 9051 0 9201 4 15 0 6292 0 7748 0 8498 0 8945 0 9234 0 9430 0 9567 0 9667 0 9740 4 20 0 7198 0 8522 0 9120 0 9441 0 9629 0 9746 0 9822 0 9873 0 9907 6 5 0 4141 0 5222 0 6400 0 7025 0 7496 0 7884 0 8160 0 8401 0 8601 6 10 0 6431 0 7873 0 8603 0 9033 0 9306 0 9409 0 9617 0 9708 0 9774 6 15 0 7742 0 8931 0 9418 0 9657 0 9789 0 9864 0 9910 0 9939 0 9958 6 20 0 8517 0 9432 0 9739 0 9868 0 9929 0 9960 0 9976 0 9986 0 9991 8 5 0 5095 0 6574 0 7439 0 8014 0 8422 0 8723 0 8953 0 9132 0 9274 8 10 0 7469 0 8731 0 9275 0 9556 0 9715 0 9811 0 9871 0 9910 0 9936 8 15 0 8625 0 9493 0 9774 0 9889 0 9941 0 9967 0 9981 0 9989 0 9993 8 20 0 9215 0 9781 0 9923 0 9969 0 9986 0 9997 0 9997 0 9998 0 9999 10 5 0 5898 0 7379 0 8178 0 8674 0 9005 0 9273 0 9405 0 9929 0 9623 10 10 0 8204 0 9242 0 9624 0 9796 0 9883 0 9930 0 9956 0 9912 0 9982 10 15 0 9163 0 9759 0 9913 0 9964 0 9984 0 9992 0 9996 0 9998 0 9999 10 20 0 9585 0 9916 0 9977 0 9993 0 9997 0 9999 0 9999 0 9999 0 9999 12 5 0 6568 0 7994 0 8704 0 9115 0 9373 0 9544 0 9661 0 9744 0 9804 12 10 0 8726 0 9548 0 9805 0 9906 0 9852 0 9974 0 9985 0 9991 0 9995 12 15 0 9490 0 9886 0 9966 0 9988 0 9996 0 9998 0 9999 0 9999 0 9999 12 20 0 9780 0 9968 0 9993 0 9998 0 9999 0 9999 0 9999 0 9999 0 9999 3 3 3 溫度循環(huán)應力故障率計算 D L n 1 SS N 2 3 6 式中 D 故障率 平均次 循環(huán) SS 篩選度 N 循環(huán)次數(shù) 各參數(shù)組對應的故障率見表2 3 3 3 3 4 溫度循環(huán)應力激發(fā)的故障模式或影響 使涂層 材料或線頭上各種微細裂紋擴大 使粘接不好的接頭松馳 使螺釘連接或鉚接不當?shù)?接頭松馳 使機械張力不足的壓配接頭松馳 使質(zhì)量差的焊點接觸電阻加大或開路 粒子污染 密 封失效 表2 3 3 溫度循環(huán)故障率 D 速 率 溫 度 循 環(huán) 范 圍 min 20 40 60 80 100 120 140 160 180 5 0 0891 0 1339 0 1703 0 2020 0 2308 0 2573 0 2821 0 3055 0 3278 10 0 1717 0 2580 0 3281 0 3893 0 4447 0 4958 0 5436 0 5888 0 6317 15 0 2480 0 3726 0 4739 0 5623 0 6423 0 7161 0 7852 0 8504 0 9125 20 0 3181 0 4779 0 6077 0 7212 0 8237 0 9184 1 0070 1 0906 1 7702 3 4 掃頻正弦振動應力 3 4 1 掃頻正弦振動應力的篩選度計算 SS 1 exp 0 000727 G 0 863 t 2 3 7 式中 G 高于交越頻率的加速度量值 g t 振動時間 min 按式 2 3 7 計算的結(jié)果見表2 3 4 3 4 2 掃頻正弦振動應力的故障率 D L n 1 SS t 2 3 8 式中 D 故障率 次 h SS 篩選度 t 時間 h 按式 2 3 8 計算的結(jié)果也見表2 3 4 表2 3 4 掃頻振動篩選度和故障率 時 間 加 速 度 量 值 g Min 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 5 0020 0036 0051 0066 0080 0099 0107 0120 0132 0145 0157 0169 0181 0193 10 0040 0072 0103 0131 0519 0186 0212 0238 0263 0287 0312 0355 0359 0382 15 0060 0108 0154 0196 0289 0278 0316 0354 0391 0428 0464 0499 0534 0568 20 0080 0144 0204 0261 0316 0368 0420 0470 0519 0566 0614 0660 0705 0750 25 0099 0180 0255 0325 0393 0458 0522 0584 0644 0703 0761 0818 0874 0929 30 0119 0216 0305 0389 0470 0547 0623 0696 0768 0838 0906 0937 1039 1101 35 0139 0251 0355 0452 0546 0636 0723 0807 0890 0970 1049 1122 1201 1275 40 0159 0287 0404 0515 0621 0723 0822 0917 1010 1101 1189 1276 1361 1444 45 0178 0322 0454 0578 0696 0810 0919 1026 1129 1230 1328 1424 1517 1609 50 0198 0357 0503 0640 0770 0895 1016 1133 1246 1357 1464 1569 1671 1771 55 0217 0392 0552 0701 0844 0980 1112 1239 1362 1482 1598 1711 1822 1980 60 0237 0427 0600 0763 0917 1065 1207 1344 1476 1605 1730 1852 1970 2089 D 0240 0436 0619 0793 0962 1126 1286 1443 1597 1749 1899 2048 2194 2339 3 4 3 掃頻正弦振動應力激發(fā)的故障模式或影響 使結(jié)構(gòu)部件 引線或元器件接頭產(chǎn)生疲勞 特別是導線上有微裂紋或類似缺陷的情況下 使電纜磨損 如在松馳的電纜結(jié)處存在尖緣似的缺陷時 使制造不當?shù)穆葆斀宇^松馳 使安裝加工不當?shù)腎C離開插座 使受到高壓力的匯流條與電路板的釬焊接頭的薄弱點故障 使未充分消除應力的可作相對運動的橋形連接的元器件引線造成損壞 例如電路板前板的發(fā)光 二極管或背板散熱板上的功率晶體管 已受損或安裝不當?shù)拇嘈越^緣材料出現(xiàn)裂紋 3 5 隨機振動應力 3 5 1 隨機振動應力的參數(shù) 隨機振動應力的參數(shù)有 頻率范圍 加速度功率譜密度 PSD 振動時間 振動軸向數(shù) 其振動譜可參閱圖2 3 3 3 5 2 隨機振動應力篩選度 隨機振動應力篩選度的計算式如下 SS 1 exp 0 0046 G rms 1 71 t 2 3 9 式中 G rms 加速度均方根值 g G rms A 1 A 2 A 3 1 2 2 3 10 A1 A 2 A 3 隨機振動譜的面積 g 2 見圖2 3 3 t 動時間 min 3 5 3 隨機振動應力故障率計算 隨機振動應力的故障率計算式 如下 D L n 1 SS t 2 3 11 式中 D 故障率 平均次 h SS 篩選度 t 時間 h 按照式 2 3 9 計算的篩選度和按照 式 2 3 11 計算的故障率數(shù)值見表 2 3 5 表2 3 5 隨機振動篩選度和故障率 時間 加 速 度 均 方 根 值 g min 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 5 007 023 045 012 104 140 178 218 260 303 346 389 431 478 10 014 045 088 140 198 260 324 389 452 514 572 627 677 723 15 021 067 129 202 282 363 444 522 595 661 720 772 816 854 20 028 088 168 260 356 452 543 626 700 764 817 861 896 923 25 035 109 206 314 424 529 625 708 778 835 880 915 941 959 30 041 129 241 363 484 595 691 772 836 885 922 948 966 979 35 048 149 275 409 538 651 746 882 878 920 949 968 981 989 40 055 168 308 452 586 700 791 860 910 944 966 981 989 994 45 061 187 339 492 629 742 829 891 933 961 978 988 994 997 50 068 205 369 529 668 778 859 915 951 973 986 993 996 998 55 074 224 397 563 702 809 884 938 964 981 991 996 998 999 60 081 241 424 595 734 836 905 948 973 987 994 997 999 1 00 D 084 276 552 903 1 32 1 80 2 35 2 95 3 61 4 32 5 09 5 90 6 77 7 69 3 5 4 隨機振動應力激發(fā)的故障模式或影響 隨機振動應力激發(fā)的故障模式或影響與正弦掃頻振動應力相同 但故障機理更復雜 發(fā)展故障 的速度要比掃頻正弦振動應力快得多 這是由于隨機振動能同時激勵許多共振點的作用結(jié)果 3 6 篩選效果對比 3 6 1 溫度應力對比 a 對恒定高溫應力的分析 恒定高溫篩選的篩選度與溫度增量 篩選時間密切相關(guān) 但其量值很小 由表2 3 1查得當溫 度增量為最大 80 老煉篩選時間最長 200h 時 篩選度為0 9912 恒定高溫的故障率只與溫度 增量有關(guān) 其值也很小 同樣從表2 3 1查得溫度增量最大 80 時故障率為平均0 0237次 h 即 為了暴露1個缺陷 用溫度增量為80 的恒定高溫進行篩選平均需要42個小時 如果按有些產(chǎn)品以 45 溫度增量為20 高溫進行老煉篩選的話 其故障率為0 0104次 h 需要平均老煉100小時才 能暴露1個缺陷 因此可見 為了達到消除早期失效的目的 用恒定高溫的老煉篩選時間要很長 不僅篩選效率低下 而且有可能要影響產(chǎn)品的使用壽命 故障率低和可能影響產(chǎn)品的使用壽命是恒定高溫篩選應力的致命缺點 b 對溫度循環(huán)應力的分析 溫度循環(huán)應力的篩選度與溫度范圍 循環(huán)次數(shù)有關(guān) 并且與溫度變化速率關(guān)系最密切 即溫度 升降速率越大 其篩選度也越大 由表2 3 2可查得溫度范圍為180 循環(huán)次數(shù)為4 溫度變化速 率為20 min時 篩選度為0 9907 歸一化后其故障率與溫度變化范圍和溫度變化速率成正相關(guān) 由表2 3 3可查得 當溫度變化范圍為80 溫度變化速率為5 min時溫度循環(huán)應力的故障率平均 為0 2020次 循環(huán) 一般每個循環(huán)時間在3 5 4 0小時之間 因此該應力的故障率相當于平均 0 0505次 h 0 0577次 h之間 因此 故障率高 篩選效率高 不會影響產(chǎn)品使用壽命是溫度循環(huán)應力的特點 加速度功率譜 密度 g 2 Hz 3db oct 3db oct A1 A2 A3 頻率H Z 0 20 80 350 2000 圖2 3 3 隨機振動譜示意 c 溫度應力的比較 由上分析可知 溫度變化范圍為80 溫度變化速率為5 min的溫度循環(huán)應力的故障率是溫 度增量為80 的恒定高溫應力的2倍多 0 0505與0 0237之比 而且在工程上要實現(xiàn)前者比后者容 易得多 溫度增量為80 的恒定高溫應力要讓產(chǎn)品經(jīng)受105 80 25 高溫的相當長時間的工作 過程 平均42小時才能暴露1個故障 而溫度循環(huán)應力 通常采用溫度交變試驗箱 此類設(shè)備對溫 度范圍為80 由 35 變化到 45 溫變速率為5 min的性能參數(shù)是最低的要求 輕易便 可實現(xiàn) 此應力可使產(chǎn)品平均篩選20小時便可以暴露1個故障 比恒定高溫應力的篩選效率高很多 為了進一步提高溫度循環(huán)應力的篩選效率 可以通過提高溫度變化率的應力參數(shù)來實現(xiàn) 由表 2 3 2可知 當溫度范圍仍為80 溫度變化速率由5 min提高到20 min時 其故障率由平均 0 2020次 循環(huán)提高到平均0 7212次 循環(huán) 后者是前者的3 5倍多 即平均5個小時便可以暴露1個 缺陷 當然 溫度交變試驗箱要實現(xiàn)20 min的溫變速率 需要大幅度地增加升降溫系統(tǒng)的功率 甚 至要在機械致冷的基礎(chǔ)上加裝液態(tài)氮致冷系統(tǒng)及其控制裝置 這需要增加投入 為了提高篩選效率 減少篩選對產(chǎn)品壽命的影響 提高溫變速率是最好的方法 為此而增加投入也是適宜的 3 6 2 振動應力對比 一般說來 振動應力是定量環(huán)境應力篩選方法才采用的應力 它可以暴露溫度循環(huán)暴露不了的 某些缺陷 據(jù)統(tǒng)計 對電子設(shè)備而言 溫度應力平均可以暴露79 的缺陷 而振動應力平均可以暴 露21 的缺陷 因此 振動是不可缺少的篩選應力 掃頻正弦振動臺和隨機振動臺都可以作為振動 環(huán)境應力篩選的設(shè)備 但由表2 3 4和表2 3 5的數(shù)據(jù)可以比較它們的故障率 即篩選效率 我們按照GJB 1032 電子產(chǎn)品環(huán)境應力篩選 標準要求的典型的隨機振動譜 見圖2 3 3 算得 其加速度均方根值為7 2g 取為7g 設(shè)持續(xù)時間為5min 查表2 3 5得篩選度為0 478 故障率為 7 692次 小時 同樣設(shè)掃頻正弦振動的加速度為7g 持續(xù)時間為5min 查表2 3 4可得篩選度為 0 0193 故障率為0 2339次 小時 兩種振動應力的故障率相差甚大 隨機振動是掃頻振動的33倍 幾種應力的篩選度和故障率的對比見表2 3 6 表2 3 6 篩選應力效果對比 項 目 恒溫45 恒溫105 交變80 5 min 交變80 20 min 掃頻 7g 5min 隨機 rms7g 5 min SS 0 8761 0 9912 中等 高 0 0193 0 478 D 1 h 0 0104 0 0237 0 2020 0 7212 0 2339 70 692 H 次故障 100 42 5 2 40 3 0 13 70 8min 影響壽命 較大 較大 基本不影響 不影響 不影響 不影響 試驗設(shè)備造價 低 低 較低 較高 低 較高 當然 只有隨機振動控制設(shè)備和與之配套的電磁振動臺才能提供隨機振動應力 其設(shè)備價格要 比掃頻振動臺昂貴 但是為了提高篩選效率 最大限度地消除早期故障 這個投入還是合算的 3 6 3 結(jié)論 a 經(jīng)典的老煉工藝與常規(guī)的恒溫篩選對暴露產(chǎn)品的缺陷有一定的作用 但其篩選度和故障率 數(shù)值很小 效率十分低 需要用相當長的時間才能達到消除早期失效 缺陷 的效果 因而可能會影 響產(chǎn)品的使用壽命 有必要改用定量環(huán)境應力篩選方法 b 如果采用常溫考機的辦法作為產(chǎn)品出廠的依據(jù) 在幾百小時內(nèi)暴露不了一個缺陷 也說明 不了產(chǎn)品的可靠性有什么樣的水平 此法意義不大 c 定量環(huán)境應力篩選 需要采用溫度循環(huán)應力 其效率已比恒定高溫老煉篩選大為提高 就 溫度循環(huán)篩選而言 提高溫變速率又是進一步提高篩選效率 減少篩選對產(chǎn)品使用壽命影響的最佳 方法 我們要為此項篩選創(chuàng)造條件 d 定量環(huán)境應力篩選 需要采用振動應力 其中又可以采用掃頻正弦振動或隨機振動方式 但從篩選效率對比可知 隨機振動方式是最佳的應力 為了提高篩選效率 減少振動應力篩選對產(chǎn) 品結(jié)構(gòu)件壽命的影響 應創(chuàng)造條件采用隨機振動方式 4 環(huán)境應力篩選方案設(shè)計 4 1 設(shè)計原則 環(huán)境應力篩選試驗方案的設(shè)計原則是 使篩選應力能激發(fā)出由于潛在設(shè)計缺陷 制造缺陷 元 器件缺陷引起的故障 所施加的應力不必模擬產(chǎn)品規(guī)定的壽命剖面 任務(wù)剖面 環(huán)境剖面 在試驗 中 應模擬設(shè)計規(guī)定的各種工作模式 根據(jù)條件和是否必要來確定常規(guī)篩選或是定量篩選 根據(jù)不同階段和產(chǎn)品的特征制訂篩選方案 4 1 1 研制階段的篩選 研制階段一般按照經(jīng)驗得到的篩選方法進行常規(guī)篩選 其主要作用是 一方面用于收集產(chǎn)品 中可能存在的缺陷類型 數(shù)量及篩選方法效果等信息 另一方面 在可靠性增長和工程研制試驗前 進行了常規(guī)試驗 可節(jié)省試驗時間和資金 同時利于設(shè)計成熟快捷的研制試驗方法 研制階段的常規(guī)篩選要為生產(chǎn)階段的定量篩選收集數(shù)據(jù) 為定量篩選作準備 設(shè)計定量篩選的 大綱 4 1 2 生產(chǎn)階段的篩選 生產(chǎn)階段的篩選主要是實施研制階段設(shè)計的定量篩選大綱 并通過記錄缺陷析出量和設(shè)計估計 值的比較 提出調(diào)整篩選和制造工藝的措施 參考結(jié)構(gòu)和成熟度相似產(chǎn)品的定量篩選經(jīng)驗數(shù)據(jù) 完 善或重新制訂定量篩選大綱 這些經(jīng)驗數(shù)據(jù)主要有 故障率高的元器件和組件型號 故障率高的產(chǎn)品供貨方 元器件接收檢驗 測試和篩選的數(shù)據(jù) 以往篩選和測試的記錄 可靠性增長試驗記錄 其它試驗記錄 4 2 設(shè)計依據(jù) 4 2 1 依據(jù)產(chǎn)品缺陷確定篩選應力 4 2 1 1 影響產(chǎn)品缺陷數(shù)量的因素 如前所述 產(chǎn)品在設(shè)計和制造過程引入的缺陷主要是 設(shè)計缺陷 工藝缺陷 元器件缺陷 這 些缺陷可歸納為兩種類型 一是固有缺陷 它是存在于產(chǎn)品內(nèi)部的缺陷 如材料缺陷 外購元器 部 件缺陷和設(shè)計缺陷 二是誘發(fā)缺陷 它是人們在生產(chǎn)或修理過程中引入的缺陷 如虛焊 連 接不良等 這些缺陷的可視缺陷或用常規(guī)檢測手段便可發(fā)現(xiàn)缺陷 可在生產(chǎn)中被排除 除此之外的 缺陷便成為潛在缺陷 構(gòu)成裝備的早期故障根源 裝備的早期故障一般要經(jīng)過100小時以內(nèi)的工作 才能暴露 從而被排除 影響產(chǎn)品缺陷數(shù)量的主要因素有 產(chǎn)品的復雜程度 產(chǎn)品越復雜 包含的元器件類型和數(shù)量越多 接頭類型和數(shù)量越多 則設(shè)計 和裝焊的難度越大 設(shè)計制造中引入缺陷的可能性越大 同時也增加環(huán)境防護設(shè)計的難度 元器件質(zhì)量水平 元器件質(zhì)量水平是裝備缺陷的主要來源 元器件質(zhì)量水平包括質(zhì)量等級和缺 陷率指標兩個方面 后者用PPM表示 一般生產(chǎn)廠要在說明書中表示 這是定量篩選方案設(shè)計的重 要依據(jù) 組裝密度 組裝密度高 元器件排列擁擠 裝焊操作難度大 易碰傷元器件 工作中散熱條件 差 易引入工藝缺陷和使缺陷加速擴大 設(shè)計和工藝成熟程度 設(shè)計和工藝的成熟程度的提高 可以大大地減少產(chǎn)品的設(shè)計缺陷和工藝 缺陷的種類及其數(shù)量 一般 在研制階段 在結(jié)構(gòu)設(shè)計定型之前 設(shè)計缺陷占主導地位 在生產(chǎn)階 段 設(shè)計缺陷減少 元器件缺陷和工藝缺陷比例增加 并且隨著設(shè)計的改進和工藝的不斷成熟 元 器件缺陷將占主導地位 制造過程控制 制造過程控制主要是質(zhì)量控制 包括采用先進的工藝質(zhì)量控制標準和管理制度 管理控制得越嚴格 引入缺陷的機會就越少 4 2 1 2 環(huán)境應力對缺陷的影響 現(xiàn)場環(huán)境應力是影響缺陷發(fā)展成故障的主要因素 任何缺陷發(fā)展成為故障都需要受到一定強度 應力經(jīng)過一定時間的作用 產(chǎn)品只有受到能產(chǎn)生等于或大于閾值的環(huán)境應力才能使某些缺陷變?yōu)楣?障 在某些溫和的環(huán)境應力中 許多缺陷不會發(fā)展為故障 因此 只有選擇能暴露某些缺陷的應力 作為篩選的條件 才能達到篩選的目的 常用的應力所能發(fā)現(xiàn)的典型缺陷見表2 4 1 據(jù)統(tǒng)計 溫 度應力可篩選出80 的缺陷 振動應力可篩選出20 左右的缺陷 表2 4 1 常用應力能發(fā)現(xiàn)的典型缺陷 溫度循環(huán)應力 振動應力 溫度加振動應力 粒子污染 焊接缺陷元器件參數(shù)漂移 電路板開路 短路 壓緊導線磨損 硬件松脫 晶體缺陷 元器件安裝不當 混裝 元器件缺陷 錯用元器件 鄰近板摩擦 緊固件問題 密封失效 相鄰元器件短路 元器件破損 導線松脫 電路板蝕刻缺陷 導線束端頭缺陷 元器件粘接不良 夾接不當 機械性缺陷 大質(zhì)量元器件緊固不當 4 2 2 根據(jù)缺陷分布確定篩選等級 4 2 2 1 缺陷分布 缺陷在裝備研制生產(chǎn)的不同階段的類別和分布是變化的 因此在制定篩選大綱時要根據(jù)產(chǎn)品缺 陷的分布確定篩選等級 在研制階段 設(shè)計缺陷的比例最大 在生產(chǎn)初期 設(shè)計缺陷比例下降 工 藝缺陷比例增加 占最大比例 在生產(chǎn)成熟階段 設(shè)計和工藝趨于成熟 個人操作熟練 元器件缺 陷比例變得最大 此時設(shè)計缺陷一般只占5 以下 工藝缺陷在30 以下 而元器件缺陷可占60 以上 表2 4 2是不同裝備在單元或模塊組裝等級進行環(huán)境應力篩選暴露的缺陷比例 反映了缺陷 的分布情況 可作參考 表2 4 2 各種產(chǎn)品篩選的缺陷比例 硬件類型 篩選組裝等級 溫度篩選故障 振動篩選故障 飛機發(fā)電機 單元 55 45 計算機電源 單元 88 12 航空設(shè)備計算機 單元 87 13 艦載計算機 單元 93 7 接收處理機 單元 71 29 慣性導航裝置 單元 77 23 接收系統(tǒng) 單元 87 13 機載計算機 模塊 87 13 控制指示器 單元 78 27 接收 發(fā)射機 模塊 74 26 平均 綜合 79 21 4 2 2 2 篩選組裝等級的選擇 為了保證基本消除裝備的早期故障 最好在各個裝配等級上都安排環(huán)境應力篩選 任何篩選都 不可能代替高一裝配等級上的篩選 而任何高一級的篩選雖然可以代替低一級的篩選 但篩選效率 會降低 篩選成本要提高 一般裝備分成設(shè)備或系統(tǒng)級 包括電纜和采購的單元 單元級 包括 采購的組件和布線 組件級 包括印制電路板和布線 元器件等4個級別 據(jù)經(jīng)驗介紹 對元 器件的篩選成本需要1 5個貨幣單位的話 組件級篩選則需要30 50貨幣單位 單元級需要 250 500貨幣單位 設(shè)備或系統(tǒng)級需要500 1000貨幣單位 根據(jù)多數(shù)單位的情況來看 設(shè)計篩選取組件級及以下和取單元級及以上的較多 從綜合的角度來看 組件級篩選的優(yōu)點是 每檢出一個缺陷的成本低 尺寸小 不通電可進行 成批篩選 效率高 組件的熱慣性低 可進行更高溫度變化率的篩選 篩選效率提高 其缺點是 由于不通電 難以檢測性能 篩選尋找故障的效率低 如果改成通電篩選檢測 需要專門設(shè)計設(shè)備 成本高 不能篩選出該組裝等級以上的組裝引入的缺陷 單元級以上的篩選優(yōu)點是 篩選過程易于安排通電監(jiān)測 檢測效率高 通常不用專門設(shè)計檢測 設(shè)備 單元中各組件的接口部分也得到篩選 能篩選各組件級引入的潛在缺陷 其缺點是 由于熱 慣性較大 溫度變化速率不能大 溫度循環(huán)時間需要加長 單元級包含了各種元部件 溫度變化范 圍較小 會降低篩選效率 每檢出一個缺陷的成本高 4 2 3 根據(jù)檢測效率確定定量篩選目標 檢測效率是環(huán)境應力篩選工作的重要因素 給產(chǎn)品施加應力把潛在缺陷變成明顯的故障后 能 否準確定位和消除 就要取決于檢測手段及其能力 當選擇在較高組裝等級進行篩選時 有可能利 用較現(xiàn)成的測試系統(tǒng)或機內(nèi)檢測系統(tǒng) 在選擇高組裝級篩選時 能準確地模擬各種功能接口 也便 于規(guī)定合理的驗收準則 容易實現(xiàn)高效率的檢測 提高檢測效率 表2 4 3列出了不同組裝等級情 況的檢測效率 表2 4 4列出了各種測試系統(tǒng)的檢測效率范圍 可用于計算析出量的估計值 需要 指出的是 綜合利用各種檢測系統(tǒng)能提高檢測效率 表2 4 3 不同組裝等級情況的檢測效率 組裝等級 測試方式 檢測效率 組件 生產(chǎn)線工序間合格測試 0 85 組件 生產(chǎn)線電路測試 0 90 組件 高性能自動測試 0 95 單元 性能合格鑒定測試 0 90 單元 工廠檢測測試 0 95 單元 最終驗收測試 0 98 系統(tǒng) 在線性能監(jiān)測測試 0 90 系統(tǒng) 工廠檢測測試 0 95 系統(tǒng) 定購方最終驗收測試 0 99 表2 4 4 不同測試系統(tǒng)檢測效率范圍 電 路 類 型 負載板短路測試 LBS 電路分析儀 ICT 電路測試儀 ICT 功能板測試儀 FBT 數(shù)字式 45 65 50 75 85 94 90 98 模擬式 35 55 70 2 90 96 80 90 混合式 40 0 60 0 87 94 83 95 4 2 4 元器件缺陷率的確定 確定環(huán)境應力篩選的定量目標必須確定產(chǎn)品的元器件缺陷率 可以按以下方法確定元器件缺陷 率 4 2 4 1 查表法 國產(chǎn)元器件由GJB 299 電子設(shè)備可靠性預計手冊 規(guī)定質(zhì)量等級 當產(chǎn)品選定某個等級的元 器件后 按照使用環(huán)境條件 可以從GJB Z34 電子產(chǎn)品定量環(huán)境應力篩選指南 的附錄A的相應表 中查得不同質(zhì)量等級 不同使用環(huán)境的各種電子元器件的缺陷率數(shù)據(jù) 以PPM表示 進口元器件 問題較復雜 我們不可能查得每一個國家每一種元器件的缺陷率 只能參考美國MIL HDBK 217E 查出質(zhì)量等級 然后從GJB Z34中查出進口元器件的缺陷率 4 2 4 2 試驗驗證法 當所用的元器件質(zhì)量等級無法從手冊中查得缺陷率數(shù)據(jù)時 可根據(jù)GJB Z34 電子產(chǎn)品定量環(huán) 境應力篩選指南 提供的方法對元器件進行抽樣篩選 處理試驗數(shù)據(jù)獲得該元器件的缺陷率 4 2 4 3 推算法 當具備足夠的失效率 缺陷率 環(huán)境系數(shù) 質(zhì)量系數(shù)等數(shù)據(jù)時 可以按照以下步驟推算同類元 器件在同種環(huán)境中其它質(zhì)量等級下的缺陷率 4 2 4 3 1 根據(jù)質(zhì)量系數(shù)推算同類元器件在同種環(huán)境中其它質(zhì)量等級下的缺陷率 a 基本信息 某類元器件的缺陷率D P 包括在生產(chǎn)廠發(fā)現(xiàn)的缺陷率D PF和在現(xiàn)場使用中發(fā)現(xiàn)的缺陷率D PU 即 DP DPF DPU 用PPM表示 已知缺陷率和質(zhì)量等級的元器件的質(zhì)量系數(shù) Q1和未知質(zhì)量等級的缺陷率元器件的系數(shù) Q2 b 計算公式 失效率與質(zhì)量系數(shù)成正比的元器件 其缺陷率為 DPC Q2 Q1 DPO Q2 Q1 Dpfo Dpuo 2 4 1 式中 D PC 要計算的缺陷率 PPM DPO 已知質(zhì)量等級元器件的總?cè)毕萋?PPM Q1 已知質(zhì)量等級元器件的質(zhì)量系數(shù) 可從有關(guān)標準中查得 Q2 要計算其缺陷率的質(zhì)量等級元器件的質(zhì)量系數(shù) 可從有關(guān)標準查得 Dpfo 已知質(zhì)量等級元器件工廠缺陷率 PPM Dpuo 已知質(zhì)量等級元器件現(xiàn)場使用中發(fā)現(xiàn)的缺陷率 PPM c 示例 已知 某進口晶體管的質(zhì)量等級為JAN級 缺陷率為D P JAN 346PPM 求取 質(zhì)量等級為JANTX 進口晶體管的缺陷率 步驟 從有關(guān)標準查得 Q J 1 2 Q J TX 2 4 按式 2 4 1 計算 DP JANTX Q JANTX Q JAN DP JAN 0 24 1 2 346 69 2 PPM 4 2 4 3 2 根據(jù)環(huán)境系數(shù)推算同類元器件同一質(zhì)量等級在其它環(huán)境中的缺陷率 其一 失效率與環(huán)境系數(shù)成正比的元器件 a 基本信息 某質(zhì)量等級的元器件在給定環(huán)境中的缺陷率D P 包括在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)的缺陷率D Pf和現(xiàn)場使用環(huán)境 中的缺陷率D PU 在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)的缺陷率實際上就是地面固定環(huán)境 GF 的缺陷率 給定環(huán)境的相應環(huán)境系數(shù) E1 求取缺陷率所處環(huán)境相應的環(huán)境系數(shù) E2 b 計算公式 DPC Dpf E2 E1 Dpu 2 4 2 式中 D PC 要計算的缺陷率 PPM Dpf 已知的在工廠的缺陷率 PPM Dpu 已知的在使用現(xiàn)場的缺陷率 PPM E1 已知缺陷率所在環(huán)境的環(huán)境系數(shù) 可從有關(guān)標準查得 E2 要計算的缺陷率所在環(huán)境的環(huán)境系數(shù) 可從有關(guān)標準查得 c 示例 已知 進口的質(zhì)量等級為JAN的晶體管在地面固定環(huán)境 GF 中的缺陷率為346PPM 其中工廠 缺陷率為60PPM 使用環(huán)境缺陷率為286PPM 求取 該等級晶體管在地面移動環(huán)境 GM 中的缺陷率 步驟 從有關(guān)標準查得兩種環(huán)境的環(huán)境系數(shù) E1 E GF 5 3 E2 E GM 18 應用公式 2 4 2 計算 DPC Dpf E2 E1 Dpu 60 18 5 3 286 60 971 1031 PPM 其二 失效率與環(huán)境系數(shù)不成正比的元器件 以半導體集成電路為主 a 基本信息 半導體集成電路的質(zhì)量等級 半導體集成電路的總量 半導體集成電路工廠缺陷率 PPM 半 導體集成電路現(xiàn)場工作小時數(shù) 半導體集成電路現(xiàn)場失效率 b 確定失效率模型 半導體集成電路失效模型為 P Q C1 T V PT C 2 C 3 E L 2 4 3 式中 P 工作失效率 Q 質(zhì)量系數(shù) T 溫度應力系數(shù) V 電應力系數(shù) E 環(huán)境系數(shù) C1 C 2 電路復雜度失效率 C3 封裝復雜度失效率 L 器材成熟系數(shù) PT可編程工藝系數(shù) 除可編程序的只讀存儲器外 其余為一 可根據(jù)半導體集成電路的質(zhì)量系數(shù)和有關(guān)技術(shù) 確定 E Q T V PT 和C 1 把它們 和已知的現(xiàn)場失效率數(shù)據(jù)一并代入式 2 4 3 可求得C 1 T V PT 和C 2 C 3的值 并分別令 其為K 1 K 2 式 2 4 3 簡化為 P Q K1 K 2 E L 2 4 4 式中 K 1 C1 T V TP K2 C2 C3 c 導出現(xiàn)場缺陷率計算公式 現(xiàn)場缺陷率等于現(xiàn)場失效率與現(xiàn)場工作時間的乘積除以元器件總數(shù) 從基本信息可得到現(xiàn)場工 作時間和元器件總數(shù) 再利用式 2 4 3 求得的失效率數(shù)據(jù) 就可導出缺陷率計算公式 DPU 2 4 5 式中 D PU 現(xiàn)場缺陷率 統(tǒng)計得到的工廠缺陷率 現(xiàn)場工作總時間 統(tǒng)計的元器件總數(shù) 令K3 T N 合并式 2 4 3 2 4 4 2 4 5 得 DPU DPf Dpu Dpf K3 Q K1 K 2 E L 2 4 6 式中 DPU 要計算的缺陷率 Dpf 統(tǒng)計得到的工廠缺陷率 Q 質(zhì)量系數(shù) E 環(huán)境系數(shù) L 器材成熟系數(shù) K1 K 2 K 3 根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)導出的常數(shù) d 示例 已知 進口集成電路的質(zhì)量等級為C 1 統(tǒng)計的集成電路數(shù)量N為624087個 統(tǒng)計的工廠缺陷 率 Dpf為160PPM 現(xiàn)場總工作時間T為8580 10 6h 現(xiàn)場失效率為0 025 10 6 h 求取 該質(zhì)量等 級集成電路的失效率計算公式和缺陷率計算公式 步驟 根據(jù)有關(guān)標準確定某些值為 Q 13 0 C1 0 0053 T 0 032 V 1 0 PT 1 0 E 4 0 L 1 0 代入式 2 4 3 P Q C1 T V PT C 2 C 3 E L 有 0 025 13 0 0 0053 0 032 1 0 1 0 C2 C3 4 0 1 0 則 C 2 C3 K2 0 00044 C1 T V TP K1 0 00017 將上述數(shù)據(jù)代入式 2 4 4 得到失效率計算公式 P Q 0 00017 0 00044 E 現(xiàn)場缺陷率計算公式為 DPU 8580 106 624087 Q 0 00017 0 00044 E 0 0137481 Q 2 3372 6 0492 E 10 6 Q 2 3372 6 0492 E PPM 總?cè)毕萋视嬎愎綖?DPU DPf Dpu 160 Q 2 3372 6 0492 E PPM 用此公式可以推算其它質(zhì)量等級和環(huán)境下元器件的缺陷率 4 2 4 3 根據(jù)某元器件的缺陷率和失效率求取另一失效率已知的元器件缺陷率 此方法的前提是 假設(shè)失效率類似的元器件 其缺陷率也類似 a 基本信息 要計算的元器件的失效率 1 已知缺陷率為D PO的元器件的失效率 b 計算公式 DPC DPO 1 2 4 7 式中 D PC 要求解的缺陷率 PPM DPO 已知的缺陷率 PPM 1 已知缺陷率的元器件的失效率 2 要求解缺陷率的元器件的失效率 此式求解的缺陷率是指某質(zhì)量等級的該類元器件在某種環(huán)境條件下的缺陷率 如果要求解的元 器件是在不同環(huán)境條件和不同質(zhì)量等級的缺陷率 則可用本節(jié)相應的其它方法求解 其總關(guān)系式為 DPC Q2 Q1 DPU E2 E1 DPf 2 4 8 式中 D PC 要計算的缺陷率 PPM Q1 已知缺陷率的元器件的質(zhì)量系數(shù) Q2 要求取缺陷率的元器件的質(zhì)量系數(shù) DPU 已知的現(xiàn)場缺陷率 PPM E1 已知缺陷率的元器件的環(huán)境系數(shù) E2 要求取缺陷率的元器件的環(huán)境系數(shù) DPf 已知的工廠中缺陷率 PPM c 示例 已知 質(zhì)量為M等級的進口元器件在地面固定環(huán)境中的失效率為0 00207 10 6 C 1級進口集成 電路在地面固定環(huán)境的失效率為0 05123 10 6 總?cè)毕萋蕿?03 2PPM 工廠缺陷率為160PPM 求取 質(zhì)量等級為M的電阻器在地面固定環(huán)境中的缺陷率 步驟 DPC DPO 1 503 2 10 6 0 00207 10 6 0 5123 10 6 160 343 2 10 6 0 00207 0 5123 6 46 13 87 PPM 20 33 PPM 求取其它質(zhì)量等級和環(huán)境中的缺陷率公式為 DPC Q2 Q1 13 87 E2 E1 6 46 PPM 4 2 5 依據(jù)殘留缺陷密度的相關(guān)性 4 2 5 1 殘留缺陷密度與平均故障間隔時間的關(guān)系 據(jù)統(tǒng)計 目前良好的元器件的平均失效率在10 6 h至10 7 h之間 現(xiàn)場環(huán)境中由潛在缺陷造成 的故障率合理范圍是大于10 3 h 假定裝備交付時故障率比規(guī)定的故障率 0大10 是可接受的 且 假定潛在缺陷造成的故障率 D為10 3 h 根據(jù)GJB Z34提供的故障率與殘留缺陷密度的關(guān)系式 DR 100 0 2 4 9 DR 100 MTBF 2 4 10 式中 D R 殘留在產(chǎn)品中的缺陷密度 0 產(chǎn)品規(guī)定的故障率 1 h 根據(jù)該標準提供的關(guān)系式計算得的缺陷密度與MTBF的關(guān)系數(shù)據(jù)見表2 4 5 表 2 4 5 殘留缺陷密度與MTBF的關(guān)系 前提條件 D為10 3 h 交付時允許故障率比規(guī)定的高0 1 故障率 0 0 1 0 01 0 005 0 002 0 001 0 0005 0 0002 0 0001 0 00001 MTBF 10 100 200 500 1000 2000 5000 10000 100000 DR 10 1 0 5 0 2 0 1 0 05 0 02 0 01 0 001 4 2 5 2 殘留缺陷密度與篩選成品率的關(guān)系 篩選成品率是指提交驗收時產(chǎn)品中可篩選的潛在缺陷數(shù)為零的概率 其關(guān)系式為 Y e DR 2 4 11 式中 Y 篩選成品率 DR 殘留缺陷密度 置信度不同 篩選成品率的下限YL也不同 它是缺陷故障率與無故障試驗時間的乘積 缺陷故 障率與規(guī)定故障率的比值的函數(shù) 表2 4 6列出了置信度為90 的篩選成品率下限數(shù)據(jù) 其它參數(shù)的 數(shù)據(jù)可參閱GJB Z34 表2 4 6 置信度為90 的篩選成品率下限值 D 0 0 1 1 0 故 障 失 效 率 比 值 D 0 DT 0 10 0 20 0 30 0 40 0 50 0 60 0 70 0 80 0 90 1 00 0 1 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 0 2 0 25 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 0 00 0 3 1 00 0 10 0 02 0 01 0 01 0 01 0 00 0 00 0 00 0 00 0 4 1 00 0 54 0 14 0 07 0 05 0 04 0 03 0 03 0 02 0 02 0 5 1 00 1 00 0 38 0 20 0 13 0 10 0 09 0 08 0 07 0 06 0 6 1 00 1 00 0 69 0 38 0 26 0 21 0 17 0 15 0 14 0 13 0 7 1 00 1 00 1 00 0 58 0 41 0 33 0 28 0 24 0 22 0 21 0 8 1 00 1 00 1 00 0 78 0 56 0 45 0 39 0 35 0 32 0 29 0 9 1 00 1 00 1 00 0 96 0 71 0 58 0 50 0 45 0 41 0 38 1 0 1 00 1 00 1 00 1 00 0 84 0 69 0 60 0 54 0 50 0 47 1