1、可靠性與環境試驗簡介開發2部/葉玲玲可靠性定義產品在規定條件下和規定時間內，完成規定功能的能力（概率），就叫做電子產品的可靠性。可靠性試驗是對產品進行評價的各種試驗如增長、篩選、驗證、驗收、統計等。環境試驗是檢驗產品對各種環境應力的適應性，快速暴露產品缺陷的試驗，是可靠性試驗的主要技術手段。可靠性是質量的重要組成部分，它具有自已的特征，即綜合性、時間性和統計性。綜合性是指從全壽命期內來衡量產品的優劣；時間性是指在整個壽命周期內，在規定的使用環境條件內保持出廠規定功能的能力；統計性是指通過大量統計數據積累得出具有規律的數據。可靠性的重要性1、關系到企業的生存和壯大2、關系到使用者的安全3、提升企

2、業形象，減少維護費用。4、是軍事產品中重要的技術指標。可靠性基礎知識MTTF： Mean Time To Failures 平均無故障時間MTBF： Mean Time Between Failures, 平均無故障間隔時間MCBF: Mean Cycle Between Failures 平均無故障間隔次數ESS： Environmental Stress Screening Test 環境應力篩選HALT ： High Accelerate Life Test 高加速壽命試驗HASS ： High Accelerate Stress Screening 高加速應力篩選可靠性基礎知識10 規

3、則當討論產品在不同環境下的使用壽命時,一般采用“10規則” 的表達方式。即當周圍環境溫度上升10時，產品壽命就會減少一半；當周圍環境溫度上升20時，產品壽命就會減少到四分之一。這種規則可以說明溫度是如何影響產品壽命（失效）的。電容器的估計壽命用下述公式表示：其中，L0表示最高工作溫度下的壽命，Tmax 表示最高工作溫度，Ta表示實際環境溫度。由此可見，如果環境溫度每升高10，電容器壽命將下降一倍！溫度對元器件的影響溫度對電容器的影響主要是每升高10，使用時間就要下降一半，絕緣材料的性能也下降。溫度的升高會導致電阻器的使用功率下降。如碳膜電阻，當環境溫度為40時，允許的使用功率為標稱值的100%

4、；環境溫度增到100時，允許使用功率僅為標稱值20%。又如RJ-0.125W金屬膜電阻，環境溫度為70 時，允許使用功率僅為標稱值的20%。溫度的變化對阻值大小有一定的影響，溫度每升高或降低10，電阻值大約要變化1%。應力的定義當材料在外力作用下不能產生位移時，它的幾何形狀和尺寸將發生變化，這種形變稱為應變（Strain）。材料發生形變時內部產生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力，定義單位面積上的這種反作用力為應力（Stress）。或物體由于外因(受力、濕度變化等)而變形時，在物體內各部分之間產生相互作用的內力，以抵抗這種外因的作用，并力圖使物體從變形后的位置回復到變形前的位置。 應力會隨

5、著外力的增加而增長，對于某一種材料，應力的增長是有限度的，超過這一限度，材料就要破壞。對某種材料來說，應力可能達到的這個限度稱為該種材料的極限應力。極限應力值要通過材料的力學試驗來測定。將測定的極限應力作適當降低，規定出材料能安全工作的應力最大值，這就是許用應力。材料要想安全使用，在使用時其內的應力應低于它的極限應力，否則材料就會在使用時發生破壞。 有些材料在工作時，其所受的外力不隨時間而變化，這時其內部的應力大小不變，稱為靜應力；還有一些材料，其所受的外力隨時間呈周期性變化，這時內部的應力也隨時間呈周期性變化，稱為交變應力。材料在交變應力作用下發生的破壞稱為疲勞破壞。通常材料承受的交變應力遠

6、小于其靜載下的強度極限時，破壞就可能發生。另外材料會由于截面尺寸改變而引起應力的局部增大，這種現象稱為應力集中。對于組織均勻的脆性材料，應力集中將大大降低構件的強度，這在構件的設計時應特別注意。 環境應力是指外界各種環境對產品的破壞力，如產品在85 下工作受到的應力，比在25 下工作受到的應力大；在高應力下工作，產品失效的可能性就大大增加了。快速的溫差變化，寬范圍的溫差、強烈的震動、沖擊都是環境應力的表現形式。環境試驗目的1 觀察產品在各種環境下的適應性和耐受性2 排除早期失效提高產品的質量3 為失效分析提供驗證數據和有效的信息4 為壽命試驗和加速壽命試驗提供試驗手段環境試驗的方法：A：低溫。

7、B：高溫。C：恒定濕熱。D：交變濕熱。E：沖撞（沖擊、碰撞、傾跌、自由跌落）。環境試驗的意義確定產品在各種環境條件下工作或儲存時的可靠性，為設計、生產、使用提供有用的信息。充分暴露產品的潛在缺陷，為產品的改進、減少維修費用及保障費用提供信息。確認是否符合產品交收的可靠性定量要求。發現-分析-糾正的循環過程，不斷提高產品質量。環境試驗的應用范圍(1) 產品的設計定型(型式)試驗(2) 可靠性增長試驗(3) 用于生產檢查試驗(4) 用于產品的驗收試驗(5) 可靠性壽命試驗(6) 研究性試驗和驗證試驗(7) 篩選試驗環境試驗的試驗順序電子電工產品的環境試驗方法很多，這就有一個試驗順序的問題。所謂試驗

8、順序，是指對同一產品進行二種或二種以上的單因素人工模擬試驗時，應先進行什么試驗，后進行什么試驗。試驗順序通常對試驗結果是有影響的，如果選擇不當會造成試驗結果不真實，甚至造成試驗中斷，所以必須合理的確定試驗順序。參照GJB150.1的附錄A“環境試驗順序表” (1) 根據試驗目的來確定試驗順序(2)根據實際遇到的環境因素來確定試驗順序(3)根據能對產品產生最大的影響來確定試驗順序(4)根據試驗的經費和時間確定試驗順序試驗順序對產品的影響濕熱試驗后低溫試驗 濕度試驗會對產品的縫隙存有水，低溫結冰時會擴大縫隙。振動與濕度的關系 振動導致兩種材料的結合縫隙擴大，濕熱試驗水汽更容易進入。濕熱試驗后溫度循

9、環的影響 濕熱后殘存的水汽在溫度循環加點工作中，容易形成電解，導致離子遷移。溫度應力對產品的影響溫度應力對產品的影響溫度應力對產品的影響塑料封裝高溫離層(爆米花)現象 表貼器件（SMD）在經過再流焊后容易發生失效，失效現象常表現為開路、半開路或時好時壞，失效原因是封裝塑料發生熱開裂（這種裂縫發生在內部，用顯微鏡進行外觀檢查時也不可能發現）。其失效機理是：因表貼器件芯片外面包封的塑料很薄，很少，外部的潮氣容易浸入內部。表貼工藝（SMT）是將器件整體加熱而不是只對管腿加熱（例如：波峰焊、烙鐵焊），并且加熱時間長（一般215240，時間12分鐘）。當封裝體內有潮氣，表貼再流焊時，潮氣受熱膨脹（水分子

10、體積可擴大40倍），造成封裝塑料開裂。開裂的發生與塑料體內含濕量、芯片尺寸、塑料包封的厚度，管腳引線與塑料的粘合狀況以及再流焊時受到的溫度沖擊等因素有關。濕度對產品的影響（1）物理性能的變化。潮濕環境可以引起材料的機械性能和化學性能的變化，如體積膨脹、機械強度降低等。由于吸潮，使密封產品的密封性降低或遭破壞、產品表面涂敷層剝落、產品標記模糊不等。（2）電性能變化。由于凝露和吸附作用，使絕緣材料的表面絕緣電阻下降。另外，由于水分的吸收和擴散（滲透）作用，使絕緣材料的體積電阻下降，損耗角增大，從而產生漏電流。對于整機設備，將會導致靈敏度降低、頻率漂移等。（3）腐蝕作用。濕熱試驗一般不能作為腐蝕試驗。濕熱的腐蝕作用是由于空氣中含有少量的酸、堿性雜質，或由于產品表面附著如焊渣、汗漬等污染物質而引起間接的化學和電化學腐蝕作用。機械沖擊和振動對產品的影響可靠性設計目的可靠性設計是為了在設計、生產、使用過程中挖掘和確定隱患(和薄弱環節)，并采取設計預防和設計改進措施，有效地消除隱患。從而形成產品的固有可靠性。產品可靠性的三個階段： 1、設計階段：重視可靠性增長試驗、確定和暴露薄弱環節