CN104459408A - 用加大温度应力的加速寿命试验验证产品可靠性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用加大温度应力的加速寿命试验验证产品可靠性的方法，首先确定加大温度应力试验中的起始温度，然后确定温度加速因子和加大温度应力试验的单套样品试验时间，进而计算失效样本数，最后进行加大温度应力的可靠性验证试验，统计样品的故障数，比较故障数和失效样本数，就能完成试验。本发明能够在不改变故障模式和故障机理的条件下，缩短试验时间，节约试验经费和人力的支出，能够较准确验证产品平均故障间隔时间实际水平。

Description

用加大温度应力的加速寿命试验验证产品可靠性的方法

技术领域

本发明涉及仅受温度影响的电子产品的可靠性验证，可以在花费较少时间和较少样本数量的情况下，得到置信度水平较高的试验数据，是一种验证该类产品平均故障间隔时间(MTBF)实际水平的方法。

背景技术

目前，产品的可靠性指标验证一般是通过可靠性试验来进行。传统的可靠性试验是用代表性的产品在规定条件下所作的试验，而规定条件是指产品工作时正常的应力条件。在整个试验过程中，产品的负载和使用均在正常工作应力下运行，根据对试验结果统计，产品的试验累计时间和故障数量来判定产品可靠性是否达到指标要求。

近年来，随着元器件水平的迅速提高，高可靠、长寿命的产品越来越多，特别是当电子产品的可靠性数据样本很少，无法确定其寿命分布时，即使解决了分布类型的问题，也还存在着相关分析结果置信度的问题，而且对于大型、复杂的电子产品来说，在正常应力水平下进行传统的可靠性试验，试验周期过长，试验费用高，耗费时间较长，已不能满足实际需要。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用加大温度应力的加速寿命试验验证产品可靠性的方法，可以解决某些高可靠电子设备可靠性指标的快速评估问题，旨在缩短试验时间，在不改变故障模式和故障机理的条件下，用加大温度应力的方法进行的可靠性指标验证试验。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤1、将一套试验样品放入高低温箱加电工作，温箱的温度从T₀开始，T₀为GJB899A-2009中规定的可靠性试验起始温度，按5℃步进值进行升温，到达下一个温度点，加电工作15分钟后，进行检测，如果试验样本没有出现失效，继续按照5℃步进值进行升温加电检测，直至试验样品出现失效，记录此时的温度值，记为T_b，记上一个温度点为T_a，将温度恢复至上一个温度点T_a，样品如果恢复正常，继续将温度升至T_c＝T_b+5℃，进行加电检测，试验样品又出现失效，此时将温度再次回复到T_a，样品又恢复正常，则选择T_a作为加速应力试验中的起始温度；

步骤2、将步骤1中确定的T₀和T_a代入Arrhenius模型得出温度加速因子AF，其中：为常数，E为活化能，值为11eV，B为波氏常数，值为0.00008623eV/K；

步骤3、确定加大温度应力试验的单套样品试验时间n为总的样本数，T为未施加加速应力的可靠性试验时间；

步骤4、将步骤3中的参数代入公式中，得到相应的失效样本数r，其中α为试验规定的置信度；

步骤5、将n套试验样本在T_a下同时进行加电工作；按照定时截尾试验方案进行试验，试验时间为t，试验过程中不对失效样品进行替换，电应力保持正常应力；试验结束后统计样品的故障数r′；

步骤6、比较r′和r，如果在试验时间t内故障数r′≤r，那么能够证明受试设备的可靠性满足指标要求；反之，如果故障数r′＞r，那么无法证明受试设备可靠性达到指标要求。

本发明的有益效果是：可以实现仅受温度影响的电子产品的可靠性验证，可采用本方法替代传统的可靠性指标验证方法，在不改变故障模式和故障机理的条件下，缩短试验时间，节约试验经费和人力的支出，是一种能够较准确验证产品平均故障间隔时间(MTBF)实际水平的可行方法。

附图说明

图1是本发明加大温度应力试验起始温度T_a的确认示意图；

图2是本发明加大温度应力试验流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明包括以下步骤：

步骤1、确定加大温度应力试验中的起始温度。将一套试验样品放入高低温箱加电工作，温箱的温度从T₀开始，T₀为GJB 899A-2009中规定的可靠性试验起始温度，按5℃步进值进行升温，到达下一个温度点，加电工作15分钟后，进行检测，如果试验样本没有出现失效，继续按照5℃步进值进行升温加电检测，直至试验样品出现失效，记录此时的温度值，记为T_b，记上一个温度点为T_a，将温度恢复至上一个温度点T_a，样品如果恢复正常，继续将温度升至T_c＝T_b+5℃，进行加电检测，试验样品又出现失效，此时将温度再次回复到T_a，样品又恢复正常，则选择T_a作为加速应力试验中的起始温度。

步骤2、确定温度加速因子AF。将步骤1中确定的T₀和T_a，代入Arrhenius模型得出温度加速因子AF，其中：为常数，E为活化能，值为11eV，B为波氏常数，值为0.00008623eV/K。

步骤3、确定加大温度应力试验的单套样品试验时间t。n为总的样本数，T为未施加加速应力的可靠性试验时间。

步骤4、确定判定的标准，即失效样本数r。将步骤3中的参数代入公式中，得到相应的r值。其中α为试验规定的置信度。

步骤5、进行加大温度应力的可靠性验证试验，统计样品的故障数r′。将n套试验样本，在T_a下同时进行加电工作。按照定时截尾试验方案进行试验，试验时间为t，试验过程中不对失效样品进行替换，电应力保持正常应力。试验结束后统计样品的故障数r′。

步骤6、比较r′和r，如果在试验时间t内故障数r′≤r，那么能够证明受试设备的可靠性满足指标要求；反之，如果故障数r′＞r，那么无法证明受试设备可靠性达到指标要求。

本实施例用于对已经通过传统可靠性试验验证可靠性指标的某地面固定电子产品，进行温度应力加速寿命试验，以验证本发明的方法。此地面固定产品最低可接受值MTBF不低于6000小时，MTBF检验下限θ₁＝6000，MTBF检验上限θ₀＝21056，鉴别比d＝3.5，正常应力下进行的试验时间T选1.1θ₁，T＝6600小时，热工作温度为40℃，工作期间无位移。

根据本发明，其实施过程如下：

确定加大温度应力试验的起始温度T_a，见图1。将试验样品放入高低温工作箱内。温箱起始温度为T₀＝40℃，按步进值5℃进行升温至45℃，对样品进行加电，工作15分钟后，进行检测，结果工作正常，样品未出现失效。继续进行升温、工作和测试，直到温度达到75℃时，样品出现通信接收有漏组现象，则记录T_b＝75℃。将温度恢复到上一个温度点70℃，加电后工作正常。再将温度升至T_c＝80℃，样品又出现故障，将温度回降到70℃，加电后工作又恢复正常。则记录T_a＝70℃，确定加大温度应力试验起始温度值为70℃。

确定温度加速因子AF。将T₀、T_a的代入Arrhenius模型中，求得加速因子AF≈4。

确定加大温度应力试验的单套样品试验时间t。T＝6600小时，加速因子AF＝4，试验样品n＝5，将T和AF，n值代入确定t为330小时。

确定判定的标准，失效样本数r。置信度α规定为90％，将所有参数代入公式 $2\mathrm{nt}={\mathrm{\χ}}_{\mathrm{\α}}^2(2r+1)$ 中，得到r≈3。

5套样品同时施加应力，电应力的上限电压为242V，额定电压为220V，下限电压为187V，T_a＝70℃，采用GJB899A-2009可靠性鉴定和验收试验中定时截尾试验方案号21进行试验。试验结束共出现r′＝3次故障。

比较r′和r，得出r′≤r。即本发明验证结果与传统可靠性试验验证结果相同，某地面固定电子产品可靠性满足指标要求。

Claims (1)

1.一种用加大温度应力的加速寿命试验验证产品可靠性的方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤1、将一套试验样品放入高低温箱加电工作，温箱的温度从T₀开始，T₀为GJB899A-2009中规定的可靠性试验起始温度，按5℃步进值进行升温，到达下一个温度点，加电工作15分钟后，进行检测，如果试验样本没有出现失效，继续按照5℃步进值进行升温加电检测，直至试验样品出现失效，记录此时的温度值，记为T_b，记上一个温度点为T_a，将温度恢复至上一个温度点T_a，样品如果恢复正常，继续将温度升至T_c＝T_b+5℃，进行加电检测，试验样品又出现失效，此时将温度再次回复到T_a，样品又恢复正常，则选择T_a作为加速应力试验中的起始温度；

步骤2、将步骤1中确定的T₀和T_a代入Arrhenius模型得出温度加速因子AF，其中：为常数，E为活化能，值为11eV，B为波氏常数，值为0.00008623eV/K；

步骤3、确定加大温度应力试验的单套样品试验时间n为总的样本数，T为未施加加速应力的可靠性试验时间；

步骤4、将步骤3中的参数代入公式中，得到相应的失效样本数r，其中α为试验规定的置信度；

步骤5、将n套试验样本在T_a下同时进行加电工作；按照定时截尾试验方案进行试验，试验时间为t，试验过程中不对失效样品进行替换，电应力保持正常应力；试验结束后统计样品的故障数r′；

步骤6、比较r′和r，如果在试验时间t内故障数r′≤r，那么能够证明受试设备的可靠性满足指标要求；反之，如果故障数r′＞r，那么无法证明受试设备可靠性达到指标要求。