转化路径:从需求到试验条件的逻辑推演
将可靠性需求转化为试验条件是一个系统性的分析、推导和决策过程,核心步骤如下:
明确验证目标:
验证对象: 是整机、子系统、还是关键元器件?
验证目的: 是设计定型验证、批产一致性验证、工艺变更评估、供应商准入、还是失效分析?
量化目标: 需要验证的具体可靠性指标是什么? (R(t), MTBF, MTTF, 寿命等)。
置信水平: 对试验结果可信度的要求(如 90% 置信度)。置信度越高,所需样本量越大或试验时间越长。
深入分析任务与环境剖面:
类型: 稳态、循环、随机、瞬态?
量级: 最大值、最小值、平均值、变化范围?
持续时间/频率: 暴露时间占总寿命的比例?循环次数?冲击次数?
组合: 哪些应力会同时或顺序作用于产品?(如高温+高湿+振动)。
识别关键应力: 从任务剖面和环境剖面中,识别出对产品可靠性影响最大的应力类型(如高温、温度循环、特定频段的振动、高湿、电过应力等)。分析每种应力的:
建立寿命剖面模型: 将整个生命周期内的应力暴露情况整合成一个时间线模型。
选择合适的试验类型:
HALT: 在产品开发阶段,通过施加步进增大的综合应力(温度+振动+电应力等),快速暴露设计薄弱点和工作/破坏极限。目的是改进设计,发现缺陷,而非验证定量可靠性指标。
HASS: 在批产阶段,基于 HALT 发现的极限,制定筛选条件,快速剔除制造缺陷。是 ESS 的强化版。
正常寿命试验: 在预期使用条件或略高于使用条件(无加速)下进行,直接验证寿命或可靠度。时间长,成本高,常用于最终验证或低风险产品。
加速寿命试验 (ALT): 核心方法!通过施加高于正常使用水平的应力(但需保证失效机理不变),加速产品失效过程,在较短时间内预测正常使用条件下的寿命或可靠度。关键在于确定加速模型和加速因子。
寿命试验:
环境应力筛选 (ESS): 对批产产品施加环境应力(如快速温变、随机振动),剔除具有潜在制造缺陷的早期失效产品,提高出厂产品的可靠性。目的不是验证固有可靠性,而是剔除制造缺陷。
高加速寿命试验 (HALT) / 高加速应力筛选 (HASS):
可靠性增长试验 (RGT): 在产品开发过程中,通过“试验-分析-改进(TAAF)”循环,有计划地激发故障、分析原因、实施改进,逐步提高产品可靠性水平。试验条件通常基于任务/环境剖面或 HALT 结果制定。
耐久性试验: 侧重于验证产品在长期使用或反复工作循环下的机械磨损、疲劳寿命等,常通过模拟实际工作循环进行(如开关次数、转动圈数、行驶里程)。
特定失效机理试验: 针对已知或可能存在的特定失效模式(如腐蚀、电迁移、锡须、蠕变)设计的专项试验。
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