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可靠性试验分类(二)

发布日期:2012-03-31 09:52:54

23按试验方法分类

从广义上来说,凡属与可靠性有关的试验都属于可靠性试验。例如,筛选试验、质量认证试验、产品的交收验收试验、产品的质量检验等等。本节可靠性试验分类,指专门用来评价产品可靠性特征量或用来确定产品失效模式而作的各类试验。这些试验主要有寿命试验评价鉴定试验、环境适应性试验等。它们所包含的内容如图1所示。

可靠性试验分类

寿命试验是评价分析产品寿命特征的试验,通过寿命试验可以了解产品寿命分布的统计规律,以作为可靠性分析的基础,作为制定筛选条件和改进产品质量的依据。寿命试验可分为贮存寿命试验、工作寿命试验、加速寿命试验等。按照截尾方式分,还有定时截尾,定数截尾和非截尾试验等。

贮存寿命试验产品在规定的环境条件下进行非工作状态时存放试验,叫做贮存试验。通过贮存试验可以了解产品在特定环境条件下的贮存可靠性。有些产品生产出来之后,不一定立即交付使用,而是先在仓库里贮存一段时间。在贮存期间内,其参数变化规律如何,能不能保持原有的可靠性指标,贮存期有多长等,这些问题郁需要经过贮存试验才能搞清楚。贮存条件可以根据产品的作用要求而设置。通常有室内,棚下、露天、坑道等。贮存试验时,样品处于非工作状态。失效率较低,通常要选择较多的样品作较长期的观察测量,才能对产品可靠性作出比较好的预计和评价。还有一种贮存试验是属于加速试验,例如高温贮存等。

工作寿命试验对产品在规定的条件下作加负荷的试验,叫做工作寿命试验,工作寿命试验分为连续工作寿命间断工作寿命试验。

连续工作寿命试验是传统的寿命试验方法、它本身又分为静态和动态两种试验。

静态试验就是加最大直流额定负荷的寿命试验。这种试验的优点是设备简单,但比较耗时费资。

动态试验是模拟产品实际工作状态的一项试验,例如集成电路在规定负荷、信号源情况下所作的寿命试验,开关晶体管的脉冲寿命试验等,都是动态试验。动态试验由于试验条件与产品的实际工作状态非常接近,所以它的准确性比静态试验好。动态试验的设备比较复杂,费用较高。仅在某些必要的场合下才采用,一般仍以静态试验为主。但在国外,对集成电路等器件都规定要作静态和动态两种试验。

间断工作寿命试验是使样品周期性地处于工作和断开状态的试验。例如,用来评价大功率器件对内部温度剧变和电应力突变能力的试验,就是间断工作寿命试验。

加速寿命试验是由于长期寿命试验需要较长的时间,为了缩短时间、节省样品与费用、快速地评价产品的可靠性,就需要作加速寿命试验。加速寿命试验是在既不改变产品的失效机理又不增加新的失效因子的前提下,提高试验应力,加速产品失效进程的一种试验方法。根据加速寿命试验的结果,可以预测产品在正常应力下的寿命特征。按照试验应力的不同施加方式,加速寿命试验可以分为“恒定应力加速寿命试验”、“步进应力加速寿命试验”和“序进应力加速寿命试验”等。

研制和生产单位最为关心的问题是产品定型生产后,产品的可靠性和长期工作寿命,寿命试验作为评价产品的使用时间是非常必要的。

评价鉴定试验包括对产品选择的比对试验、产品的质量认证试验、交收验收试验(失效率试验)。失效率试验是可以确定一定失效率的期间内进行的试验,常被用于交收试验和质量认证。

截尾试验和非试尾试验    试验一直进行到全部试验样品都失效才截止的试验,称为非截尾试验;试验进行到规定的时间就截止的试验,称为定时截尾试验,试验进行到规定失效数就截止的试验,称为定数截尾试验。根据试验过程中失效样品是否可以替换的情况,还可分为有替换试验和无替换试验。

环境适应性试验  包括现场使用试验、天然暴露试验和人工模拟试验等

24型式试验(验证试验、定型试验)

型式试验在产品研制和开发阶段同步或后期进行,试验目的是考核研制的产品在满足技术指标情况下对各种环境条件的适应性。为生产的产品取得相应质量许可作准备。

型式试验应尽量涵盖环境试验的内容。在开发阶段对元器件、PCB板、连接器等易产生问题的部件要通过试验做到心中有数,生产过程中的部分试验(如焊接温度、焊接时间、固化温度、固化时间、静电防护),成品阶段的产品环境适应性。

25例行试验

例行试验在产品稳定生产的过程中进行,分批次的例行试验,定期的例行试验,试验内容以高低温、温循、温冲、湿热为主。可以对产品也可对半成品、组件、或关键件进行试验

26 其他试验(在实际工作中常发生)

在用户的使用中往往会提出比某一项原定技术指标更高要求的使用条件,因此必须进行超额使用的试验。例如230℃、10秒的耐焊接热元器件,能否在260℃、6秒的条件下使用。

27 可靠性试验的新发展(简介)

统计过程控制体系(Statistical Process Control Systems)

工序能力指数Cpk

长期以来传统常规质量控制的方法是: 生产厂家的质量控制和用户对元器件产品质量通常采用事后检验评价的方法,方法可分为以下3类:

(1)              批接收抽样检验,检验该批产品是否满足产品规范要求。

(2)              可靠性寿命试验,评价产品的可靠性水平。

(3)              从现场收集并积累使用寿命数据,评价相应产品的使用质量和可靠性。

传统方法的适用性和存在的问题:

(1)          批试验方法,适用于成品的检验试验,作为批次性产品的检验、接收, 是常规不可缺少的质量检验方法。在产品质量总体水平不高时,批次性的检验可明显反映不同批次产品的质量差别。但产品质量水平达到每一批都能通过批抽样检验时,生产方已无法区别不同批次之间必然存在的质量差别,采购方也无法确定哪个生产厂家的产品质量更高。

(2)              寿命试验方法,在产品可靠性水平不高时,试验所要求的元件小时数少,比如5级6级以下,此时寿命试验还是经济可行的。但产品质量水平较高时,所需样品数太多,试验成本过高。

(3)              数据累计评价方法,适用于成熟批量产品在一段时间内评估使用阶段(t>0)的可靠性,要求有稳定可靠的数据来源。但这种方法存在“滞后性”,对生产质量的实时控制不能发挥重要的作用。

    由于传统方法在现代生产中存在的问题,因此迫使人们寻找新的质量控制方法,Cpk/SPC控制方法就是90年代电子工业借鉴机械工业而发展起来的新的质量控制方法。国际上,电子工业生产应用Cpk/SPC技术最具代表性的是美国的Motorola公司,在生产过程中大量采用Cpk/SPC控制技术应用于常规的产品测试和质量控制,同时要求供货方在提供产品时,也能提供SPC、Cpk数据。

降低产品成本的需求

传统的产品质量检验方法,有赖于最终产品的检验和筛选,这种检验策略是一种事后检验,只有不合格品产生后才能检验出来,往往造成浪费和材料成本增加。尽管生产厂在生产过程中,也以不同的方式对半成品进行质量检验,但通常是厂家自定的定性检验或不规范的检验,不能很好地控制生产过程的质量水平、不能定量控制最终产品的不合格品率。

而建立一种避免浪费、减少不合格品产生的预防性质量控制策略是更为有效的质量控制方法。Cpk/SPC即是一种通过收集过程信息并分析,对生产过程本身进行控制,达到最终不合格频率能够定量控制的一种技术手段。

使用的标准:

国内:

²       在ISO9000以及QS9000系列标准中提出了在生产控制中应用SPC技术的要求。

²       GJB 3014-97 《电子元器件统计过程控制体系》

²       GB 4091-2001《常规控制图》(ISO 8258:1991)

²       GB 4091.1~4091.9-83《常规控制图》

²       GB 4886-85 《带警戒限的均值控制图》

²       GB 6381-86 《通用控制图》

²       GB 4887-85 《计数型累积和图》

国外:

²       EIA-557-A 《Statistical Process Control Systems》,1996

²       EIA-557-1《Guidance for the Selection of Critical Manufacturing Operations for Use in Implemention an SPC System for Passive Components》,1991

标准规定了在生产中建立Cpk评价和SPC控制体系的要求,并给出了SPC控制所用的常规控制图要求。