【正文】 1 可靠性篩選及環(huán)境試驗(yàn)技術(shù) DQAQTR Jaccky Zang 20221210 2 一、概述 國(guó)外： 40年代重視可靠性 50年代調(diào)查分析，統(tǒng)計(jì)試驗(yàn) 60年代失效分析，強(qiáng)調(diào)環(huán)境試驗(yàn)的重要性 70年代可靠性工程 國(guó)內(nèi)： 50年代建立環(huán)境適應(yīng)性實(shí)驗(yàn)基地 60年代提出可靠性問(wèn)題 70年代開展可靠性研究 80年代以后可靠性保證、管理、系統(tǒng)工程 78年電視機(jī)的 MTBF300~500小時(shí)，年返修率 95% 從可靠性的發(fā)展歷史看可靠性是戰(zhàn)爭(zhēng)的產(chǎn)物；是產(chǎn)品的重要指 標(biāo)；是企業(yè)的命脈。 可靠性工作的發(fā)展 3 一、概述 可靠性的兩種思路及產(chǎn)生的原因 1. 通過(guò)強(qiáng)化試驗(yàn)保證產(chǎn)品的可靠性 2. 從失效機(jī)理控制入手保證產(chǎn)品的可靠性 不要割裂的看這兩種思路 可靠性發(fā)展的歷史 4 一、概述 環(huán)境試驗(yàn)?zāi)康? 1. 考核產(chǎn)品在各種環(huán)境條件下的適應(yīng)性和耐受性 2. 排除早期失效提高產(chǎn)品的質(zhì)量 3. 為失效分析提供驗(yàn)證數(shù)據(jù)和有效的信息 4. 為壽命試驗(yàn)和加速壽命試驗(yàn)提供試驗(yàn)手段 環(huán)境試驗(yàn)的目的和意義 5 一、概述 環(huán)境試驗(yàn)意義 1. 確定產(chǎn)品在各種環(huán)境條件下工作或貯存時(shí)的可靠性，為設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用提供有用的信息。 2. 充分暴露產(chǎn)品的潛在缺陷，為產(chǎn)品的改進(jìn)、減少維修費(fèi)用及保障費(fèi)用提供信息。 3. 確認(rèn)是否符合產(chǎn)品交收的可靠性定量要求。 4. 發(fā)現(xiàn) —分析 —糾正的循環(huán)過(guò)程，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量。 環(huán)境試驗(yàn)的目的和意義 6 一、概述 應(yīng)用范圍 （ 1）產(chǎn)品的設(shè)計(jì)定型（型式）驗(yàn)證試驗(yàn) （ 2）可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn) （ 3）用于生產(chǎn)檢查的試驗(yàn)（例行試驗(yàn)） （ 4）用于產(chǎn)品的驗(yàn)收試驗(yàn) （ 5）可靠性壽命試驗(yàn) （ 6）研究性試驗(yàn)和失效分析驗(yàn)證 （ 7）環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)（ ESS和 HASS） （ 8）產(chǎn)品的極限應(yīng)力試驗(yàn)（ RET和 HALT） 環(huán)境試驗(yàn)的應(yīng)用 7 一、概述 環(huán)境試驗(yàn)類型 環(huán)境試驗(yàn)共有約 25~30種試驗(yàn)類型 環(huán)境試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn) 試驗(yàn)類別 人工模擬試驗(yàn) 單因素試驗(yàn) 綜合試驗(yàn) 組合試驗(yàn) 氣候條件 高低溫、濕度、氣壓、風(fēng)雨、冰霜 機(jī)械條件 沖擊、碰撞、振動(dòng)、搖擺、噪聲、恒加速度、跌落 生物條件 霉菌、有害生物、海洋生物 輻射條件 太陽(yáng)輻射、電磁輻射、核輻射 化學(xué)活性物 硫化氫、二氧化硫、混合氣體、鹽霧、防爆試驗(yàn) 機(jī)械活性物 沙粒、沙塵 8 一、概述 環(huán)境試驗(yàn) 環(huán)境試驗(yàn)是檢驗(yàn)產(chǎn)品對(duì) 各種環(huán)境應(yīng)力的適應(yīng)性， 常用于快速暴露產(chǎn)品缺陷 的試驗(yàn)，是可靠性試驗(yàn)的 主要技術(shù)手段。 可靠性試驗(yàn) 可靠性試驗(yàn)是對(duì)產(chǎn) 品進(jìn)行評(píng)價(jià)、驗(yàn)證的 各種試驗(yàn)如增長(zhǎng)、篩 選、驗(yàn)收、鑒定、統(tǒng) 計(jì)等。 環(huán)境試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn) 環(huán)境試驗(yàn) 功能適應(yīng)性試驗(yàn) 極限試驗(yàn) 結(jié)構(gòu)完好性試驗(yàn) 可靠性試驗(yàn) 工程試驗(yàn) 統(tǒng)計(jì)試驗(yàn) 環(huán)境應(yīng)力篩選 可靠性增長(zhǎng) 可靠性鑒定 可靠性驗(yàn)收 暴露缺陷 產(chǎn)品驗(yàn)證 9 一、概述 功能適應(yīng)性試驗(yàn) 當(dāng)產(chǎn)品在使用環(huán)境條件下極限應(yīng)力水平已知時(shí)，給試樣施加在使用中的一個(gè)或幾個(gè)環(huán)境因素的極限應(yīng)力，檢驗(yàn)產(chǎn)品的機(jī)械、電氣特性。要求產(chǎn)品的工作狀態(tài)不變，性能參數(shù)不超差。 環(huán)境試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn) 返回 10 一、概述 極限試驗(yàn) 不斷增加某一個(gè)或某幾個(gè)環(huán)境應(yīng)力的水平，直至試樣失效為止，但失效模式不變。比較在正常使用時(shí)相應(yīng)的環(huán)境因素的應(yīng)力水平，用于確定產(chǎn)品正常使用的安全余度和允許使用最大環(huán)境應(yīng)力范圍。 環(huán)境試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn) 返回 11 一、概述 結(jié)構(gòu)完好性試驗(yàn) 在產(chǎn)品使用環(huán)境條件下極限應(yīng)力水平已知時(shí)，給試驗(yàn)樣品施加該應(yīng)力，考核產(chǎn)品能否承受這樣大的應(yīng)力水平，而結(jié)構(gòu)不發(fā)生損壞；或者考核產(chǎn)品在低于正常使用極限應(yīng)力的應(yīng)力水平下使用的潛在能力，驗(yàn)證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是否已經(jīng)達(dá)到最低的安全余度要求。這種試驗(yàn)要求試樣在試驗(yàn)中或應(yīng)力去掉后結(jié)構(gòu)完好，電氣、機(jī)械性能正常，不允許有結(jié)構(gòu)失效或潛在的結(jié)構(gòu)失效現(xiàn)象。 環(huán)境試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn) 返回 12 一、概述 篩選試驗(yàn)的目的 通過(guò)檢驗(yàn)剔除不合格的或有可能早期失效的產(chǎn)品，消除在早期失效期發(fā)生的產(chǎn)品缺陷及不良問(wèn)題，提高產(chǎn)品的使用可靠性。 篩選試驗(yàn)的內(nèi)容 常規(guī)條件篩選試驗(yàn)、老化篩選試驗(yàn)或環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)（包括機(jī)械應(yīng)力、電應(yīng)力、熱應(yīng)力、嚴(yán)寒等）。 篩選試驗(yàn)的方法 規(guī)定條件下的目視檢查、功能測(cè)量、參數(shù)檢測(cè)、密封性檢查等。 篩選試驗(yàn) 返回 13 一、概述 可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)的定義 通過(guò)試驗(yàn)逐步改正產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造中的缺陷，不斷提高產(chǎn)品可靠性的過(guò)程。 可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)的特點(diǎn) a. 針對(duì)產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行 b. 改進(jìn)后產(chǎn)品原來(lái)的薄弱環(huán)節(jié)不重現(xiàn)或出現(xiàn)率低于允許的水平 c. 驗(yàn)證條件與原故障發(fā)生的條件一致或更嚴(yán)酷 可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)的過(guò)程 可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn) 返回 （再）設(shè)計(jì) 故障發(fā)生 14 一、概述 鑒定試驗(yàn)的目的 是為了驗(yàn)證產(chǎn)品的可靠性，確定產(chǎn)品可靠性與設(shè)計(jì)要求可靠性的一致性，而不是在于暴露產(chǎn)品的可靠性缺陷，同時(shí)鑒定試驗(yàn)在很大程度上可作為產(chǎn)品定型試驗(yàn)。 可靠性鑒定試驗(yàn)方案和試驗(yàn)內(nèi)容主要是由承制方制定。 鑒定試驗(yàn) 返回 15 一、概述 驗(yàn)收試驗(yàn)的目的 確定產(chǎn)品是否符合規(guī)定的可靠性要求。 驗(yàn)收試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品的要求 用已交付產(chǎn)品或可交付的產(chǎn)品。 驗(yàn)收試驗(yàn)的前期工作 在系統(tǒng)或設(shè)備的可靠性驗(yàn)收試驗(yàn)開始以前，必須對(duì)元器件、零部件及設(shè)備完成環(huán)境試驗(yàn)。 驗(yàn)收試驗(yàn) 返回 16 一、概述 環(huán)境試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn) 1. 目的不同 2. 可靠性試驗(yàn)過(guò)程可以不加任何環(huán)境應(yīng)力 3. 環(huán)境試驗(yàn)可以不考慮試驗(yàn)的樣本量和抽樣數(shù)量 4. 環(huán)境試驗(yàn)可以確定產(chǎn)品的極限應(yīng)力 5. 通過(guò)提高環(huán)境應(yīng)力對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加速試驗(yàn) 6. 可靠性試驗(yàn)主要通過(guò)統(tǒng)計(jì)計(jì)算評(píng)價(jià)產(chǎn)品的可靠度。環(huán)境試驗(yàn)主要用于快速暴露各種環(huán)境條件下產(chǎn)品的缺陷。 環(huán)境試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn) 17 一、概述 環(huán)境試驗(yàn)的發(fā)展歷程 1. 從模擬自然環(huán)境到創(chuàng)造環(huán)境條件 2. 通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題到通過(guò)試驗(yàn)確定問(wèn)題和不出問(wèn)題 3. 單項(xiàng)試驗(yàn)向組合試驗(yàn)和綜合試驗(yàn)發(fā)展 4. 試驗(yàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)的運(yùn)用和評(píng)價(jià)方法的改變 5. 模擬試驗(yàn)方法（虛擬試驗(yàn)） 6. 提高試驗(yàn)的再現(xiàn)性，摸清試驗(yàn)與使用之間的關(guān)系 環(huán)境試驗(yàn)的發(fā)展 18 一、概述 環(huán)境試驗(yàn)方法的變化 1. 模擬自然環(huán)境的變化 2. 加強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn) 3. 針對(duì)失效機(jī)理進(jìn)行的環(huán)境試驗(yàn) 4. 由單項(xiàng)試驗(yàn)向組合試驗(yàn)、綜合試驗(yàn)發(fā)展 5. 環(huán)境試驗(yàn)與試驗(yàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)運(yùn)用 環(huán)境試驗(yàn)的發(fā)展 19 一、概述 環(huán)境試驗(yàn)時(shí)間的變化 1. 加大試驗(yàn)的環(huán)境應(yīng)力，縮短試驗(yàn)時(shí)間 2. 減少測(cè)量和試驗(yàn)作業(yè)工序所需的時(shí)間 3. 高精度測(cè)試與時(shí)間的關(guān)系 環(huán)境試驗(yàn)的發(fā)展 20 一、概述 高精度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù) 1. 加大試驗(yàn)應(yīng)力，縮短試驗(yàn)時(shí)間 2. 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)變化 3. 改變以往的失效判定方法 環(huán)境試驗(yàn)的發(fā)展 21 一、概述 環(huán)境應(yīng)力 就是指外界各種環(huán)境對(duì)產(chǎn)品的破壞力，如產(chǎn) 品在 85℃ 下工作受到的應(yīng)力，比在 25℃ 下工作 受到的應(yīng)力大；在高應(yīng)力下工作，產(chǎn)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(qiáng)烈的振 動(dòng)、沖擊都是環(huán)境應(yīng)力的表現(xiàn)形式。 基本知識(shí)和術(shù)語(yǔ) 22 一、概述 10℃ 規(guī)則 當(dāng)討論產(chǎn)品在不同環(huán)境下的使用壽命時(shí)，一般采用 “ 10℃ 規(guī)則 ” 的表達(dá)方式。即當(dāng)周圍環(huán)境溫度上升 10 ℃ 時(shí)，產(chǎn)品壽命就會(huì)減少一半；當(dāng)周圍環(huán)境溫度上升 20 ℃ 時(shí)，產(chǎn)品壽命就會(huì)減少到四分之一。這種規(guī)則可以說(shuō) 明溫度是如何影響產(chǎn)品壽命（失效）的。 電容器的估計(jì)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(shí)際環(huán)境溫度。由此可見，如果環(huán)境溫度每升高 10 ℃ ，電 容器壽命將下降一倍。 基本知識(shí)和術(shù)語(yǔ) 2 100 m a x TTL aL ???23 一、概述 環(huán)境試驗(yàn)的發(fā)展歷程 環(huán)境試驗(yàn)?zāi)康?、意義 應(yīng)用范圍 環(huán)境試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn)的不同 環(huán)境試驗(yàn)的基本概念 本章小結(jié) 24 二、環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 國(guó)標(biāo) GB242199 “電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程 總則 ” 國(guó)標(biāo) GB242295 “電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 術(shù)語(yǔ) ” 國(guó)標(biāo) ~.55為試驗(yàn)方法 國(guó)標(biāo) ~.25為試驗(yàn)導(dǎo)則 國(guó)標(biāo) GB/T 4796 “環(huán)境參數(shù)分類及其嚴(yán)酷程度分級(jí) ” 國(guó)軍標(biāo) ~25 “軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法 ” 國(guó)軍標(biāo) GJB ~87 “軍用通信設(shè)備通用技術(shù)條件環(huán)境試驗(yàn) 方法 ” 國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn) IEC68 美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn) MILSTD810 電子類環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 25 二、環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 國(guó)標(biāo)提供的 55種環(huán)境試驗(yàn)方法的其中 4種 ~89 試驗(yàn) A：低溫試驗(yàn)方法 ~89 試驗(yàn) B：高溫試驗(yàn)方法 ~93 試驗(yàn) Ca：恒定濕熱試驗(yàn)方法 ~93 試驗(yàn) Db：交變濕熱試驗(yàn)方法 國(guó)軍標(biāo)的部分環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) GJB ~86 軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法 總則 GJB ~86 軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法 高溫試驗(yàn) GJB ~86 軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法 低溫試驗(yàn) GJB ~86 軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法 溫度沖擊試驗(yàn) GJB ~86 軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法 溫度 高度試驗(yàn) GJB ~87 軍用通信設(shè)備通用技術(shù)條件 環(huán)境試驗(yàn)方法 電子類環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 26 二、環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 了解標(biāo)準(zhǔn) 1. 國(guó)標(biāo)（ GB242 1~ GJB360）與 IEC是設(shè)備和元器件的通用標(biāo)準(zhǔn)； 2. 軍標(biāo)（ GJB150、 MIL810）是設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)； 3. 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（ GB、 JIS、 BS）協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（ IPC）； 4. 企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是已經(jīng)過(guò)裁剪的，針對(duì)企業(yè)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)； 5. 標(biāo)準(zhǔn)中不能說(shuō)哪個(gè)更好、更有效的保證可靠性； 6. 一般來(lái)說(shuō)最嚴(yán)酷的環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是汽車工業(yè)和宇航企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn) 電子類環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 27 二、環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 國(guó)標(biāo)總則確定的字母意義 1. 組成本系列標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)方法用大寫字母命名（部分） A：低溫 B：高溫 C：恒定濕熱 D：交變濕熱 E：沖撞（例如沖擊和碰撞） 2. 系列標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)中的擴(kuò)充用小寫字母細(xì)分試驗(yàn) Ea：沖擊 Ec：傾跌 Eb：碰撞 Ed：自由跌落 國(guó)標(biāo)中試驗(yàn)方法和導(dǎo)則的意義 1. 導(dǎo)則可以看成某類試驗(yàn)的教科書，含有 “ 是什么，為什么 ” 2. 試驗(yàn)方法可以看作 “ 如何做、怎樣做 ” 的意思 電子類環(huán)境試驗(yàn)總則 28 二、環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 實(shí)驗(yàn)步驟 （ 1）預(yù)處理 ——為消除或部分消除試驗(yàn)樣品以前經(jīng)歷的各種效應(yīng)，在條件試驗(yàn)前對(duì)試驗(yàn)樣品所做的處理。 （ 2）初始檢測(cè) ——目的是保留試驗(yàn)前的技術(shù)參數(shù)，用于試驗(yàn)后的比較。 （ 2a）試驗(yàn)樣品在試驗(yàn)設(shè)備中的安裝（ G