【文章內(nèi)容簡介】 ——隨機(jī)振動(dòng)譜的面積，g 2 ()；　　　t—?jiǎng)訒r(shí)間，min。 隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力故障率計(jì)算 隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力的故障率計(jì)算式如下：　　　　λ D = [－L n (1SS)] / t (2311)式中：λ D —故障率，平均次／h； SS—篩選度；　　　t—時(shí)間，h。按照式(239)計(jì)算的篩選度和按照式(2311)計(jì)算的故障率數(shù)值見表235。表235 隨機(jī)振動(dòng)篩選度和故障率時(shí)間 加 速 度 均 方 根 值 (g)min 5 .007 .023 .045 .012 .104 .140 .178 .218 .260 .303 .346 .389 .431 .47810 .014 .045 .088 .140 .198 .260 .324 .389 .452 .514 .572 .627 .677 .72315 .021 .067 .129 .202 .282 .363 .444 .522 .595 .661 .720 .772 .816 .85420 .028 .088 .168 .260 .356 .452 .543 .626 .700 .764 .817 .861 .896 .92325 .035 .109 .206 .314 .424 .529 .625 .708 .778 .835 .880 .915 .941 .95930 .041 .129 .241 .363 .484 .595 .691 .772 .836 .885 .922 .948 .966 .97935 .048 .149 .275 .409 .538 .651 .746 .882 .878 .920 .949 .968 .981 .98940 .055 .168 .308 .452 .586 .700 .791 .860 .910 .944 .966 .981 .989 .99445 .061 .187 .339 .492 .629 .742 .829 .891 .933 .961 .978 .988 .994 .99750 .068 .205 .369 .529 .668 .778 .859 .915 .951 .973 .986 .993 .996 .998加速度功率譜 密度 g 2/Hz +3db/oct －3db/oct A1 A2 A3 頻率H Z 0 20 80 350 2022 隨機(jī)振動(dòng)譜示意55 .074 .224 .397 .563 .702 .809 .884 .938 .964 .981 .991 .996 .998 .99960 .081 .241 .424 .595 .734 .836 .905 .948 .973 .987 .994 .997 .999 λD .084 .276 .552 .903 隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力激發(fā)的故障模式或影響 隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力激發(fā)的故障模式或影響與正弦掃頻振動(dòng)應(yīng)力相同，但故障機(jī)理更複雜，發(fā)展故障的速度要比掃頻正弦振動(dòng)應(yīng)力快得多，這是由於隨機(jī)振動(dòng)能同時(shí)激勵(lì)許多共振點(diǎn)的作用結(jié)果。 篩選效果對比 溫度應(yīng)力對比 a) 對恒定高溫應(yīng)力的分析 恒定高溫篩選的篩選度與溫度增量、篩選時(shí)間密切相關(guān)，但其量值很小，由表231查得當(dāng)溫度增量為最大(80℃)、老煉篩選時(shí)間最長(200h)時(shí)。恒定高溫的故障率只與溫度增量有關(guān)，其值也很小，同樣從表231查得溫度增量最大(80℃)／h。即為了暴露1個(gè)缺陷，用溫度增量為80℃的恒定高溫進(jìn)行篩選平均需要42個(gè)小時(shí)。如果按有些產(chǎn)品以45℃(溫度增量為20℃)高溫進(jìn)行老煉篩選的話，需要平均老煉100小時(shí)才能暴露1個(gè)缺陷。因此可見，為了達(dá)到消除早期失效的目的，用恒定高溫的老煉篩選時(shí)間要很長，不僅篩選效率低下，而且有可能要影響產(chǎn)品的使用壽命。 故障率低和可能影響產(chǎn)品的使用壽命是恒定高溫篩選應(yīng)力的致命缺點(diǎn)。 b) 對溫度迴圈應(yīng)力的分析　　溫度迴圈應(yīng)力的篩選度與溫度範(fàn)圍、迴圈次數(shù)有關(guān)，並且與溫度變化速率關(guān)係最密切，即溫度升降速率越大，其篩選度也越大。由表232可查得溫度範(fàn)圍為180℃、迴圈次數(shù)為溫度變化速率為20℃/min時(shí)。歸一化後其故障率與溫度變化範(fàn)圍和溫度變化速率成正相關(guān)。由表233可查得,當(dāng)溫度變化範(fàn)圍為80℃、溫度變化速率為5℃/次/迴圈，～，～0.0577次/h之間。 因此，故障率高、篩選效率高、不會(huì)影響產(chǎn)品使用壽命是溫度迴圈應(yīng)力的特點(diǎn)。 c) 溫度應(yīng)力的比較 由上分析可知，溫度變化範(fàn)圍為80℃、溫度變化速率為5℃/min的溫度迴圈應(yīng)力的故障率是溫度增量為80℃的恒定高溫應(yīng)力的2倍多()。而且在工程上要實(shí)現(xiàn)前者比後者容易得多。溫度增量為80℃的恒定高溫應(yīng)力要讓產(chǎn)品經(jīng)受105℃（80＋25）高溫的相當(dāng)長時(shí)間的工作過程，平均42小時(shí)才能暴露1個(gè)故障。而溫度迴圈應(yīng)力，通常採用溫度交變試驗(yàn)箱，此類設(shè)備對溫度範(fàn)圍為80℃（由－35℃變化到＋45℃）、溫變速率為5℃/min的性能參數(shù)是最低的要求，輕易便可實(shí)現(xiàn)，此應(yīng)力可使產(chǎn)品平均篩選20小時(shí)便可以暴露1個(gè)故障，比恒定高溫應(yīng)力的篩選效率高很多。　　為了進(jìn)一步提高溫度迴圈應(yīng)力的篩選效率，可以通過提高溫度變化率的應(yīng)力參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。由表232可知，當(dāng)溫度範(fàn)圍仍為80℃、溫度變化速率由5℃/min提高到20℃/min時(shí)，次/，即平均5個(gè)小時(shí)便可以暴露1個(gè)缺陷。　　當(dāng)然，溫度交變試驗(yàn)箱要實(shí)現(xiàn)20℃/min的溫變速率，需要大幅度地增加升降溫系統(tǒng)的功率，甚至要在機(jī)械致冷的基礎(chǔ)上加裝液態(tài)氮致冷系統(tǒng)及其控制裝置。這需要增加投入。為了提高篩選效率、減少篩選對產(chǎn)品壽命的影響，提高溫變速率是最好的方法，為此而增加投入也是適宜的。 振動(dòng)應(yīng)力對比 一般說來，振動(dòng)應(yīng)力是定量環(huán)境應(yīng)力篩選方法才採用的應(yīng)力，它可以暴露溫度迴圈暴露不了的某些缺陷。據(jù)統(tǒng)計(jì)，對電子設(shè)備而言，溫度應(yīng)力平均可以暴露79％的缺陷，而振動(dòng)應(yīng)力平均可以暴露21％的缺陷。因此，振動(dòng)是不可缺少的篩選應(yīng)力。掃頻正弦振動(dòng)臺(tái)和隨機(jī)振動(dòng)臺(tái)都可以作為振動(dòng)環(huán)境應(yīng)力篩選的設(shè)備，但由表234和表235的資料可以比較它們的故障率(即篩選效率)?！　∥覀儼凑誈JB 1032《電子產(chǎn)品環(huán)境應(yīng)力篩選》標(biāo)準(zhǔn)要求的典型的隨機(jī)振動(dòng)譜()算得其加速度均方根值，取為7g；設(shè)持續(xù)時(shí)間為5min，查表2同樣設(shè)掃頻正弦振動(dòng)的加速度為7g、持續(xù)時(shí)間為5min，查表2兩種振動(dòng)應(yīng)力的故障率相差甚大，隨機(jī)振動(dòng)是掃頻振動(dòng)的33倍！幾種應(yīng)力的篩選度和故障率的對比見表236。表236 篩選應(yīng)力效果對比項(xiàng) 目 恒溫45℃ 恒溫105℃ 交變80℃5℃/min交變80℃20℃/min掃頻 7g5min隨機(jī) rms7g5/minSS 中等 高 λ D(1/h) H/次故障 100 42 5 2 ()影響壽命 較大 較大 基本不影響 不影響 不影響 不影響試驗(yàn)設(shè)備造價(jià) 低 低 較低 較高 低 較高　　當(dāng)然，只有隨機(jī)振動(dòng)控制設(shè)備和與之配套的電磁振動(dòng)臺(tái)才能提供隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力，其設(shè)備價(jià)格要比掃頻振動(dòng)臺(tái)昂貴，但是為了提高篩選效率，最大限度地消除早期故障，這個(gè)投入還是合算的。 結(jié)論 a) 經(jīng)典的老煉工藝與常規(guī)的恒溫篩選對暴露產(chǎn)品的缺陷有一定的作用，但其篩選度和故障率數(shù)值很小，效率十分低，需要用相當(dāng)長的時(shí)間才能達(dá)到消除早期失效(缺陷)的效果，因而可能會(huì)影響產(chǎn)品的使用壽命，有必要改用定量環(huán)境應(yīng)力篩選方法。 b) 如果採用常溫考機(jī)的辦法作為產(chǎn)品出廠的依據(jù)，在幾百小時(shí)內(nèi)暴露不了一個(gè)缺陷，也說明不了產(chǎn)品的可靠性有什麼樣的水準(zhǔn)，此法意義不大。 c) 定量環(huán)境應(yīng)力篩選，需要採用溫度迴圈應(yīng)力，其效率已比恒定高溫老煉篩選大為提高；就溫度迴圈篩選而言，提高溫變速率又是進(jìn)一步提高篩選效率、減少篩選對產(chǎn)品使用壽命影響的最佳方法，我們要為此項(xiàng)篩選創(chuàng)造條件。 d) 定量環(huán)境應(yīng)力篩選，需要採用振動(dòng)應(yīng)力，其中又可以採用掃頻正弦振動(dòng)或隨機(jī)振動(dòng)方式，但從篩選效率對比可知，隨機(jī)振動(dòng)方式是最佳的應(yīng)力。為了提高篩選效率、減少振動(dòng)應(yīng)力篩選對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件壽命的影響，應(yīng)創(chuàng)造條件採用隨機(jī)振動(dòng)方式。4. 環(huán)境應(yīng)力篩選方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)原則 環(huán)境應(yīng)力篩選試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)原則是：使篩選應(yīng)力能激發(fā)出由於潛在設(shè)計(jì)缺陷、製造缺陷、元器件缺陷引起的故障；所施加的應(yīng)力不必類比產(chǎn)品規(guī)定的壽命剖面、任務(wù)剖面、環(huán)境剖面；在試驗(yàn)中，應(yīng)模擬設(shè)計(jì)規(guī)定的各種工作模式。 根據(jù)條件和是否必要來確定常規(guī)篩選或是定量篩選；根據(jù)不同階段和產(chǎn)品的特徵制訂篩選方案。 研製階段的篩選 研製階段一般按照經(jīng)驗(yàn)得到的篩選方法進(jìn)行常規(guī)篩選.，其主要作用是：一方面用於收集產(chǎn)品中可能存在的缺陷類型、數(shù)量及篩選方法效果等資訊；另一方面，在可靠性增長和工程研製試驗(yàn)前進(jìn)行了常規(guī)試驗(yàn)，可節(jié)省試驗(yàn)時(shí)間和資金；同時(shí)利於設(shè)計(jì)成熟快捷的研製試驗(yàn)方法。 研製階段的常規(guī)篩選要為生產(chǎn)階段的定量篩選收集資料，為定量篩選作準(zhǔn)備,設(shè)計(jì)定量篩選的大綱。 生產(chǎn)階段的篩選 生產(chǎn)階段的篩選主要是實(shí)施研製階段設(shè)計(jì)的定量篩選大綱；並通過記錄缺陷析出量和設(shè)計(jì)估計(jì)值的比較，提出調(diào)整篩選和製造工藝的措施；參考結(jié)構(gòu)和成熟度相似產(chǎn)品的定量篩選經(jīng)驗(yàn)資料，完善或重新制訂定量篩選大綱。這些經(jīng)驗(yàn)資料主要有： 故障率高的元器件和元件型號；故障率高的產(chǎn)品供貨方；元器件接收檢驗(yàn)、測試和篩選的資料；以往篩選和測試的記錄；可靠性增長試驗(yàn)記錄；其他試驗(yàn)記錄。 設(shè)計(jì)依據(jù) 依據(jù)產(chǎn)品缺陷確定篩選應(yīng)力.. 影響產(chǎn)品缺陷數(shù)量的因素 如前所述，產(chǎn)品在設(shè)計(jì)和製造過程引入的缺陷主要是：設(shè)計(jì)缺陷、工藝缺陷、元器件缺陷。這些缺陷可歸納為兩種類型，一是固有缺陷，它是存在於產(chǎn)品內(nèi)部的缺陷，如材料缺陷、外購元器（部）件缺陷和設(shè)計(jì)缺陷；二是誘發(fā)缺陷，它是人們在生產(chǎn)或修理過程中引入的缺陷，如虛焊、連接不良等。這些缺陷的可視缺陷或用常規(guī)檢測手段便可發(fā)現(xiàn)缺陷，可在生產(chǎn)中被排除；除此之外的缺陷便成為潛在缺陷，構(gòu)成裝備的早期故障根源。裝備的早期故障一般要經(jīng)過100小時(shí)以內(nèi)的工作才能暴露，從而被排除。 影響產(chǎn)品缺陷數(shù)量的主要因素有： 產(chǎn)品的複雜程度。產(chǎn)品越複雜，包含的元器件類型和數(shù)量越多、接頭類型和數(shù)量越多，則設(shè)計(jì)和裝焊的難度越大，設(shè)計(jì)製造中引入缺陷的可能性越大。同時(shí)也增加環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì)的難度。 元器件品質(zhì)水準(zhǔn)。元器件品質(zhì)水準(zhǔn)是裝備缺陷的主要來源，元器件品質(zhì)水準(zhǔn)包括品質(zhì)等級和缺陷率指標(biāo)兩個(gè)方面，後者用PPM表示，一般生產(chǎn)廠要在說明書中表示。這是定量篩選方案設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。 組裝密度。組裝密度高，元器件排列擁擠，裝焊操作難度大，易碰傷元器件，工作中散熱條件差，易引入工藝缺陷和使缺陷加速擴(kuò)大。 設(shè)計(jì)和工藝成熟程度。設(shè)計(jì)和工藝的成熟程度的提高，可以大大地減少產(chǎn)品的設(shè)計(jì)缺陷和工藝缺陷的種類及其數(shù)量。一般，在研製階段，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定型之前，設(shè)計(jì)缺陷占主導(dǎo)地位；在生產(chǎn)階段，設(shè)計(jì)缺陷減少，元器件缺陷和工藝缺陷比例增加，並且隨著設(shè)計(jì)的改進(jìn)和工藝的不斷成熟，元器件缺陷將占主導(dǎo)地位。 製造程序控制。製造程序控制主要是品質(zhì)控制，包括採用先進(jìn)的工藝品質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)和管理制度，管理控制得越嚴(yán)格，引入缺陷的機(jī)會(huì)就越少。 環(huán)境應(yīng)力對缺陷的影響 現(xiàn)場環(huán)境應(yīng)力是影響缺陷發(fā)展成故障的主要因素。任何缺陷發(fā)展成為故障都需要受到一定強(qiáng)度應(yīng)力經(jīng)過一定時(shí)間的作用，產(chǎn)品只有受到能產(chǎn)生等於或大於閾值的環(huán)境應(yīng)力才能使某些缺陷變?yōu)楣收?；在某些溫和的環(huán)境應(yīng)力中，許多缺陷不會(huì)發(fā)展為故障。因此，只有選擇能暴露某些缺陷的應(yīng)力作為篩選的條件，才能達(dá)到篩選的目的。常用的應(yīng)力所能發(fā)現(xiàn)的典型缺陷見表241。據(jù)統(tǒng)計(jì)，溫度應(yīng)力可篩選出80％的缺陷，振動(dòng)應(yīng)力可篩選出20％左右的缺陷。表241 常用應(yīng)力能發(fā)現(xiàn)的典型缺陷溫度迴圈應(yīng)力 振動(dòng)應(yīng)力 溫度加振動(dòng)應(yīng)力粒子污染 焊接缺陷元器件參數(shù)漂移電路板開路、短路 壓緊導(dǎo)線磨損 硬體松脫晶體缺陷元器件安裝不當(dāng) 混裝 元器件缺陷錯(cuò)用元器件 鄰近板摩擦 緊固件問題密封失效 相鄰元器件短路 元器件破損導(dǎo)線松脫 電路板蝕刻缺陷導(dǎo)線束端頭缺陷 元器件粘接不良夾接不當(dāng) 機(jī)械性缺陷大品質(zhì)元器件緊固不當(dāng) 根據(jù)缺陷分佈確定篩選等級 缺陷分佈缺陷在裝備研製生產(chǎn)的不同階段的類別和分佈是變化的，因此在制定篩選大綱時(shí)要根據(jù)產(chǎn)品缺陷的分佈確定篩選等級。在研製階段，設(shè)計(jì)缺陷的比例最大；在生產(chǎn)初期，設(shè)計(jì)缺陷比例下降，工藝缺陷比例增加，占最大比例；在生產(chǎn)成熟階段，設(shè)計(jì)和工藝趨於成熟，個(gè)人操作熟練，元器件缺陷比例變得最大，此時(shí)設(shè)計(jì)缺陷一般只占5％以下，工藝缺陷在30％以下，而元器件缺陷可占60％以上。表242是不同裝備在單元或模組組裝等級進(jìn)行環(huán)境應(yīng)力篩選暴露的缺陷比例，反映了缺陷的分佈情況，可作參考。表242 各