【正文】 驗(yàn)。 裝備可靠性試驗(yàn)專案的區(qū)別 產(chǎn)品研製生產(chǎn)過程除進(jìn)行可靠性試驗(yàn)之外,一般還要進(jìn)行環(huán)境（鑒定）試驗(yàn)，各種試驗(yàn)的目的不同，不能相互取代，它們的區(qū)別可參閱表121。這樣可避免重複試驗(yàn)，保證不漏掉在單獨(dú)試驗(yàn)中易疏忽的問題和缺陷，可提高效率節(jié)省費(fèi)用。評(píng)定產(chǎn)品性能和可靠性是否滿足用戶要求，必須在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下使用規(guī)定容限值進(jìn)行性能測量，以獲得重現(xiàn)結(jié)果和所需的精度。 (2) 環(huán)境應(yīng)力的種類要按照實(shí)際情況進(jìn)行綜合。這一切應(yīng)能類似於現(xiàn)場使用環(huán)境和任務(wù)剖面所產(chǎn)生的情況。試驗(yàn)中發(fā)生的問題都要作出分析並採取糾正措施。4 試驗(yàn)評(píng)估 試驗(yàn)條件的評(píng)估 試驗(yàn)條件和步驟、方法都要盡可能類比產(chǎn)品的壽命剖面和任務(wù)剖面，使試驗(yàn)具有真實(shí)性。如果試驗(yàn)只能暴露一部分問題，這是在浪費(fèi)時(shí)間和資源。　　(1) 試驗(yàn)真實(shí)性不高的原因可能是忽視了某些應(yīng)力。 (2) 暴露缺陷的試驗(yàn)，施加的應(yīng)力高於使用應(yīng)力也是合適的。這些屬於加速試驗(yàn)特性，可儘早暴露產(chǎn)品潛藏的薄弱環(huán)節(jié)，採取措施糾正之。然而模擬的條件與使用的真實(shí)條件總是有差異的。因此要設(shè)計(jì)綜合應(yīng)力的迴圈週期的試驗(yàn)剖面，使之比較接近使用條件?？煽啃灾笜?biāo)的點(diǎn)估計(jì)值和置信區(qū)間估計(jì)，是產(chǎn)、購雙方對(duì)產(chǎn)品壽命期費(fèi)用決策的重要資訊。試驗(yàn)資料的具體處理方法在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定。5 試驗(yàn)管理 從研製生產(chǎn)到交付部隊(duì)使用，要進(jìn)行多項(xiàng)與可靠性有關(guān)的試驗(yàn)。試驗(yàn)管理的目的是為了提高試驗(yàn)成效、確保產(chǎn)品可靠性大綱的效果，管理的任務(wù)主要是制訂和落實(shí)試驗(yàn)計(jì)畫，因此要多安排綜合試驗(yàn)，常用的方法是組織、協(xié)調(diào)、督促。 綜合的可靠性試驗(yàn)計(jì)畫一般包括以下內(nèi)容： (1) 確定裝備的可靠性要求； (2) 規(guī)定可靠性試驗(yàn)的應(yīng)力條件； (3) 規(guī)定試驗(yàn)進(jìn)度計(jì)畫； (4) 詳細(xì)的可靠性試驗(yàn)方案； (5) 試驗(yàn)操作程式； (6) 受試產(chǎn)品的說明和性能監(jiān)測要求； (7) 試驗(yàn)設(shè)備和監(jiān)測儀器； (8) 試驗(yàn)記錄和試驗(yàn)資料的處理方法； (9) 試驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容。綜合了較多試驗(yàn)內(nèi)容的計(jì)畫，還應(yīng)包括每項(xiàng)試驗(yàn)的方案、決策風(fēng)險(xiǎn)、試驗(yàn)條件、試驗(yàn)程式、在壽命週期的計(jì)畫等。 環(huán)境應(yīng)力篩選的原理 環(huán)境應(yīng)力篩選是通過向電子裝備施加合理的環(huán)境應(yīng)力和電應(yīng)力，將其內(nèi)部的潛在缺陷加速變成故障，以便人們發(fā)現(xiàn)並排除。施加應(yīng)力的大小決定了能否將潛在的缺陷在預(yù)定時(shí)間內(nèi)加速變?yōu)楣收?；檢測能力的大小決定了能否將已被應(yīng)力加速變成故障的潛在缺陷找出來，以便加以排除。2 缺陷分類 通用定義 產(chǎn)品喪失規(guī)定的功能稱失效。對(duì)設(shè)備而言，任一品質(zhì)特徵不符合規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)即構(gòu)成缺陷。從圖中可知，裝備故障分為偶然失效型故障和缺陷型故障兩大類。 結(jié)構(gòu) 工藝 材料 電路設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 工藝設(shè)計(jì) 缺陷 缺陷 缺陷 缺陷 缺陷 缺陷 元器件缺陷 設(shè)計(jì)缺陷 原材料 裝配工藝 缺陷 缺陷 缺陷型故障 偶然失效型故障 電子裝備故障 電子裝備故障原因分解示意 電子設(shè)備可視缺陷分類 按照GJB 2082《電子設(shè)備可視缺陷和機(jī)械缺陷分類》，從影響與後果方面缺陷分為致命缺陷、重缺陷、輕缺陷；從可視的角度來看，產(chǎn)生缺陷的主要工藝類型有：焊接、無焊連接、電線與電纜、多餘物、防短路間隙、接點(diǎn)、印製電路板、零件製造安裝、元器件、纏繞、標(biāo)記等，其中多數(shù)都可能產(chǎn)生致命缺陷或重缺陷，輕缺陷比較普遍。 重缺陷是指有可能造成故障或嚴(yán)重降低設(shè)備使用性能，但又不構(gòu)成致命缺陷的缺陷。 可視缺陷是指通過人的視覺器官可直接觀察到的，或採用簡單工具對(duì)設(shè)備品質(zhì)特徵所能判定的缺陷。3 篩選應(yīng)力及其效應(yīng)運(yùn)算式 常規(guī)篩選與定量篩選 常規(guī)篩選是指不要求篩選結(jié)果與產(chǎn)品可靠性目標(biāo)和成本閾值建立定量關(guān)係的篩選。篩選後的產(chǎn)品不一定到達(dá)其故障率恒定的階段。定量篩選有關(guān)的主要變數(shù)是引入缺陷密度、篩選檢出度、析出量或殘留缺陷密度。定量環(huán)境應(yīng)力篩選關(guān)係式如下： DR=DIN—F =DIN(1—TS) (231) TS=SSDE (232)式中：D R——?dú)埩羧毕菝芏?，平均個(gè)/產(chǎn)品； DIN ——裝備引入的缺陷密度，平均個(gè)/產(chǎn)品； F——境應(yīng)力篩選析出的缺陷量，平均個(gè)/產(chǎn)品； TS——篩選檢出度； SS——篩選度； DE——檢測效率。實(shí)施此大綱時(shí)，要進(jìn)行監(jiān)測和評(píng)估，確定D IN、SS、DR的觀察值，並與設(shè)計(jì)估計(jì)值比較，以便及時(shí)採取措施保證實(shí)現(xiàn)定量篩選目標(biāo)，並使之最經(jīng)濟(jì)有效?！　“垂?231)計(jì)算的恒定高溫篩選度數(shù)據(jù)見表231。根據(jù)式(234)計(jì)算的恒定高溫故障率(λ D )見表231表231 恒定高溫篩選度(SS)和故障率(λ D )時(shí)間 溫 度 增 量 ( ? t ） ℃H 0 10 20 30 40 50 60 70 8010 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 加工引入的 缺陷 D IN加 製造 篩選 產(chǎn)品 元器件 材料 缺陷 D IN元 DIN SSDE DR　　　 D IN = TS = DR= DIN元 ＋D IN加 SSDE DIN—F F=DINTS 圖 定量環(huán)境應(yīng)力篩選變數(shù)關(guān)係示意200 λ D 恒定高溫應(yīng)力激發(fā)的故障模式或影響 恒定高溫能激發(fā)的故障模式(或?qū)Ξa(chǎn)品的影響)主要有： 使未加防護(hù)的金屬表面氧化，導(dǎo)致接觸不良或機(jī)械卡死，在螺釘連接操作時(shí)用力不當(dāng)或保護(hù)塗層上有小孔和裂紋都會(huì)出現(xiàn)這種未防護(hù)的表面。 溫度迴圈應(yīng)力 溫度迴圈應(yīng)力參數(shù) 溫度迴圈應(yīng)力參數(shù)有：上限溫度、下限溫度、迴圈次數(shù)、溫度變化速率?！　“词?235)計(jì)算的溫度迴圈應(yīng)力篩選度見表232。各參數(shù)組對(duì)應(yīng)的故障率見表233。表233 溫度迴圈故障率(λ D )速 率 溫 度 循 環(huán) 範(fàn) 圍 ℃℃/min 20 40 60 80 100 120 140 160 1805 10 15 20 掃頻正弦振動(dòng)應(yīng)力 掃頻正弦振動(dòng)應(yīng)力的篩選度計(jì)算　　　　SS =1－exp[－(G) 　　按式(237)計(jì)算的結(jié)果見表234。按式(238)計(jì)算的結(jié)果也見表234。 隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力 隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力的參數(shù) 隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力的參數(shù)有： 頻率範(fàn)圍、加速度功率譜密度(PSD)、振動(dòng)時(shí)間、振動(dòng)軸向數(shù)。 隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力篩選度 隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力篩選度的計(jì)算式如下：　　　　SS=1－exp[－(G rms ) t] (239)式中：G rms—加速度均方根值，g；　　　G rms =（A 1 ＋A 2 ＋A 3 ） 1/2 ； (2310) A1 、A 2 、A 3 ——隨機(jī)振動(dòng)譜的面積，g 2 ()；　　　t—?jiǎng)訒r(shí)間，min。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。 篩選效果對(duì)比 溫度應(yīng)力對(duì)比 a) 對(duì)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)。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)。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。 b) 對(duì)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。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)。 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)。而且在工程上要實(shí)現(xiàn)前者比後者容易得多。而溫度迴圈應(yīng)力，通常採用溫度交變?cè)囼?yàn)箱，此類設(shè)備對(duì)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。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。這需要增加投入。 振動(dòng)應(yīng)力對(duì)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。因此，振動(dòng)是不可缺少的篩選應(yīng)力。　　我們按照GJB 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(duì)比見表236。 結(jié)論 a) 經(jīng)典的老煉工藝與常規(guī)的恒溫篩選對(duì)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。 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(duì)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。為了提高篩選效率、減少振動(dòng)應(yīng)力篩選對(duì)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。 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。這些經(jīng)驗(yàn)資料主要有： 故障率高的元器件和元件型號(hào)；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。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?cè)谏a(chǎn)或修理過程中引入的缺陷，如虛焊、連接不良等。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。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。 元器件品質(zhì)水準(zhǔn)。這是定量篩選方案設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。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。 製造程序控制。 環(huán)境應(yīng)力對(duì)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。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。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。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 各種產(chǎn)品篩選的缺陷比例硬體類型 篩選組