MTBF-產(chǎn)品使用壽命的估算教學(xué)課件

2020/12/101MTB

F計(jì)算方法概論品質(zhì)系統(tǒng)中心QA-STD-MI-001A

2020/12/102MTBF:MeanTimeBetweenFailure1.意義:可修復(fù)之產(chǎn)品~兩次相鄰故障的平均工作時(shí)間,是一種可靠度之統(tǒng)計(jì)數(shù)值.通常均以小時(shí)為計(jì)算單位.2.通常以小時(shí)為單位.EX.100,000hours.3.若為故障而不可修復(fù)之產(chǎn)品,則不適用MTBF之計(jì)算.但可計(jì)算其MTTR(MeanTimeToRepair).稱之為:平均維修時(shí)間.4.若為產(chǎn)品在正常環(huán)境及條件下,連續(xù)性測(cè)試從一而終,所計(jì)算之時(shí)間為:壽命試驗(yàn)(LifeCycle)

2020/12/1031.1加速壽命試驗(yàn)(AcceleratedLifeTesting)1.1.1執(zhí)行壽命試驗(yàn)的目的在於評(píng)估產(chǎn)品在既定環(huán)境下之使 用壽命.1.1.2常規(guī)試驗(yàn)耗時(shí)較久,且需投入大量的金錢,而產(chǎn)品可靠度 資訊又不能及時(shí)獲得並加以改善.1.1.3可在實(shí)驗(yàn)室裡以加速壽命試驗(yàn)的方法,在可接受的試驗(yàn) 時(shí)間裡評(píng)估產(chǎn)品的使用壽命.1.1.4是在物理與時(shí)間上,加速產(chǎn)品的劣化肇因,以較短的時(shí)間 試驗(yàn)來推定產(chǎn)品在正常使用狀態(tài)的壽命或失效率.但基 本條件是不能破壞原有設(shè)計(jì)特性.

1.MTBF測(cè)試原理2020/12/104

1.1.5一般情況下,加速壽命試驗(yàn)考慮的三個(gè)要素是環(huán)境應(yīng)力,試驗(yàn)樣本數(shù)和試驗(yàn)時(shí)間.1.1.6一般電子和資訊業(yè)的零件可靠度模式及加速模式幾乎都可以從美軍規(guī)範(fàn)或相關(guān)文獻(xiàn)查得,也可自行試驗(yàn)分析,獲得其數(shù)學(xué)經(jīng)驗(yàn)公式.1.1.7如果溫度是產(chǎn)品唯一的加速因素,則可採用阿氏模型(ArrheniusModel),此模式最為常用.1.1.8引進(jìn)溫度以外的應(yīng)力,如濕度,電壓,機(jī)械應(yīng)力等,則為愛玲模型(EyringModel).產(chǎn)品包括電燈,液晶顯示元件,電容器等適用此模式.1.MTBF測(cè)試原理2020/12/105

1.1.9反乘冪法則(InversePowerLaw)適用於金屬和非金屬材料,軸承和電子裝備等.1.1.10.復(fù)合模式(CombinationModel)適用於同時(shí)考慮溫度與電壓作為環(huán)境應(yīng)力的電子材料,如電容.1.1.11.一般情況下,主動(dòng)電子零件完全適用阿氏模型,而電子和資訊類成品也可適用阿氏模型,原因是成品類的失效模式是由大部分主動(dòng)式電子零件所構(gòu)成.因此,阿氏模 型,廣泛應(yīng)用於電子﹑資訊行業(yè).

1.MTBF測(cè)試原理2020/12/1061.2.1.阿氏模型起源於瑞典物理化學(xué)家SvandteArrhenius 1887年提出的阿氏反應(yīng)方程式.

R為反應(yīng)速度speedofreactionA為未知之非溫度常數(shù)aunknownnon-thermalconstantEA為活化能activationenergy(eV)K為Boltzmann常數(shù),等於8.623*10-5eV/0K.T為絕對(duì)溫度(Kelvin)1.MTBF測(cè)試原理2020/12/1071.2.2.加速因子加速因子即為產(chǎn)品在使用條件下的壽命和高測(cè)試應(yīng)力條件下的壽命的比值.如果產(chǎn)品壽命適用於阿氏模型,則其加速因子為:

Vu為使用條件下的絕對(duì)溫度Va為加速條件下的絕對(duì)溫度B=EA/K1.MTBF測(cè)試原理2020/12/1081.2.3.加速因子中活化能Ea的計(jì)算活化能是分子與化學(xué)或物理作用中需具備的能量,單位是電子伏特Ev.當(dāng)試驗(yàn)的溫度與使用溫度差距範(fàn)圍不大時(shí),則Ea可設(shè)為常數(shù).Ea=K*(Inλa–Inλn)/(1/Tn-1/Ta)λa為加速溫度時(shí)的失效率λn為正常溫度時(shí)的失效率Tn,Ta均為絕對(duì)溫度0Kλa和λn可以以試驗(yàn)的方式的得出,但需要較長的試驗(yàn)時(shí)間.而且新機(jī)種的失效率很難在短時(shí)間內(nèi)得出.1.MTBF測(cè)試原理2020/12/109一般電子產(chǎn)品在早夭期失效之Ea為0.2~0.6eV,正常有用期失效之Ea趨近於1.0eV;衰老期失效之Ea大於1.0eV.

根據(jù)Compaq可靠度工程部(CRE)的測(cè)試規(guī)範(fàn),Ea是機(jī)臺(tái)所有零件Ea的平均值.如果新機(jī)種的Ea無法計(jì)算,可以將Ea設(shè)為0.67eV,做常數(shù)處理.

目前,Dell和HP,Motorola等機(jī)種的Ea設(shè)為0.6eV.後續(xù)將統(tǒng)一定為0.67eV.1.MTBF測(cè)試原理2020/12/10102.1.Motorola,NEC,FUJI機(jī)種…2.1.1.根據(jù)burninroom的實(shí)際狀況確定樣本數(shù)量和環(huán)境溫度如HP機(jī)種一般為56臺(tái),500C.2.1.2.根據(jù)阿氏模型計(jì)算溫度加速系數(shù).2.1.3.根據(jù)機(jī)臺(tái)ON/OFF時(shí)序計(jì)算占空比(DutyCycle)

和加速系數(shù).如25minon,5minoff時(shí),

DC=25/(25+5)=0.833AFpower=60min/(25+5)min=22.1.4.根據(jù)ConfidenceLevel計(jì)算GEM(GeneralExponential

Model)系數(shù).如CL為90%,無不良發(fā)生時(shí),GEM為2.3026.2.MTBF測(cè)試計(jì)劃的制定方法2020/12/1011Theconfidencelevelistheprobabilityvalue

associatedwithaconfidenceinterval.Itisoftenexpressedasapercentage.Forexample,say

,thenconfidencelevel=(1-0.05)=0.95,thatis,a95%confidencelevel.*********************ForExamplea.Conservativepartywouldwin60%ofthevote.b.Thepollstermightattacha95%confidenceleveltotheinterval60%.c.=plusorminus3%(60%*(1-95%))Thatis,hethinksitverylikelythattheConservativepartywouldgetbetween57%and63%ofthetotalvote.

ConfidenceLevel2020/12/1012

2.1.5.Ea設(shè)為0.67eV.2.1.6.根據(jù)MTBF計(jì)算公式計(jì)算測(cè)試持續(xù)時(shí)間.Duration=MTBFspec*GEMfactor/(DC*Samplesize*AFpower*AFtemp)2.1.7.將計(jì)算結(jié)果與客戶的要求做比較,如果測(cè)試時(shí)間過長,則可適當(dāng)增加樣本數(shù)量,重新修正測(cè)試計(jì)劃.

2.MTBF測(cè)試計(jì)劃的制定方法2020/12/10132.2.Delldesktop機(jī)種2.2.1.一般為200臺(tái),500C.共分成4組:50pcs110Vac,ACon/off50pcs110vac,DCon/off50pcs220Vac,ACon/off50pcs220vac,DCon/off2.2.2.根據(jù)阿氏模型計(jì)算溫度加速系數(shù).2.2.3.根據(jù)機(jī)臺(tái)ON/OFF時(shí)序計(jì)算占空比(DutyCycle)

如25minon,5minoff時(shí),

DC=25/(25+5)=0.8332.2.4.根據(jù)ConfidenceLevel計(jì)算GEM(GeneralExponential

Model)系數(shù).如CL為90%,無不良發(fā)生時(shí),GEM為2.3026.2.MTBF測(cè)試計(jì)劃的制定方法2020/12/1014

2.2.5.Ea設(shè)為0.67eV.2.2.6.根據(jù)DMTBF計(jì)算公式計(jì)算測(cè)試持續(xù)時(shí)間.Duration=MTBFspec*GEMfactor/(Samplesize*AFpower*AFtemp)2.2.7.將計(jì)算結(jié)果與客戶的要求做比較,如果測(cè)試時(shí)間過長,則可適當(dāng)增加樣本數(shù)量,重新修正測(cè)試計(jì)劃.2.MTBF測(cè)試計(jì)劃的制定方法2020/12/10152.3.Motorola,CISCO機(jī)種2.3.1.根據(jù)burninroom的實(shí)際狀況確定樣本數(shù)量和環(huán)境溫度如HP機(jī)種一般為56臺(tái),500C或600C.2.3.2.根據(jù)阿氏模型計(jì)算溫度加速系數(shù).2.3.3.根據(jù)機(jī)臺(tái)ON/OFF時(shí)序計(jì)算占空比(DutyCycle)

和加速系數(shù).如25minon,5minoff時(shí),

DC=25/(25+5)=0.833AFpower=60min/(25+5)min=22.3.4.根據(jù)ConfidenceLevel計(jì)算GEM(GeneralExponential

Model)系數(shù).如CL為90%,無不良發(fā)生時(shí),GEM為2.3026.2.MTBF測(cè)試計(jì)劃的制定方法2020/12/1016

2.3.5.Ea設(shè)為0.67eV.2.3.6.根據(jù)DMTBF計(jì)算公式計(jì)算測(cè)試持續(xù)時(shí)間.Duration=MTBFspec*GEMfactor/(DC*Samplesize*AFpower*AFtemp)2.3.7.將計(jì)算結(jié)果與客戶的要求做比較,如果測(cè)試時(shí)間過長,則可適當(dāng)增加樣本數(shù)量,重新修正測(cè)試計(jì)劃.2.MTBF測(cè)試計(jì)劃的制定方法2020/12/10172.4.Smart機(jī)種