產(chǎn)品可靠性MTBF測試的詳細說明

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MTTF 產(chǎn)生背景?

現(xiàn)如今，電子產(chǎn)品更新日趨頻繁，產(chǎn)品投產(chǎn)前的可靠性測試便顯得尤為重要。與此同時，在日常工作中，我們發(fā)現(xiàn)，客戶的設計規(guī)格要求一般會有這個產(chǎn)品的設計使用壽命(或期待壽命），表述為”常溫條件下（%）負載……H（年）”。在這樣的背景之下，就涉及到我們?nèi)绾螐慕Y(jié)構(gòu)設計、材料選擇、工藝設計等方面滿足客戶對產(chǎn)品可靠性的要求，如何通過預估和驗證，達到客戶這方面的要求。因此，MTTF可靠性研究應運而生。

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MTTF 簡要介紹

MTTF是什么？

英文全稱：Mean Time To Failure

中文全稱：失效前平均時間

此時間通常以小時為考量單位，用來描述產(chǎn)品的信賴性壽命，一般在產(chǎn)品設計的規(guī)格書中會有體現(xiàn)。

Q2
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MTTF主要作用有哪些？

1. 利用MTTF可以在較短時間內(nèi)，評估并驗證得出該產(chǎn)品在一定條件下能夠正常使用的時間，是對產(chǎn)品進行最低使用壽命評估驗證的主要方法之一。

2.制造商在產(chǎn)品開發(fā)設計階段，通常不斷利用MTTF對其新產(chǎn)品進行最低使用壽命評估驗證，能夠最終找到制作其產(chǎn)品的最佳部件（或原料）組合。

Q3
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MTTF組成部分有哪些？

MTTF的組成包括設計評估部分和驗證部分兩個部分。

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MTTF 主要術語

一、MTTF設計評估部分

1設計之MTTF

制作MTTF前，由RD根據(jù)組成產(chǎn)品的各種材質(zhì)來設定產(chǎn)品最低使用年限。即為設計之MTTF。

2試驗取樣數(shù)

評估階段試驗時，試驗產(chǎn)品的取樣數(shù)。通常用字母n表示。

3預期失效數(shù)

評估階段試驗時，規(guī)定產(chǎn)品失效數(shù)。通常用字母r表示。

4試驗條件

評估階段試驗時，按照標準規(guī)定，產(chǎn)品正常壽命試驗的條件，后面統(tǒng)稱標準試驗條件。

5試驗方式

通常采用“不更換試驗方式”，即試驗樣品在發(fā)生失效前持續(xù)試驗。

失效單位時間：評估階段試驗中，每單顆產(chǎn)品的失效時間，通常用tr表示（r=1，2，3，……,r。r為預期失效數(shù)）。

6評估之MTTF

評估階段試驗結(jié)束之后，根據(jù)預期失效產(chǎn)品的失效時間，由公式MTTF=((t1+t2+……+tr)+(n-r)*tr)/r得出。

7失效

按照標準規(guī)定，產(chǎn)品失效的現(xiàn)象，或用戶不能接受的現(xiàn)象。

8每次檢測時間

試驗中途，檢測產(chǎn)品性能的時間，一般要求“one day one times”。

二、MTTF驗證部分

1驗證試驗取樣數(shù)

驗證階段試驗時，產(chǎn)品取樣數(shù)。通常用字母n表示。

2標準使用之環(huán)境溫度

評估階段試驗時，標準試驗條件中規(guī)定的試驗環(huán)境溫度，通常用T2表示。

3驗證之環(huán)境溫度

又稱加速測試之環(huán)境溫度，是驗證階段試驗時，所用之環(huán)境溫度。通常用T1表示（T1>T2)，依需自定。

4信賴水準

根據(jù)產(chǎn)品需求規(guī)定的產(chǎn)品信賴度等級，用CL表示，依需自定。

5實際需驗證時間

在驗證試驗階段，所需的試驗時間，通常用T表示。

T=Tr*MTTF/(n*AF)(此MTTF是評估試驗階段后評估得出的產(chǎn)品失效前平均時間）

6加速因數(shù)

根據(jù)T1、T2得出，用AF表示：AF=2(T1-T2)/10。其中10為加速因子常數(shù)，它是從大量的試驗數(shù)據(jù)中分析得出的。本資料中的“10”依據(jù)的是“美軍電子零件熱敏電阻標準”的規(guī)定。

7驗證時間比常數(shù)

用Tr表示，為一常數(shù)，取值3.8897，是從大量的試驗數(shù)據(jù)中分析得到的。(此加速因素Tr要與評估部分失效單位時間tr區(qū)分）

8驗證試驗條件

又稱加速測試條件。是驗證階段試驗時，所用的試驗條件，其中包含T1驗證的試驗條件比標準的試驗條件殘酷等級高。

9允許失效數(shù)

驗證階段試驗時，允許樣品失效數(shù)。信賴水準越高，允許失效數(shù)越小，依需自定。

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MTTF 制作設計

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制作MTTF通常采用的三種方式

一定時間法——適用于組裝業(yè)
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一定數(shù)量法——適用于零件業(yè)

混合型——一定時間法與一定數(shù)量法混合運用。

在實際制作MTTF過程中，無論是組裝業(yè)，還是零件業(yè)，一般都會將一定時間法與一定數(shù)量法綜合運用，即采用“混合型”方法。通常用一定時間法評估得出MTTF，用一定數(shù)量法對其進行驗證。

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MTTF制作之MTTF設計評估

設計MTTF：根據(jù)組成產(chǎn)品的各種材質(zhì)來設定MTTF。假設定位y年，則其MTTF為y*365*24（單位H)。

設計評估階段之試驗：自定試驗取樣數(shù)n，預期失效數(shù)r。根據(jù)標準試驗條件（包含標準使用之環(huán)境溫度T2)進行不更換試驗。試驗中途一般采用“one day one times”方式檢測產(chǎn)品性能，記錄各產(chǎn)品失效時間t1，t2，……直到tr產(chǎn)生的時候，評估階段之試驗即可停止。

評估得出MTTF:根據(jù)公式MTTF=((t1+t2+……+tr)+(n-r)*tr)/r得出之MTTF大于或等于設計之MTTF，即可進行下一步MTTF驗證。反之，該MTTF設計失效。

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MTTF制作之MTTF驗證

驗證階段之試驗：自定驗證試驗取樣數(shù),允許失效數(shù),信賴水準CL,驗證之試驗條件（包括驗證之環(huán)境溫度T2)。

根據(jù)公式AF=2(T1-T2)/10得出該驗證試驗中的加速因素AF，其中，公式中10為加速因子常數(shù)。

根據(jù)公式T=Tr*MTTF/(n*AF)，得出該驗證試驗鐘實際需驗證時間T。其中，Tr為驗證時間比常數(shù)，取值3.8897。

根據(jù)驗證之試驗條件（加速測試條件）及實際需驗證時間T進行驗證試驗。驗證試驗中，中途及驗證試驗結(jié)束，需檢測試驗產(chǎn)品之性能，根據(jù)失效定義判定其是否符合要求。

判定驗證結(jié)果：若符合要求，則該MTTF設計及驗證成功。反之，該MTTF設計失敗。

審核編輯：符乾江