通过老化试验就可以获得FIT 随时间的变化关系,这种变化关系曲线就是“浴盆曲线 所示,早期比较高,随着时间的推移进入故障率相对稳定期,即偶发故障期。再往后故障率FIT 值又开始升高,进入损耗故障期。早期故障期通常可以在工厂内部进行老化度过,偶发故障期是故障率相对稳定的时间段,处在产品的正常使用阶段。损耗故障期故障率不断升高,产品逐渐失效或报废。
MTTF 的数据来源于寿命老化的模拟试验(下文简称“老化试验”)。老化试验经常会遇到一个很实际的问题,产品的老化试验不可能在常温下做几年甚至几十年,那么怎么办呢?这就需要做加速老化试验,而高温加速试验又是最常用的办法,那么问题又来了,高温老化的时间如何确定?也就是高温老化时间和常温的关系如何换算?
将设定的高温老化的温度值(计算时需要转换成绝对温度)以及常温值代入公式2 中,可以计算出温度加速因子T
Ea 为失效反应的活化能(eV),一般电子产品取值0.6 ~ 0.7。k 为常数8.62×105,K1 为常温的绝对温度值,K2 高温绝对温度值。
试验前根据具体的样品设定好合适的高温温度值,代入到公式2 中,求出TAF 值后根据实际期望设定好高温加速试验时间,再折算成常温时间。再根据试验样品总数,故障样品数量,求出MTTF 与FIT 以及年索赔率和预估年限。将函数公式分别填入EXCEL表格里。例如:记录试验开始时间T0,以及第一个样品的损坏时间T1,第二样品损坏的时间T2, 依此类推直到设定的试验时间完成。
表1 中白色背景的单元格是需要我们填写和记录的值,其余蓝色背景的单元格为自动计算的数据,直接读取就可以。试验前需要在C2 单元格填写试验样品总数。试验过程中记录故障数量和出现故障的时间点,比如试验开始时间为T0,发现第一个样品损坏的时间为T1 那么就在F2 单元格记录T1-T0 的值,用同样的方法记录接下来发现故障样品的时间以及故障样品数量。这样该行蓝色背景的单元格就会自动计算出MTTF、FIT、预估年限等值。
表5 导出浴盆曲线 h 前为产品早期故障期,20 年后为损耗故障期。中间部分为正常使用的有效寿命期,这一阶段产品故障率相对稳定。由此可知,我们的产品在出厂前要做好老化工作,让其度过早期故障期。
新产品的寿命模拟评估已经引起了很多单位的重视,未来会将MTTF 计算系统与高温老化设备及电脑终端组建自动化测试系统,将使产品寿命模拟测试更加直观和智能化。
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