什么是MTBF壽命測(cè)試？

 　　壽命試驗(yàn)（MTBF）是研究產(chǎn)品壽命特征的方法，這種方法可在實(shí)驗(yàn)室模擬各種使用條件來(lái)進(jìn)行。壽命試驗(yàn)是可靠性試驗(yàn)中重要基本的項(xiàng)目之一，它是將產(chǎn)品放在特定的試驗(yàn)條件下考察其失效（損壞）隨時(shí)間變化規(guī)律。

　　壽命試驗(yàn)的用途有哪些呢？

 　　通過(guò)壽命試驗(yàn)，可以了解產(chǎn)品的壽命特征、失效規(guī)律、失效率、平均壽命以及在壽命試驗(yàn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的各種失效模式。如結(jié)合失效分析，可進(jìn)一步弄清導(dǎo)致產(chǎn)品失效的主要失效機(jī)理，作為可靠性設(shè)計(jì)、可靠性預(yù)測(cè)、改進(jìn)新產(chǎn)品質(zhì)量和確定合理的篩選、例行（批量保證）試驗(yàn)條件等的依據(jù)。如果為了縮短試驗(yàn)時(shí)間可在不改變失效機(jī)理的條件下用加大應(yīng)力的方法進(jìn)行試驗(yàn)，這就是加速壽命試驗(yàn)。

 　　壽命試驗(yàn)（MTBF）是研究產(chǎn)品壽命特征的方法，這種方法可在實(shí)驗(yàn)室模擬各種使用條件來(lái)進(jìn)行。壽命試驗(yàn)是可靠性試驗(yàn)中重要基本的項(xiàng)目之一，它是將產(chǎn)品放在特定的試驗(yàn)條件下考察其失效（損壞）隨時(shí)間變化規(guī)律。

 　　通過(guò)壽命試驗(yàn)，可以了解產(chǎn)品的壽命特征、失效規(guī)律、失效率、平均壽命以及在壽命試驗(yàn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的各種失效模式。如結(jié)合失效分析，可進(jìn)一步弄清導(dǎo)致產(chǎn)品失效的主要失效機(jī)理，作為可靠性設(shè)計(jì)、可靠性預(yù)測(cè)、改進(jìn)新產(chǎn)品質(zhì)量和確定合理的篩選、例行（批量保證）試驗(yàn)條件等的依據(jù)。如果為了縮短試驗(yàn)時(shí)間可在不改變失效機(jī)理的條件下用加大應(yīng)力的方法進(jìn)行試驗(yàn)，這就是加速壽命試驗(yàn)。

 　　通過(guò)壽命試驗(yàn)可以對(duì)產(chǎn)品的可靠性水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，并通過(guò)質(zhì)量反饋來(lái)提高新產(chǎn)品可靠性水平。在合適工作條件下器件使用壽命期內(nèi)的故障率很低。電子元器件的壽命，與工作溫度是有密切關(guān)系的。以電腦主板上常用的也常出故障的電解電容器為例，其壽命會(huì)受到溫度的影響。

 　　因此，應(yīng)盡可能使電容器在較低的溫度之下工作，如果電容器的實(shí)際工作溫度超過(guò)了其規(guī)格范圍，不僅其壽命會(huì)縮短，而且電容器會(huì)受到嚴(yán)重的損毀（例如電解液泄漏）。

 　　壽命試驗(yàn)（MTBF）方法分為定時(shí)截尾試驗(yàn)，定數(shù)截尾試驗(yàn)，估算方法為：平均壽命的點(diǎn)估計(jì)值、單側(cè)置信下限估計(jì)、雙側(cè)區(qū)間估計(jì)。高溫工作壽命試驗(yàn)高溫壽命試驗(yàn)為利用溫度及電壓加速的方法，藉短時(shí)間的實(shí)驗(yàn)來(lái)評(píng)估IC產(chǎn)品的長(zhǎng)時(shí)間操作壽命。

  　　一般常見(jiàn)的壽命實(shí)驗(yàn)方法有BI（Burn-in）/EFR（Early Failure Rate）/HTOL（High Temperature Operating Life）/TDDB（Time dependent Dielectric Breakdown），對(duì)于不同的產(chǎn)品類別也有相對(duì)應(yīng)的測(cè)試方法及條件，如HTGB（High Temperature Gate Bias）/HTRG（High Temperature Reverse Bias）/BLT（Bias Life Test）/Intermittent Operation Life等。

 　　低溫工作壽命試驗(yàn)低溫操作壽命試驗(yàn)為利用低溫及電壓加速的方法，評(píng)估該組件于低溫環(huán)境操作下的壽命。溫度工作壽命檢測(cè)能力GJB899-2009

 　　1.可靠性的定義在我們考慮可靠性預(yù)計(jì)之前，讓我們來(lái)看看可靠性的定義。普遍被接受的可靠性的定義是產(chǎn)品在其指定應(yīng)用環(huán)境條件下和在規(guī)定時(shí)間內(nèi)正常工作的概率。

 　　這就涉及到兩個(gè)判斷問(wèn)題：

 　　1.怎樣才算”正常工作”？

 　　2.什么是“指定的應(yīng)用條件”？如果一臺(tái)汽車的收音機(jī)具有合適的AM接受功能，但不能接收FM電臺(tái)，是不是整臺(tái)汽車不可靠？如果某司機(jī)駕駛汽車通過(guò)積水的道路，在行進(jìn)過(guò)程中汽車突然走不動(dòng)，是不是說(shuō)明汽車不可靠？上述兩個(gè)問(wèn)題的回答當(dāng)然是否定的。因此，可靠性工程師在計(jì)算MTBF之前應(yīng)對(duì)各種不同類型的問(wèn)題進(jìn)行分類。

  　　2.通過(guò)預(yù)計(jì)計(jì)算來(lái)得到MTBF有幾個(gè)個(gè)普遍被接受的標(biāo)準(zhǔn)可用來(lái)計(jì)算MTBF。大多數(shù)軍品規(guī)劃都用版本的MIL-STD-217FN2和GJB299B，而許多商用產(chǎn)品規(guī)劃則用Bellcore方法來(lái)計(jì)算MTBF。MlL-STD-217FN2是美國(guó)可靠性分析中心和羅姆試驗(yàn)室多年開展的工作總結(jié)為依據(jù)的，GJB299B是中國(guó)國(guó)內(nèi)自己的預(yù)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，而Bellcore版本則是貝爾電信研究公司即現(xiàn)在的TelcordiaTechnologies公司對(duì)該手冊(cè)進(jìn)行修改和簡(jiǎn)化而成的。

 　　每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都包括用于典型電子產(chǎn)品中元器件的失效率模型，比如IC、二極管、晶體管、電容器、繼電器、開關(guān)和連接器。失效率是以實(shí)際應(yīng)用中獲得適用的數(shù)據(jù)為依據(jù)的。這兩種方法之間有幾個(gè)不同點(diǎn)，其中明顯的一個(gè)不同點(diǎn)是失效率的表示法，MIL-STD-217和GJB299B中都將失效率表示為失效次數(shù)106h，而Bellcore失效率表示為失效次數(shù)109h。作為MTBF計(jì)算的實(shí)例，應(yīng)假定一個(gè)具有4個(gè)元器件的產(chǎn)品。

 　　對(duì)這些元器件在給定溫度下估計(jì)出的失效數(shù)106h應(yīng)從制造商那里獲得。加入估計(jì)出的失效率，我們就得到整個(gè)產(chǎn)品的失效率。為了測(cè)定MTBF，我們用106除于產(chǎn)品的失效率，這樣就能估計(jì)出兩個(gè)失效數(shù)之間的平均小時(shí)數(shù)。

 　　盡管我們知道它們只是估計(jì)值我們確定元器件失效的工作溫度對(duì)于我們的應(yīng)用來(lái)說(shuō)是正確的預(yù)計(jì)產(chǎn)品的MTBF有兩個(gè)好處。首先，這樣可滿足客戶的要求；其次，這種預(yù)計(jì)是在設(shè)計(jì)方案用于生產(chǎn)之前要花較長(zhǎng)時(shí)間來(lái)做的工作，它甚至揭示產(chǎn)品的弱點(diǎn)，這樣就可使制造商以少的費(fèi)用來(lái)對(duì)這些弱點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)。隨著科技進(jìn)步和軟件行業(yè)的迅速發(fā)展，當(dāng)代的可靠性工程師可利用軟件來(lái)簡(jiǎn)化可靠性計(jì)算。計(jì)算機(jī)使人們能選擇諸如工作電壓和工作溫度之類的應(yīng)力等級(jí)來(lái)模擬產(chǎn)品將要經(jīng)受的實(shí)際工作條件。

 　　3.通過(guò)失效報(bào)告來(lái)評(píng)估失效率產(chǎn)品已經(jīng)交付使用幾個(gè)月之后，真實(shí)情況初見(jiàn)端倪。失效報(bào)告所顯示的失效率可能高于或低于預(yù)計(jì)值。如果是這樣，那是什么原因？是否意味著你的MTBF計(jì)算是一個(gè)無(wú)效的過(guò)程？答案是否定的。如果失效在幾個(gè)小數(shù)點(diǎn)內(nèi)匹配，這是否意味著不必分析現(xiàn)場(chǎng)失效報(bào)告？答案同樣是否定的。失效分析的兩種方法都是重要的，任何重大差別都是有其原因的。

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