電子產(chǎn)品的可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下及規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力,它是電子產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要組成部分。一個電子產(chǎn)品盡管其技術(shù)性能指標(biāo)很高,但如果它的可靠性不高,它的質(zhì)量就不能算是好的。產(chǎn)品的可靠性不高將會給生產(chǎn)帶來很大損失,隨著控制系統(tǒng)的大型化,一個系統(tǒng)所用的電子元件越來越多,只要其中一個元件發(fā)生故障,一般都會導(dǎo)致整個系統(tǒng)發(fā)生故障,由此產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一個元件本身的價值,所以元件的可靠性越來越重要。電子產(chǎn)品是否適應(yīng)預(yù)定的環(huán)境和滿足可靠性指標(biāo),必須通過可靠性試驗(yàn)進(jìn)行鑒定或考核;有時還需通過試驗(yàn)來暴露產(chǎn)品在設(shè)計和工藝中存在的問題,通過故障分析確定主要的故障模式和發(fā)生的原因,進(jìn)而采取改進(jìn)措施。所以可靠性試驗(yàn)不僅是可靠性活動的重要環(huán)節(jié),也是進(jìn)一步提高產(chǎn)品可靠性的有效措施。
電子產(chǎn)品的可靠性變化一般都有一定的規(guī)律,其特征曲線如圖1
所示,由于其形狀象浴盆,通常稱之為“浴盆曲線”。從圖1
可以看出,在產(chǎn)品試驗(yàn)和設(shè)計初期,由于設(shè)計制造中的錯誤、軟件不完善以及元器件篩選不夠等原因而造成早期失效率高,通過修正設(shè)計、改進(jìn)工藝、老化元器件、以及整機(jī)試驗(yàn)等,使產(chǎn)品進(jìn)入穩(wěn)定的偶然失效期;使用一段時間后,由于器件耗損、整機(jī)老化以及維護(hù)等原因,產(chǎn)品進(jìn)入了耗損失效期。這就是可靠性特征曲線呈“浴盆曲線”型的原因。
通常我們定義,在多次實(shí)驗(yàn)中,某隨機(jī)事件出現(xiàn)的次數(shù)叫做該事件的頻數(shù)。如在M
次試驗(yàn)中,事件A
出現(xiàn)的頻數(shù)是M
,則事件A
出現(xiàn)的相對頻數(shù)是M / N
。在狀態(tài)不變的條件下,在多實(shí)踐中,事件A
出現(xiàn)的相對頻數(shù)就反映了該事件A
出現(xiàn)的可能性。它是事件A
出現(xiàn)的一個大概的百分率,稱為事件A
概率,記為P
(A
)。
P
(A
)=M / N
(N
很大)
(1
)
所以電子產(chǎn)品可靠性定義中的“完成規(guī)定功能的能力”,確切的說是完成規(guī)定任務(wù)的概率。例如,設(shè)一批電子產(chǎn)品于
t=0
時出廠,到時間t
時還剩N
個發(fā)生故障。顯然,N
是t
的函數(shù),記為N(t)
。在t
時還在工作的N(t)
個中,單位時間出故障的百分率叫做這批電子產(chǎn)品的瞬時故障率,記為λ(t)。
到t+ △t時,還在工作的有N(t+
△t)個,亦即在t到(t+ △t)/△t個,所以
λ(t)=[N(t)-N(t+ △t)] /
N(t)△t
≈-N’(t) △t /
N(t)△t
=- N’(t) / N(t)
產(chǎn)品故障率的倒數(shù)叫產(chǎn)品平均無故障時間(也稱平均壽命),用它來表示可靠性水平的高低。例如,故障率等于是
2%/月,即平均壽命等于50個月表示正在工作的產(chǎn)品中1個月會有2%出故障,這平時(50個月),大體上還有36.4%在工作,到了2倍的平均壽命時,大體上還有13.2%在正常工作。
電子產(chǎn)品的故障規(guī)律有其自身的特點(diǎn),國內(nèi)外大量可靠性試驗(yàn)數(shù)據(jù)都說明:正常運(yùn)轉(zhuǎn)期的電子產(chǎn)品的故障率約等于常數(shù)。其物理意義是:在任何時間,還在工作的產(chǎn)品,在單位時間內(nèi)大體上有固定百分比的產(chǎn)品要出故障。例如某種大功率管的故障率為每月
2%,如果出廠一萬只管子,則**個月大體上有2%即200只管子出故障,剩下9800只。**個月內(nèi)大體上又有2%即196只出故障,……,以此類推,第50個月末,大體還剩3641只。它的特點(diǎn)是在正常運(yùn)行期內(nèi)也是不斷出現(xiàn)故障。電子產(chǎn)品質(zhì)量的好壞在于故障率的高低,不象機(jī)械產(chǎn)品那樣,有一個基本上不出現(xiàn)故障的正常工作期。