可靠性測試方法在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用分析

鐘健思

（貴州省機械電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗院，貴州貴陽，550016）

可靠性測試方法在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用分析

鐘健思

（貴州省機械電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗院，貴州貴陽，550016）

在我國工業(yè)和科學(xué)技術(shù)實現(xiàn)飛速發(fā)展的現(xiàn)階段，質(zhì)量檢驗與可靠性測試技術(shù)在各個領(lǐng)域中已經(jīng)實現(xiàn)了較為廣泛的滲透，特別是對于電子產(chǎn)品而言，其在人們的日常生活和工作中的使用頻率明顯高于其他產(chǎn)品，進而對電子產(chǎn)品的質(zhì)量提出了越來越高的要求，這也給電子產(chǎn)品可靠性測試工作的開展帶來了一定的挑戰(zhàn)。因此，要進一步加大對可靠性測試方法在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用課題的研究力度。

可靠性測試方法；電子產(chǎn)品；質(zhì)量檢測；應(yīng)用

0 前言

在我國社會經(jīng)濟實現(xiàn)不斷發(fā)展的背景之下，電子產(chǎn)品已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用頻次最高的產(chǎn)品之一，且電子產(chǎn)品的種類越來越多，功能越來越多樣和實用，人們在對電子產(chǎn)品產(chǎn)生較高依賴性的同時，對電子產(chǎn)品的質(zhì)量也予以了高度的重視；而可靠性測試方法對于電子產(chǎn)品質(zhì)量檢驗結(jié)果會產(chǎn)生直接的影響，其對于電子產(chǎn)品可靠性的確定具有重要的意義?；诖?，本文以云模型可靠性測試方法為例，對其在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用進行了分析研究。

1 電子產(chǎn)品可靠性的影響因素

對于電子產(chǎn)品而言，其在貯存、運輸、使用的過程中會不可避免的受到一些因素的影響，其中的一些因素是可以確定的，例如電磁條件、機械環(huán)境以及熱條件等，但是也還有很多因素由于經(jīng)常發(fā)生變化，因而無法實現(xiàn)確定，對于電子產(chǎn)品的可靠性產(chǎn)生了不利的影響，其中影響程度最大的主要包括以下幾點。

其一，氣候因素。氣候因素對于電子產(chǎn)品可靠性的影響主要體現(xiàn)在材料腐蝕、電性能改變和機械變形等方面，常見的氣候因素包括氣壓、濕度、溫度、水、風(fēng)、塵、霧、沙等；例如，在低氣壓的條件下，空氣介電常數(shù)就會變小，電子產(chǎn)品的散熱就會受到阻礙，電參數(shù)進而發(fā)生變化，當(dāng)產(chǎn)品經(jīng)過長時間的運行后極易出現(xiàn)故障；在高溫的條件下，電子產(chǎn)品的材料會發(fā)生軟化現(xiàn)象，金屬部分也會出現(xiàn)氧化或膨脹，較大程度的降低了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的強度；濕度和鹽霧等因素會使得電子產(chǎn)品的材料發(fā)生腐蝕，進而影響到表面的電阻。

其二，機械因素。常見的因素包括碰撞、沖擊、振動、跌落以及離心等；其中，當(dāng)電子產(chǎn)品受到強大的沖擊時可能會突然失效，其結(jié)構(gòu)因受到超荷載的影響發(fā)生松動，其機械性能會受到破壞，嚴(yán)重時會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)散架的現(xiàn)象；而振動因素主要會影響元器件，易發(fā)生結(jié)構(gòu)損傷或引線斷裂的問題。

其三，電的因素。主要體現(xiàn)在雷擊、閃電、放電、電暈、電場、電平以及磁場等方面。

2 云模型可靠性測試方法的原理

對于電子產(chǎn)品而言，其使用壽命的長短一方面會受到工作條件因素的影響，另一方面還會受到環(huán)境溫度因素的影響，而電子產(chǎn)品實際的工作情況會隨著時間和季節(jié)的變化而變化，為了對電子產(chǎn)品的可靠性進行準(zhǔn)確的分析，可以借助云模型圍繞電子產(chǎn)品中的描述性語言實現(xiàn)更為確切的量化分析，其關(guān)鍵在于對原始數(shù)據(jù)所組成的云滴予以有效的擬合。

2.1 云參數(shù)計算公式

云模型可靠性測試方法的公式為SC=E（Ex，En，He）=（WC，MTTF/MTTFmax）-1。在這一計算公式當(dāng)中，E表示的是電子產(chǎn)品的工作環(huán)境，WC表示的是電子產(chǎn)品在運行條件下的工作環(huán)境的量化值，MEEF表示的是工作條件下的電子產(chǎn)品的平均壽命，而MTTFmax則指的是在較為理想的環(huán)境條件下，電子產(chǎn)品的最大使用壽命。

2.2 指標(biāo)近似法

指標(biāo)近似法所采用的公式為①Ex =（Cmax + Cmin）/2，②En =（Cmax - Cmin）/6，③He = k，其中，常數(shù)K的作用是對指標(biāo)中全部可以確定的因素予以解決，之后結(jié)合這些指標(biāo)對電子產(chǎn)品的適應(yīng)性參數(shù)予以計算，通過計算可以得到環(huán)境相似條件下的適應(yīng)性云參數(shù)，根據(jù)結(jié)果判斷出電子產(chǎn)品在理想的環(huán)境中工作的最長壽命時間。采取公式和常數(shù)的方法能夠描述確定工作環(huán)境，或者是工作環(huán)境變化具有一定規(guī)律下的電子產(chǎn)品工作條件模型，其中，WCi 指的是在測試過程當(dāng)中所關(guān)注的第i個工作條件，C是已知的常數(shù)，而f（t）則是工作條件發(fā)生變化情況下的計算函數(shù)。舉例來說，當(dāng)電子產(chǎn)品處于較為理想的工作環(huán)境時，可利用WCA=60%或WCT=15℃來表示恒定的溫度和穩(wěn)定的濕度。

2.3 工作條件模型的構(gòu)建

電子產(chǎn)品工作條件云模型的構(gòu)建以特定工作環(huán)境下的變化條件為依據(jù)，當(dāng)時間發(fā)生推移，或者地點發(fā)生更換的情況下，工作條件WC會通過WCC前向云發(fā)生器產(chǎn)生相對應(yīng)的條件云，進而為變化條件和語言描繪提供相關(guān)的云表達式。

建立電子產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性云模型是對其可靠性進行分析評價的前提，將電子產(chǎn)品的實際工作條件作為云計算公式的輸入條件，通過計算能夠明確在特定工作時間之內(nèi)的電子產(chǎn)品的運行情況，接下來利用MTTF（WC）=MTTFideal（t）×SCIx=wc計算出電子產(chǎn)品在特定環(huán)境條件下的工作壽命。

當(dāng)工作環(huán)境條件的變化程度較大的時候，應(yīng)用云模型可靠性測試方法檢驗的電子產(chǎn)品質(zhì)量，主要包括以下三個步驟，云模型的使用和計算的流程如下圖所示。首先，將電子產(chǎn)品不同的無障礙工作時間作為依據(jù)進行計算，一般情況下，可以結(jié)合電子產(chǎn)品說明書中的環(huán)境適應(yīng)性指標(biāo)來對環(huán)境因素的適應(yīng)性模型予以準(zhǔn)確的建立；其次，語言性的描述則以電子產(chǎn)品在實際工作中的數(shù)據(jù)為依據(jù)，對實際工作條件下的電子產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性模型予以構(gòu)建；再次，電子產(chǎn)品無故障運作時間以其在特定環(huán)境下的可靠程度為依據(jù)進行計算。

圖1 云模型的使用與計算示意圖

3 云模型可靠性測試方法在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用

為了分析云模型可靠性測試方法的效果，特選取在野外環(huán)境中工作的一電子產(chǎn)品最為研究對象，應(yīng)用云模型可靠性測試方法對這一產(chǎn)品的性能質(zhì)量進行檢驗。該電子產(chǎn)品在使用的過程中，其可靠性主要會受到環(huán)境溫度因素的影響，其環(huán)境溫度的變化對于電子產(chǎn)品的使用性能會產(chǎn)生極大的影響，不同溫度下所采集到的電子產(chǎn)品MTTF數(shù)據(jù)如下表所示。利用上文中介紹的計算方法得出這一電子產(chǎn)品的可靠程度和無故障工作的時間。對電子產(chǎn)品可靠度的分析則按照以上的三個步驟進行。

表1 不同溫度下采集的 MTTF 數(shù)據(jù)

利用指標(biāo)近似法和公式①Ex =（Cmax + Cmin）/2，②En =（Cmax - Cmin）/6，③He = k，首先，將測量到的數(shù)據(jù)帶入公式當(dāng)中，能夠獲得該電子產(chǎn)品的溫度適應(yīng)性云SC = Cloud（7.6，5.1，0.6），其所反映的是MTTF隨溫度變化的規(guī)律，通過計算得出這一電子產(chǎn)品在野外環(huán)境中的最佳工作溫度為—7.72 ℃，同時也顯示了電子產(chǎn)品可工作的溫度區(qū)間；其次，得到該電子產(chǎn)品在實際工作環(huán)境的溫度變化模型；再次，利用公式 MTTF （WC）= MTTF ideal（t）×SCIx = wcu與公式 R（t）=exp（-t/MTTF（WC））來計算出該電子產(chǎn)品在不同溫度條件下的使用可靠程度，并根據(jù)其繪制出變化曲線。

最后，將①環(huán)境溫度恒定在理想工作溫度下的電子產(chǎn)品可靠度曲線，②環(huán)境溫度變化下的可靠度曲線，③溫度變化曲線，這三條曲線在同一坐標(biāo)軸中畫出，可以清楚的發(fā)現(xiàn)，溫度的變化會對電子產(chǎn)品的平均壽命產(chǎn)生影響；當(dāng)環(huán)境溫度的變化幅度較小的時候，電子產(chǎn)品的使用壽命就會相對延長；當(dāng)環(huán)境溫度的變化幅度較大的時候，電子產(chǎn)品的使用壽命就會明顯縮短，且使用壽命會隨著溫度變化的越大而降低的越快，這與實際情況是相符合的；以此為依據(jù)，應(yīng)該對該電子產(chǎn)品在夏季和冬季應(yīng)采取必要的防熱和防寒的措施，從而保證電子產(chǎn)品的可靠運行。

4 結(jié)束語

電子產(chǎn)品的可靠性，實際上指的是電子產(chǎn)品在特定環(huán)境和時間下的運行能夠滿足設(shè)計目標(biāo)和要求，是衡量電子產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。對于電子產(chǎn)品而言，其在人們的生活和工作中已經(jīng)實現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用，使用條件也變得越來越復(fù)雜，為了減少故障問題的發(fā)生率，延長產(chǎn)品的實際使用壽命，需要采取科學(xué)合理的方法對電子產(chǎn)品的可靠性進行測試。云模型可靠性測試方法在一定程度上突破了傳統(tǒng)測試方法所具有的局限性，在理論和實踐層面均具有較高的可操作性，值得實現(xiàn)進一步的推廣應(yīng)用。

[1]王宇，王欣汝，黃進永，劉舜鑫.通用電子產(chǎn)品全壽命周期可靠性分析方法[J].電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗，2017，（01）：40-44.

[2]駱明珠，陳穎，康銳.基于PoF模型的電子產(chǎn)品可靠性參數(shù)計算方法[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2014，（04）：795-801.

Application analysis of reliability test method in electronic products

Zhong Jiansi
(Guizhou Institute of quality supervision and inspection of mechanical and electronic products,Guiyang Guizhou, 550016)

In the present stage to achieve the rapid development of industry and science and technology in China, quality inspection and reliability testing technology in various fields have achieved penetration widely, especially for electronic products, in people’s daily life and work in the frequency of use was significantly higher than that of other products, and then put forward more and more high the requirements for the quality of the electronic products, it also brings some challenges to carry out reliability test work of electronic products. Therefore, we should further intensify the research on the application of reliability testing methods in electronic products.

reliability testing method; electronic product; quality inspection