电子产品的可靠性试验研究

    电子产品的可靠性是指产品在规定的条件下及规定的时间内完成规定功能的能力，它是电子产品质量的一个重要组成部分。一个电子产品尽管其技术性能指标很高，但如果它的可靠性不高，它的质量就不能算是好的。产品的可靠性不高将会给生产带来很大损失，随着控制系统的大型化，一个系统所用的电子元件越来越多，只要其中一个元件发生故障，一般都会导致整个系统发生故障，由此产生的经济损失将远远超过一个元件本身的价值，所以元件的可靠性越来越重要。电子产品是否适应预定的环境和满足可靠性指标，必须通过可靠性试验进行鉴定或考核；有时还需通过试验来暴露产品在设计和工艺中存在的问题，通过故障分析确定主要的故障模式和发生的原因，进而采取改进措施。所以可靠性试验不仅是可靠性活动的重要环节，也是进一步提高产品可靠性的有效措施。

电子产品的可靠性变化一般都有一定的规律，其特征曲线如图1 所示，由于其形状象浴盆，通常称之为“浴盆曲线”。从图1 可以看出，在产品试验和设计初期，由于设计制造中的错误、软件不完善以及元器件筛选不够等原因而造成早期失效率高，通过修正设计、改进工艺、老化元器件、以及整机试验等，使产品进入稳定的偶然失效期；使用一段时间后，由于器件耗损、整机老化以及维护等原因，产品进入了耗损失效期。这就是可靠性特征曲线呈“浴盆曲线”型的原因。

通常我们定义，在多次实验中，某随机事件出现的次数叫做该事件的频数。如在M 次试验中，事件A 出现的频数是M ，则事件A 出现的相对频数是M / N 。在状态不变的条件下，在多实践中，事件A 出现的相对频数就反映了该事件A 出现的可能性。它是事件A 出现的一个大概的百分率，称为事件A 概率，记为P （A ）。

P （A ）=M / N （N 很大）                   （1 ）

所以电子产品可靠性定义中的“完成规定功能的能力”，确切的说是完成规定任务的概率。例如，设一批电子产品于 t=0 时出厂，到时间t 时还剩N 个发生故障。显然,N 是t 的函数，记为N(t) 。在t 时还在工作的N(t) 个中，单位时间出故障的百分率叫做这批电子产品的瞬时故障率，记为λ(t)。

到t+ △t时，还在工作的有N(t+ △t)个，亦即在t到（t+ △t）/△t个，所以

λ(t)=[N（t）-N(t+ △t)] / N（t）△t

≈-N’(t) △t / N（t）△t

=- N’(t) / N（t）

产品故障率的倒数叫产品平均无故障时间（也称平均寿命），用它来表示可靠性水平的高低。例如，故障率等于是 2%/月，即平均寿命等于50个月表示正在工作的产品中1个月会有2%出故障，这平时（50个月），大体上还有36.4%在工作，到了2倍的平均寿命时，大体上还有13.2%在正常工作。

电子产品的故障规律有其自身的特点，国内外大量可靠性试验数据都说明：正常运转期的电子产品的故障率约等于常数。其物理意义是：在任何时间，还在工作的产品，在单位时间内大体上有固定百分比的产品要出故障。例如某种大功率管的故障率为每月 2%，如果出厂一万只管子，则**个月大体上有2%即200只管子出故障，剩下9800只。**个月内大体上又有2%即196只出故障，……，以此类推，第50个月末，大体还剩3641只。它的特点是在正常运行期内也是不断出现故障。电子产品质量的好坏在于故障率的高低，不象机械产品那样，有一个基本上不出现故障的正常工作期。