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| 标准编号 | GB/T 34986-2017 (GB/T34986-2017) | | 中文名称 | 产品加速试验方法 | | 英文名称 | Methods for product accelerated testing | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | L05 | | 国际标准分类 | 03.120.01; 03.120.30 | | 字数估计 | 74,773 | | 发布日期 | 2017-11-01 | | 实施日期 | 2018-05-01 | | 起草单位 | 工业和信息化部电子第五研究所、芜湖赛宝信息产业技术研究院有限公司、中国工程物理研究院电子工程研究所、总参第六十研究所、中国电子科技集团公司第二十九研究所、中兴通讯公司、深圳TCL新技术有限公司、海信集团有限公司、重庆电力科学试验研究院、中国电子科技集团公司第二十八研究所、上海工业自动化仪表研究院、中航工业301所 | | 归口单位 | 全国电工电子产品可靠性与维修性标准化技术委员会(SAC/TC 24) | | 标准依据 | 国家标准公告2017年第29号 | | 提出机构 | 中华人民共和国工业和信息化部 | | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 34986-2017
Methods for product accelerated testing
ICS 03.120.01;03.120.30
L05
中华人民共和国国家标准
产品加速试验方法
(IEC 62506:2013,IDT)
2017-11-01发布
2018-05-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
目次
前言 Ⅲ
引言 Ⅳ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语、定义、符号和缩略语 2
3.1 术语和定义 2
3.2 符号及缩略语 3
4 加速试验方法概述 4
4.1 累计损伤模型 4
4.2 加速试验的分类、方法及类型 6
5 加速试验模型 8
5.1 A类:定性加速试验 8
5.2 B类及C类:定量加速试验方法 13
5.3 失效机理及试验设计 16
5.4 试验应力水平、剖面及综合应力的确定和试验-应力建模 17
5.5 多应力加速方法论---B类试验 17
5.6 单应力和多应力的B类加速试验 19
5.7 定量可靠性试验的加速 27
5.8 加速可靠性验证试验或评估试验 33
5.9 加速可靠性增长试验 34
5.10 加速试验指南 34
6 产品研发阶段的加速试验策略 35
6.1 加速试验抽样方案 35
6.2 试验应力和试验时间 36
6.3 多应力条件下的元器件试验 36
6.4 组件的加速试验 36
6.5 系统的加速试验 36
6.6 试验结果分析 37
7 加速试验方法的局限性 37
附录A(资料性附录) 高加速极限试验(HALT) 38
附录B(资料性附录) 加速可靠性符合性试验、增长试验设计 42
附录C(资料性附录) 高加速极限试验和传统加速试验比较 55
附录D(资料性附录) 估算激活能Ea 56
附录E(资料性附录) 加速寿命试验标准程序 57
附录F(资料性附录) 经验因子评估示例 59
附录G(资料性附录) 通过试验直至产品失效确定加速因子 63
参考文献 66
前言
本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本标准使用翻译法等同采用IEC 62506:2013《产品加速试验方法》。
与本标准中规范性引用的国际文件有一致对应关系的我国文件如下:
---GB/T 5080.1-2012 可靠性试验 第1部分:试验条件和统计检验原则(IEC 60300-3-5:
2001,IDT)
本标准与IEC 62506:2013相比,做了下列编辑性修改:
“因为事件压缩可能会影响应力加速”;
---原文5.5中“式(3)是一种描述产品在多应力作用下的整体失效率的相对准确的方程”有误,应
为“方程(4)是一种描述产品在多应力作用下的整体失效率的相对准确的方程”;
---原文5.6.3.2中“n1/N1”“l1/L1”和“αi 在第i个应力水平下的停留时间”有误,应为“ni/Ni”
“li/Li”和“αi 在第i个应力水平的停留时间与应用载荷下寿命的比值”;
---原文附件B中式(B.22)中S应该为NS;
cycles”有误,应为“试验进行到700循环后有一个样品失效,1000循环后有3个样品失效”和
“试验进行到300循环后有5个样品失效,400循环后有10个样品失效,500循环后另外5个
样品发生失效。”;
---原文附件G图G.1中的“265V”有误,应为“25V”;图G.2曲线拟合方程、式(G.1)和式(G.2)
有误,作了更正。
本标准由中华人民共和国工业和信息化部提出。
本标准由全国电工电子产品可靠性与维修性标准化技术委员会(SAC/TC24)归口。
本标准起草单位:工业和信息化部电子第五研究所、芜湖赛宝信息产业技术研究院有限公司、中国
工程物理研究院电子工程研究所、总参第六十研究所、中国电子科技集团公司第二十九研究所、中兴通
讯公司、深圳TCL新技术有限公司、海信集团有限公司、重庆电力科学试验研究院、中国电子科技集团
公司第二十八研究所、上海工业自动化仪表研究院、中航工业301所。
本标准主要起草人:王学孔、胡湘洪、李锴、程德斌、高军、李劲、谢丽梅、刘雅智、朱亮、姜年朝、李焱、
尤荣贤、樊伟齐、刘风雷、纪静、张英、李佳嘉、武月琴。
引 言
现在已有多种可靠性或产品失效分析的试验方法,目前大多数试验方法都在实际生产中得到了应
用。以下试验方法用于确定产品的可靠性或确定产品潜在的失效模式,且已证明是有效的可靠性试验
方法:
---定时截尾试验;
---序贯试验;
---可靠性增长试验;
---失效试验等。
这些可靠性试验方法虽然非常有用,但试验时间通常较长,特别是对可靠性水平高的产品。为了缩
短产品上市周期、降低产品成本,满足人们对经济高效加速试验方法的需求,加速试验方法是有效的解
决方法。该方法通过提高产品试验的应力水平或者增大交变应力施加的频度而缩短试验时间,并发现
和减少产品的失效模式,以便快速评估产品的可靠性水平并使其得到增长。
有两种明显不同的途径来开展可靠性工作:
---第一种途径是通过分析和试验来证实产品在预期的工作环境条件下和寿命期内没有潜在失效
模式被激活;
---第二种途径是评估产品在预期的工作环境条件下,某一时刻后有多少个故障发生。
加速试验适用于上述两种情况,但通常差别较大。第一种途径与定性加速试验有关,其目的是发现
可能导致产品现场失效的潜在故障;第二种途径与定量加速试验有关,即根据加速模拟试验结果来评估
产品可靠性,加速模拟试验条件则以产品使用环境和使用剖面为基础进行确定。
加速试验可应用于产品(硬件或软件)的多个方面。不同类型的可靠性试验,如定时截尾试验、序贯
试验、成功率试验、可靠性验证试验或可靠性增长/改进试验,都可以运用加速试验方法。本标准为选择
常用的加速试验类型提供指导。该标准应与统计试验方案标准(如IEC 61123、IEC 61124、IEC 61649
和IEC 61710)一起使用。
在选择某一具体的试验方法或几个试验方法的组合前,应组织产品设计团队(包括可靠性工程师)
对用于评价指定系统(产品)的各种试验方法的优缺点及它们单独的或组合的适用范围进行评审。对于
每一个试验方法,还应考虑试验时间、试验结果、试验结果的可信度、对有用数据的分析、寿命周期费用
影响、分析的复杂性以及其他确定的因素。
产品加速试验方法
1 范围
本标准为各种加速试验技术的应用提供指导,用于评估或提高产品的可靠性,发现并减少产品在使
用过程中可能出现的潜在故障模式,是确保产品可靠性的有效方式。
加速试验方法的目的是在短时间内找出产品潜在的设计薄弱环节,提供产品的可靠性信息,实现产
品必要的可靠性/可用性增长。本标准论述可修复与不可修复系统的加速试验。该方法可应用于概率
比序贯试验、定时截尾试验以及可靠性增长/改进试验,这些试验测定的可靠性度量值可能与产品失效
发生的标准概率值不同。
本标准也进一步介绍加速试验或产品筛选方法,该方法用于识别由制造工艺导致的可危害产品可
靠性的产品缺陷、产品因制造错误而引入的可能危害其可靠性的缺陷。
2 规范性引用文件
下列文件对于文本件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
IEC 60300-3-1:2003 可信性管理 第3-1部分:应用指南 可靠性分析技术 方法指导(Depend-
methodology)
ples)
timationmethods)
IEC 61124:2012 可靠性试验 恒定失效率和恒定失效密度的可靠性验证试验(Compliancetests
IEC 61649:2008 威布尔分析(Weibulanalysis)
IEC 61709 电子元器件 可靠性 转换用故障率和应力模型的参考条件 (Electronic
IEC 61710 幂函数型 拟合优度检验和估计方法(Powerlawmodel-Goodness-of-fittestsand
IEC/T R62380 可靠性数据手册 电子组件、PCBs和设备可靠性预计通用模型(Reliabilitydata
IEC 62429 可靠性增长 在特定综合系统中的早期失效压力测试(Reliabilitygrowth-Stress
3 术语、定义、符号和缩略语
3.1 术语和定义
IEC 60050-191界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1.1
产品 item
能够被单独考虑的任何零件、元件、器件、功能单元、设备、分系统或系统。
注:产品可以由硬件、软件组成或两者兼而有之,特殊场合也可以包括人。
3.1.2
步进应力 stepstress
步进应力试验 stepstresstest
按照规定的应力步长逐步地对产品增加试验应力值,直到其发生故障或达到预先确定的应力水平
的试验。
注1:“步长”指应力施加量值、持续时间或试验序列数。
注2:该项试验不应该改变基本的失效模式、失效机理或它们的相对比率。
3.1.3
加速因子 accelerationfactor
产品在预期使用应力条件下与高应力条件下的失效分布特征(或可靠性水平)的比值。
注1:对于有加速效果的试验,其加速因子大于1。
注2:当假定产品符合恒定失效率的泊松分布时,加速因子指产品在使用应力下的时间与在高应力下的时间的
比值。
3.1.4
HALT
在规定的环境应力下,用于找出产品最有可能出现的失效模式的试验或试验序列。
注:HALT有时作为高加速寿命试验的缩写。作为非指标考核性的加速试验,它不能得到产品的寿命信息,但可以
得到产品设计应力极限值的信息。
3.1.5
HAST
为了缩短产品的试验时间而显著地增大施加在产品上的应力量值的试验。
3.1.6
HASS
为了激发出产品因制造工艺和控制差错而引入的潜在缺陷的试验。
3.1.7
HASA
在一个生产批次中随机抽取一个样品开展试验以便发现产品因制造而引入的缺陷的生产过程监测
方式。
3.1.8
激活能 activationenergy
Ea
用于因评估由绝对温度改变而产生加速能力的经验系数。
注:激活能以eV/K为单位。
3.1.9
事件压缩 eventcompression
模拟现场的应力,提高应力施加的频度。
3.1.10
时间压缩 timecompression
通过剔除低应力量值或无应力损伤的试验时间,达到加速的目的。
3.1.11
故障析出筛选 precipitationscreen
将潜在缺陷变成永久故障的筛选试验方法。
3.1.12
故障检测筛选 detectionscreen
检测间歇故障的低应力量值试验。
3.2 符号及缩略语
下列符号及缩略语适用于本文件。
符号/缩略语 描 述
R(t) 以时间为变量的产品可靠性指标;t时刻产品正常工作的概率
注1:IEC 60050-191:1990,定义191-12-01使用通用的R(t1,t2)定义,时间也可以用循环数、间隔
值等。
4 加速试验方法概述
4.1 累计损伤模型
任何类型的加速试验都基于加速损伤理论。产品在其寿命周期内所经历的应力可对其造成渐进的
累积损伤。这种损伤有时可能造成产品现场失效,有时则不会。
任何类型的加速试验方法都是通过增加试验应力的方式,使其对产品造成损伤,该损伤应与产品寿
命期内预期应力造成的累积损伤等效。产品破坏应力极限的确定(非可靠性评估)为评估破坏应力极限
与产品规范规定的应力极限之间是否有足够的裕度提供信息,因此,该试验方法为产品在其寿命期内不
发生与相关应力类型有关的失效提供保证。该方法不一定能确定产品寿命概率分布,但可以对产品强
度进行必要的调整,以避免此类故障在产品使用过程中的发生。这种确定产品足够的应力裕度与其寿
命概率分布无关的试验是一种定性试验。而定量试验是指为确定产品生存概率的试验,试验中的应力
量值与产品在超过其预期寿命内应力量值的生存概率有关。
图1描述了定性与定量加速试验的累积损伤原理。为了方便起见,所有的应力(工作应力极限、破
坏应力极限等)都用绝对值表示。产品技术规范规定的应力值通常给出上下两个极限值,因此,有技术
规范规定的上限及下限(USL和LSL),同样有设计上限和下限(UDL和LDL)、工作应力上限和下限
(UOL和LOL)、可靠性试验上限和下限(URTL和LRTL)。从基本原理上讲,负应力也可能以不同的
故障机理对产品产生累积损伤,因此对于在负应力作用下产品规定限值与预期限值之间关系的描述方
式可参考产品在正应力作用下的描述方式。例如,低温极限可能对产品产生与高温极限相同的失效模
式。为了避免混乱,在图1中不区分正温度应力和负温度应力或者其他正负应力,因此,应力量值无论
正负,都用上限或者下限的绝对值表示。
图1 累积损伤、退化的概率密度函数及试验类型
图1中的曲线表示了在产品全寿命周期内(从寿命开始时刻t0 到寿命终结tL)对应于某一应力的
要求强度。试验中的产品强度和应力假设服从高斯分布。图1可做为一个概念模型,展现了不同的加
速试验类型。
功能性试验是在产品需求说明书规定范围内的某一应力水平下开展的。在这个应力条件下,要求
产品在整个试验过程不能发生故障。产品的设计需要验证以确保其在技术规范规定的上下应力极限内
可正常工作。B类和C类加速试验(参见4.2.3、4.2.4),比如加速退化试验或累计损伤试验,可获取产品
设计规范规定的应力水平与可靠性验证试验应力水平之间的间隔裕度。当产品的性能指标退化到低于
其需求产品技术规定的值且这种状态定义为失效时,则产品判定为不合格。当在t0 时刻对产品进行测
试时,若对产品施加的应力值小于等于设计规范规定的应力水平,则不应发生任何失效。
产品设计规范应考虑其寿命周期内所经受的应力累积损伤而引起的某些性能退化。为了提供必要
的应力裕度,产品设计规范规定的应力极限应大于产品使用过程中要求的应力极限。当预期应力累积
损伤导致产品性能退化后,可靠性试验提供了试验应力水平(剩余强度)与要求的应力水平之间的应力
裕度信息。这个裕度值就是在规定的时间tL 内的可靠性水平值。
产品设计极限强度比设计规范规定的强度高得多,该极限强度由定性加速试验来确定。在产品寿
命期内,随着产品性能退化,产品可能会暴露出一些设计缺陷,危及可靠性。定性加速试验的目的是找
出产品的设计缺陷,因此,验证产品强度的定性加速试验的展开应在产品工作应力极限(OL)下。
产品的破坏应力极限(DL)大于产品的工作应力极限。在破坏应力极限作用下产品将发生永久性
失效。如果产品的工作应力极限(或破坏应力极限)与其设计规范规定的应力极限接近,产品的工作应
力极限或破坏应力极限分布的标准偏差大时,则定性加速试验就可以暴露产品设计的潜在薄弱环节,如
图1所示。
产品的可靠性是时间的函数,一般情况下定义为寿命时间tL 的函数。
产品工作要求的强度与可靠性试验应力水平之间裕度(应力均值之差除以它们的标准差)的累积正
态分布体现了产品的可靠性。试验应力水平及其持续时间的选择应考虑试验产生的累积损伤与产品寿
命周期内因累积损伤而引起的性能退化效果相一致。确定产品要求的可靠性水平的计算值即是定量评
价值。
表1列出了上述试验的概述以及它们在产品寿命期内应用的分布图谱。
表1 产品研发周期内各种试验类型分布
表1为本标准的使用者提供产品整个开发周期内所开展的试验项目,目的是为了更好地理解不同
试验方法在产品整个寿命周期内的运用。
4.2 加速试验的分类、方法及类型
4.2.1 概述
基于累积损伤模型、试验中获取的相关信息以及产品的使用状态假设,加速试验方法将被分成三种
类型:
A类(定性加速试验):用于发现故障模式和(或)故障现象;
B类(定量加速试验):用于预计产品正常使用时的失效分布;
C类(定量时间和事件压缩试验):用于预计产品正常使用时的失效分布。
注:其中B类和C类加速试验方法可以使试验时间缩短。B类加速试验需基于某一特定的失效机理,通常情况下,
可应用于产品的寿命加速。针对C类加速试验方法需要在试验前对其使用......
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