《电子元器件的可靠性》——3.7节电子元器件失效率鉴定试验

本文介绍了电子元器件失效率鉴定试验的三个类型:定级试验、维持试验和升级试验,强调了置信度选取对试验结果的影响。试验方案要求从筛选合格产品中随机抽取样品,并对试验条件、失效标准、置信度、试验时间和样品数等有明确规定。维持试验允许失效数不宜取零,升级试验需满足特定条件以确保产品失效率等级提升。

本节书摘来自华章社区《电子元器件的可靠性》一书中的第3章,第3.7节电子元器件失效率鉴定试验,作者王守国,更多章节内容可以访问云栖社区“华章社区”公众号查看

3.7 电子元器件失效率鉴定试验
3.7.1 置信度与失效率
要了解经过筛选的元器件或材料产品可靠性究竟如何,还必须从该批产品中抽取一定数量的样品,进行失效率鉴定试验,特别是有可靠性指标的产品,其失效率等级的确定、升级都要经过这类试验,来加以确认。失效率试验分为:定级试验,即首次确定产品的失效率等级而进行的试验;维持试验,即为证明产品的失效率等级仍不低于定级试验或升级试验后所确定的失效率等级而进行的试验;升级试验,即为证明产品的失效率等级比原定的失效率等级更高而进行的试验。
对电子元器件产品的失效率试验,一般从五级开始,试验条件应在产品技术标准所规定的额定条件下进行,因为鉴定试验所确定的失效率等级是一个基本失效率,而不是产品使用条件下的失效率。
在确定失效率等级时还有一个置信度的选取问题,定级和升级试验的置信度一般取60%,只有在有特殊要求时,才选取90%。这是因为失效率试验的抽样方案与一般质量检验的计数抽样方案不同,即当产品的真实失效率等于某一等级的最大失效率时,它不应看作不合格的失效率。因此,如果置信度取高了,就会增大把本来符合某一失效率等级要求的产品鉴定为不合格的概率。以5级定级试验为例,若C(允许失效数)为1,置信度取60%,则真实失效率为0.5×10-5/小时的产品被鉴定为5级的概率只有73%;若置信度取90%,则同批产品被鉴定为5级的概率仅为42%。显然,置信度取得太高,把本来合格的产品判为不合格的概率增大,这对生产方不利。但是也不能把置信度取得太低,否则,可能增大把失效率等级不合格的产品判为合格的概率,这对使用方危险性增加。另外,要求产品的失效率属于某一级水平,总不能按这一等级的最大失效率来交付产品,必须要求产品的实际失效率远低于定级试验的最大失效率,才能被顺利通过。
此外,如果元器件失效率的置信度取得过高,那么利用元器件的失效率数据对设备或系统进行可靠性

1 第6章 重要电路与元器件的防护设计 主讲:庄奕琪 电子设计可靠性 电子设计可靠性 工程 工程 2 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1.0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1.0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1.0 本章目次 6.1 高速数字IC防护设计 6.1.1 去耦电容设计 6.1.2 PCB去耦设计 6.1.3 时钟电路考虑 6.1.4 接口电路考虑 6.2 感性负载开关电路防护设计 6.3 数模混合电路防护设计 6.3.1 可靠性设计要点 6.3.2 数模混合芯片的接地 6.4 微处理器防护设计 6.4.1 概述 6.4.2 看门狗 6.4.3 过压欠压控制 6.4.4 软件防护设计 6.5 电源防护设计 6.5.1 概述 6.5.2 线性电源防护 6.5.3 开关电源防护 6.5.4 电源通断防护 6.6 放大器防护设计 6.6.1 概述 6.6.2 过压过流保护 6.6.3 隔离与屏蔽 6.6.4 接地与去耦 6.6.5 其它 6.7 接口防护设计 6.7.1 网络接口防护 6.7.2 串行接口防护 6.7.3 ADSL接口防护 6.7.4 USB接口防护 6.8 继电器防护设计 3 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1.0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1.0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1.0 6.1 高速数字IC防护设计 6.1.1 去耦电容设计 6.1.2 PCB去耦设计 6.1.3 时钟电路考虑 6.1.4 接口电路考虑 4 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1.0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1.0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1.0 6.1.1 去耦电容设计 去耦电容的作用 去耦 增加电源和地的交流耦合,抑 制数字电路开关工作时出现在电源与 地线上的穿通浪涌和负载浪涌,需具 备足够的瞬态电流容量,因此容值相 对偏大,用于可靠性防护 旁路 电容给高频交流信号提供低阻 抗通路,缩小高频环路面积,需具备 足够的高频上限频率,无需具备足够 的瞬态电流容量,因此容值相对偏 小,用于电磁兼容性加固 去耦+旁路 一般情况下,电源-地的 去耦电容和旁路电容可合二为一 去耦电容 为高频穿 通电流提 供泄放通 道 去耦电容 为负载电 流提供电 荷(充电 时)或接 收电荷 (放电 时) 2 5 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1.0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1.0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1.0 6.1.1 去耦电容设计 效果比较 无去耦电容:电源电流中的直流成分与瞬变成分均通过电源线和地线,形成浪涌电压,并构成大面积的 高频电流环路 有去耦电容:电源电流中的瞬变成分均通过去耦电容旁路,不再通过电源线和地线,并大大缩小了高频 电流环路面积 6 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1.0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1.0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1.0 接去耦电容后(电压波动±0.3V) 未接去耦电容(电压波动±0.8V) 6.1.1 去耦电容设计 效果比较(续) 1.5V电源的数字IC的电压波动统 计分布 5V电源的数字IC的电压时间波形 7 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1.0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1.0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1.0 6.1.1 去耦电容设计 图解 为数字IC的电源端加去耦电容 银行太远,一定要有自己随身携 带的零用钱盒子(数字IC一定要 有自己的去耦电容) 钱 盒 子 要 能 很 快 地 打 开 (去耦电容在与开关浪涌 对应的频率范围内具有足 够低的阻抗) 钱盒子里的钱要足够多才 够用(去耦电容要有足够 的数量和容量) 8 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1.0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1.0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1.0 6.1.1 去耦电容设计 容值估算:公式 t V I C Δ Δ Δ 压变化最大值 正常工作允许的电源电 是数字 上升沿或下降沿宽度) 的开关时间(输出信号 是数字 差 开关电流
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