产品可靠性之环境应力筛选

如题所述

航空安全的挑战与可靠性工程的重要性:


近期埃塞俄比亚波音737-Max8的悲剧再次唤起人们对飞机安全的深度关注。在产品智能化的大潮中,可靠性工程扮演着至关重要的角色,它涵盖着严谨的管理策略和环境应力筛选。可靠性,本质上是产品在特定条件下稳定运行并完成任务的概率,它是衡量产品质量与信赖度的关键指标。


1. 可靠性基础与分类


可靠性通过可靠度函数来量化,与质量有所区别。经典的浴盆曲线模型揭示了产品从早期故障、正常运行到晚期故障的生命周期分布。早期失效区的识别对于提升产品早期阶段的可靠性至关重要。


2. 环境应力筛选:确保极限安全


环境应力筛选(ESS)和可靠性验证试验(RET)是确保产品极限安全的关键步骤。ESS试验在工作极限内验证产品的稳健性,而RET则深入探究产品承受破坏极限的能力。产品极限的分布,如图3所示,需要精细策划和实施。


2.1 实验策略规划


在产品设计的不同阶段,会采用不同的筛选试验,如HALT、ALT、RET和ESS,来揭露潜在问题,确保寿命目标,并消除缺陷,如图4所示。


2.2 ESS:加速缺陷发现


环境应力筛选如高温老化、温度循环和随机振动,如图5所示,以加速缺陷的暴露,提升产品的早期可靠性。然而,恒定高温老化筛选可能效率较低,影响交付时间。


复杂性与挑战


在汽车电子产品领域,可靠性考验更为复杂,涉及到材料科学、工艺技术的多重维度。例如,导航系统的可靠性依赖于众多精密零件的协同作用以及软件的稳定性。温度变化和振动的挑战,通常通过温度循环和随机振动筛选来应对,选择温度范围需考虑产品工作状态,推荐速率为5℃/min以上,持续时间根据产品稳定性和检测需求来调整。


生产过程中的筛选与管理


从试产到大批量生产,环境应力筛选贯穿始终。在生产阶段,应针对不同阶段采取不同的筛选策略,如常温到-10℃/60℃循环,同时监测工作电流,确保老化设备正常运行。提升固有可靠性,还需从设计、制造和供应商管理等多层面进行优化。


结论,环境应力筛选是确保产品可靠性的强有力工具,但在复杂行业中,它必须与全面的质量管理标准和电子产品筛选指南相结合,才能确保产品的最终安全和性能。

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