可靠性測試方法在電子產品中的應用分析

鐘健思

（貴州省機械電子產品質量監督檢驗院，貴州貴陽，550016）

可靠性測試方法在電子產品中的應用分析

鐘健思

（貴州省機械電子產品質量監督檢驗院，貴州貴陽，550016）

在我國工業和科學技術實現飛速發展的現階段，質量檢驗與可靠性測試技術在各個領域中已經實現了較為廣泛的滲透，特別是對于電子產品而言，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品，進而對電子產品的質量提出了越來越高的要求，這也給電子產品可靠性測試工作的開展帶來了一定的挑戰。因此，要進一步加大對可靠性測試方法在電子產品中的應用課題的研究力度。

可靠性測試方法；電子產品；質量檢測；應用

0 前言

在我國社會經濟實現不斷發展的背景之下，電子產品已經成為人們日常生活中應用頻次最高的產品之一，且電子產品的種類越來越多，功能越來越多樣和實用，人們在對電子產品產生較高依賴性的同時，對電子產品的質量也予以了高度的重視；而可靠性測試方法對于電子產品質量檢驗結果會產生直接的影響，其對于電子產品可靠性的確定具有重要的意義。基于此，本文以云模型可靠性測試方法為例，對其在電子產品中的應用進行了分析研究。

1 電子產品可靠性的影響因素

對于電子產品而言，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、機械環境以及熱條件等，但是也還有很多因素由于經常發生變化，因而無法實現確定，對于電子產品的可靠性產生了不利的影響，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品可靠性的影響主要體現在材料腐蝕、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、塵、霧、沙等；例如，在低氣壓的條件下，空氣介電常數就會變小，電子產品的散熱就會受到阻礙，電參數進而發生變化，當產品經過長時間的運行后極易出現故障；在高溫的條件下，電子產品的材料會發生軟化現象，金屬部分也會出現氧化或膨脹，較大程度的降低了產品結構的強度；濕度和鹽霧等因素會使得電子產品的材料發生腐蝕，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，當電子產品受到強大的沖擊時可能會突然失效，其結構因受到超荷載的影響發生松動，其機械性能會受到破壞，嚴重時會出現結構散架的現象；而振動因素主要會影響元器件，易發生結構損傷或引線斷裂的問題。

其三，電的因素。主要體現在雷擊、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境溫度因素的影響，而電子產品實際的工作情況會隨著時間和季節的變化而變化，為了對電子產品的可靠性進行準確的分析，可以借助云模型圍繞電子產品中的描述性語言實現更為確切的量化分析，其關鍵在于對原始數據所組成的云滴予以有效的擬合。

2.1 云參數計算公式

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

2.2 指標近似法

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

2.3 工作條件模型的構建

電子產品工作條件云模型的構建以特定工作環境下的變化條件為依據，當時間發生推移，或者地點發生更換的情況下，工作條件WC會通過WCC前向云發生器產生相對應的條件云，進而為變化條件和語言描繪提供相關的云表達式。

建立電子產品環境適應性云模型是對其可靠性進行分析評價的前提，將電子產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的電子產品的運行情況，接下來利用MTTF（WC）=MTTFideal（t）×SCIx=wc計算出電子產品在特定環境條件下的工作壽命。

當工作環境條件的變化程度較大的時候，應用云模型可靠性測試方法檢驗的電子產品質量，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，將電子產品不同的無障礙工作時間作為依據進行計算，一般情況下，可以結合電子產品說明書中的環境適應性指標來對環境因素的適應性模型予以準確的建立；其次，語言性的描述則以電子產品在實際工作中的數據為依據，對實際工作條件下的電子產品環境適應性模型予以構建；再次，電子產品無故障運作時間以其在特定環境下的可靠程度為依據進行計算。

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品中的應用

為了分析云模型可靠性測試方法的效果，特選取在野外環境中工作的一電子產品最為研究對象，應用云模型可靠性測試方法對這一產品的性能質量進行檢驗。該電子產品在使用的過程中，其可靠性主要會受到環境溫度因素的影響，其環境溫度的變化對于電子產品的使用性能會產生極大的影響，不同溫度下所采集到的電子產品MTTF數據如下表所示。利用上文中介紹的計算方法得出這一電子產品的可靠程度和無故障工作的時間。對電子產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 數據

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

最后，將①環境溫度恒定在理想工作溫度下的電子產品可靠度曲線，②環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軸中畫出，可以清楚的發現，溫度的變化會對電子產品的平均壽命產生影響；當環境溫度的變化幅度較小的時候，電子產品的使用壽命就會相對延長；當環境溫度的變化幅度較大的時候，電子產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，應該對該電子產品在夏季和冬季應采取必要的防熱和防寒的措施，從而保證電子產品的可靠運行。

4 結束語

電子產品的可靠性，實際上指的是電子產品在特定環境和時間下的運行能夠滿足設計目標和要求，是衡量電子產品質量的重要指標。對于電子產品而言，其在人們的生活和工作中已經實現了廣泛的應用，使用條件也變得越來越復雜，為了減少故障問題的發生率，延長產品的實際使用壽命，需要采取科學合理的方法對電子產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，值得實現進一步的推廣應用。

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

[2]駱明珠，陳穎，康銳.基于PoF模型的電子產品可靠性參數計算方法[J].系統工程與電子技術，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