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CH22 可靠性加速測試方法 目的 基本假設 加速試驗模式 Inverse Power Model

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Presentation on theme: "CH22 可靠性加速測試方法 目的 基本假設 加速試驗模式 Inverse Power Model"— Presentation transcript:

1 CH22 可靠性加速測試方法 目的 基本假設 加速試驗模式 Inverse Power Model
Arrhenius Model for Thermal Aging 時間轉換法 貝氏法則

2 可靠性加速測試 目的 利用較嚴厲的環境測試條件,使得產品的失效時間縮短,然後以求得之結果,估計產品在一般使用環境之壽命。

3 可靠性加速測試 基本假設 a.環境條件加強,但不改變產品物理性質
b. 環境條件改變,所求得之各個失效分配,彼此之間存在某種相似的統計分配特性。 c. 可以重覆試驗 d. 符合能量不滅之物理定律

4 加速試驗模式 (一)物理模式 * Inverse Power Law * Arrhenius Law (二)統計模式
* Time Transformation Models * Baye’s Method

5 Inverse Power Model 適用於一般電子及電子產品、絕緣物體,或是軸承等,其使用壽命和外界之應力成 ”N” 次方的反比,如下式所示: 產品之特性壽命(Characteristic Life)通常可由韋式分配求得,公式中之 “N” 值決定於不同產品和其組成之物質,可由圖22-1之負斜率 –[1/N]求得。

6 Inverse Power Model 應力座標 特性壽命 加速測試之應力 正常施加應力 Log Scale 1小時 以指數為單位 30年
時間座標

7 Inverse Power Model 例題一
某產品在正常情況下,應力為15kV,由上述方法求得之指數為8,若測試電壓為60kV,經證實兩種測試電壓產生之失效原因相同,也不會改變其物理結構。若該產品之希望壽命為30年,用60kV電壓需測試多久方能保證其壽命。 解:30年 = 30×365天×24小時 = 小時

8 Arrhenius Model for Thermal Aging
有些電子元件會因溫度變化而影響其內部之化學變化,以及影響其變化速度,此種變化關係在化學上稱之為Arrhenius Equation,如式(1)所示。

9 Arrhenius Model for Thermal Aging

10 Arrhenius Model for Thermal Aging
若可以找到一特性值Q,使得化學反應速率和產品壽命之乘積等於Q,即

11 時間轉換法 此種模式是用在找尋在常態應力測試條件和加速測試條件二者CDF(累積失效機率函數)之關係,可用下式表示:
CDF at Acc. Stress = K × CDF at Rated Stress,K稱為加速因子,可由實驗求得。

12 貝氏法則 如果事前我們對某種產品之失效模式已有經驗,或是已知其分配公式,則利用貝氏法則會比其他測試模式來的好。但此法有下列限制條件:
1. 若未知機率分配,則吾人缺少合理的一些假設, 2. 應用機會不多,除非對該產品已有相當程度之了解。

13 貝氏法則 應用此法時,須經測試以便找到一可用之事前機率分配。貝氏模式之推理過程如下

14 施加應力之各種型式 固定應力法 逐步加嚴測試 改變應力及測試時間 多層次之應力測試 單一和多層次之失效分析

15 固定應力法 使用一特定應力測試,然後用韋氏機率紙求算其特性壽命 重複上述步驟,但改以不同之應力測試
將前述結果描繪在座標圖上,再以統計迴歸方法找出應力與壽命之關係 此法為最簡單且普遍之測試方法

16 逐步加嚴測試 測試方法為逐步增加測試應力,而測試時間也按比例增長,以便達成加速失效之目的
當達成失效狀態後,需分析產品失效原因,同時查看有無改變物理現象 如此逐步增大應力,直到改變物理現象為止 最後使用統計方法,推估失加速測試縮短之時間和正常應力之關係

17 逐步加嚴測試示意圖 應力 時間

18 改變應力及測試時間 任意改變施加之應力,加速造成失效狀態 此法無法以合理之數學方法,找出產品之平均壽命

19 多層次之應力測試 類似改變應力及測試時間之測試方式,但改變過程為事先設定值 再以統計學之變異數分析或實驗設計法,找出一最佳之測試方法

20 單一和多層次之失效分析 產品失效現象(Failure Mode),可以分成單一失效和多層次失效兩種 單一失效之分析
由連續、重複的失效現象中,找出其失效原因。 亦可藉由統計之迴歸分析,找出其失效原因。 或利用其它已知 之數學模式來分析

21 單一和多層次之失效分析 多層次失效 理論上,雖可藉變異數分析找出多層次失效現象之原因,實務上大都將其視為單一失效原因來處理。為改進前述做法,可採用“Competing Risk Model” (CRM)來分析 CRM假設失效現象可分成k個,且失效原因相互獨立,而發生某一次失效現象之最短時間,就可決定整個產品之壽命 求算最短時間之公式為 x = Min(x1, x2, x3,…, xk)


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