MTBF寿命测试-消费电子产品

MTBF有三种测试方法，分别是：预测法、实验法、实测法三种方法。
MTBF预测法：
1、标准局限性：Bellcore是由AT&TBell实验室提出并成为商用电子产品MTBF值计算的行业标准。
2、预测法局限性：预测法主要采用应力分析法和元件计数法分析产品的MTBF。主要考虑的是产品中每个器件的失效率；影响因素包括：πE 环境因素Environment factor) 、πQ 品质因素：( factor)、πA 应用因素：(Application factor)、πC 复杂性因素：( factor)、πL 累计因素：(Learning factor)、πS 电应力因素：(Electrical Stress factor)、πT 温度因素：(Temperature factor）等。受各种因素影响，以及计算参数的选择上受计算人员对系数的掌握和了解程度影响很大，因此和实际值相比会有很大的差异。不推荐。
 
MTBF实测法：
顾名思义，就是直接测试，*终统计结果，比如MTBF比较小的产品可以按照这种方法直接验证，假如产品手册宣称150万小时，这种方法的确不太可行。
 
MTBF 实验法：
这种方法是我个人比较推荐的一种方法，经过合理的测试方法，参考准确的测试数据评估出来的MTBF也是比较准确的，实验法大致也分：定时截尾试验：指实验到规定的时间终止。定数截尾试验：指实验到出现规定的故障数或失效数时而终止。因为温度是我们产品唯一的加速因素，所以这里我引入了加速因子（AF：Accelerate Factor），加速因子AF即为产品在正常使用条件下的寿命和高测试应力条件下的寿命的比值。一般采用Arrhenius Model（阿氏模型），AF=e{ Ea/Kb*[1/Tn-1/Ta]} （画圈圈，在我们Reliability Testing中会经常用到这个AF）。
 
Ea：活化能，单位eV，活化能高，表示对温度变化影响比较显著。当试验的温度与使用温度差距范围不大时，Ea可设为常数。一般电子产品在早期失效期的Ea为0.2~0.6eV，随机失效期的Ea趋近于1.0eV；损耗失效期的Ea大于1.0eV。后面例子我用到Ea值=1.1
Kb：Boltzmann Constant波茲曼常数，(0.00008623eV/°k)
Tn：正常操作条件**温度(°k)
Ta：加速寿命试验条件**温度(°k)
E：2.718
 
Confidence Level：信心度 ，一般为60%，α=0.4；90%，α=0.1
UCL ：Unit Confidence Level，信心系数。UCL=X^2(α,2r+2)，使用卡方公式作为对MTBF准确性的要求，因此冒险率越小，X^2就越大，计算的MTBF越小，可信度越高。同时失效数r越大，不良率就高了，X^2自然也变大，在同样的时间下MTBF就会变小。该值可以直接参考JESD47，附表为Confidence Level =60%时的UCL


MTBF=Total Test Time*AF/UCL
Total Test Time=(Sample Size) *(Test Days)*(Power On Hours/Day)
例：100块样品，信心度为0.6，用户使用温度为30度，测试温度为55度。假设在测试60天后，有1块盘失效，请计算MTBF值。
（我自己做了一个专门计算AF的表，只需要输入正常使用温度和压力温度方可计算出AF值，根据上述描述可以算的AF=24.78）

AF= AF=e{ Ea/Kb*[1/Tn-1/Ta]}=24.78
MTBF=100*60*24*24.78/2.03≈170W 小时
以上为MTBF平均故障间隔时间的计算方法。