顯示屏的MTBF怎么做？周期要多久？

時(shí)間：2021-08-09作者：深圳市華商技術(shù)有限公司瀏覽：16

Reliability Testing作為Solid State Drive（簡(jiǎn)稱固態(tài)硬盤）SIT測(cè)試階段較重要的測(cè)試項(xiàng)，推動(dòng)著產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提升。UBER、Endurance、Retention、Temperature Extreme、MTBF等可靠性指標(biāo)值也作為產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的一部分體現(xiàn)在產(chǎn)品規(guī)格書中。

幾個(gè)基本概念：

Failure Rate：failure Rateλ，λ定義為失效個(gè)數(shù)r與n測(cè)試樣品在*測(cè)試條件下運(yùn)行t時(shí)間的比值，即λ= r / n*t 。針對(duì)電子產(chǎn)品，通常我們用FIT（Failure In Time）體現(xiàn)，如1 FIT代表運(yùn)行10^9小時(shí)，出現(xiàn)1個(gè)失效設(shè)備。

例子：4000個(gè)測(cè)試設(shè)備，同時(shí)持續(xù)運(yùn)行了5000個(gè)小時(shí)，較終發(fā)現(xiàn)有2個(gè)設(shè)備發(fā)生故障，則通過計(jì)算可以得知λ=2/4000*5000h=1*10^-7 h ，則λ=100 FIT

浴盆曲線：又稱失效率曲線，指產(chǎn)品從投入到報(bào)廢為止的整個(gè)生命周期內(nèi)，其可靠性的變化呈現(xiàn)一定的規(guī)律，大致分為早期失效期、隨機(jī)失效期、損耗失效期。我們通常描述的FIT實(shí)際是指的是隨機(jī)失效期（明確失效周期可以指導(dǎo)我們正確定義Ea值，進(jìn)而減少實(shí)際誤差）










MTBF：即平均故障間隔時(shí)間，英文全稱是“Mean Time Between Failure”，指新的產(chǎn)品在規(guī)定的工作環(huán)境條件下開始工作到出現(xiàn)**個(gè)故障的時(shí)間的平均值。MTBF越長(zhǎng)表示可靠性越高，保持正確工作能力越強(qiáng)，單位為“小時(shí)”。通常也指相鄰兩次故障之間的平均工作時(shí)間，也稱為平均故障間隔。它僅適用于可維修產(chǎn)品（不可維修產(chǎn)品我們用MTTF定義）。當(dāng)產(chǎn)品的壽命服從指數(shù)分布時(shí)，失效率的倒數(shù)表示兩個(gè)失效之間的時(shí)間間隔。λ=1/MTBF

例子：某產(chǎn)品SSD MTBF值標(biāo)稱為150萬小時(shí)，保修5年；150萬小時(shí)約為171年，并不是說該產(chǎn)品SSD每塊盤均能工作171年不出故障。由MTBF=1/λ可知λ=1/MTBF=1/171年，即該固態(tài)硬盤的平均年故障率約為0.6%，一年內(nèi)，平均1000塊固態(tài)硬盤有6塊會(huì)出故障。
綜上所述，F(xiàn)IT/MTBF值是產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的重要參數(shù)，測(cè)試工程師經(jīng)常使用各種不同的方法與標(biāo)準(zhǔn)來估計(jì)產(chǎn)品的MTBF值，其目的就是為了找出產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)。




如何測(cè)？

MTBF有三種測(cè)試方法，分別是：預(yù)測(cè)法、實(shí)驗(yàn)法、實(shí)測(cè)法，三種方法都可以完成MTBF的測(cè)試需求。

MTBF預(yù)測(cè)法：

1、標(biāo)準(zhǔn)局限性：目前較通用的*性標(biāo)準(zhǔn)是MIL-HDBK-217、GJB/Z299B和Bellcore，分別用于**產(chǎn)品和民用產(chǎn)品。其中，MIL-HDBK-217是由美國(guó)*部可靠性中心及Rome實(shí)驗(yàn)室提出并成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，專門用于**產(chǎn)品MTBF值計(jì)算，GJB/Z299B是我國(guó)*標(biāo)準(zhǔn)；而Bellcore是由AT&TBell實(shí)驗(yàn)室提出并成為商用電子產(chǎn)品MTBF值計(jì)算的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。MIL-HDBK-217據(jù)說95年發(fā)布一版后就不再維護(hù)較新了，所以標(biāo)準(zhǔn)本身也有局限性

2、預(yù)測(cè)法局限性：預(yù)測(cè)法主要采用應(yīng)力法和元件計(jì)數(shù)法產(chǎn)品的MTBF。主要考慮的是產(chǎn)品中每個(gè)器件的失效率；影響因素包括：πE 環(huán)境因素Environment factor) 、πQ 品質(zhì)因素：(Quality factor)、πA 應(yīng)用因素：(Application factor)、πC 復(fù)雜性因素：(Quality factor)、πL 累計(jì)因素：(Learning factor)、πS 電應(yīng)力因素：(Electrical Stress factor)、πT 溫度因素：(Temperature factor）等。受各種因素影響，以及計(jì)算參數(shù)的選擇上受計(jì)算人員對(duì)系數(shù)的掌握和了解程度影響很大，因此和實(shí)際值相比會(huì)有很大的差異。不推薦。

MTBF實(shí)測(cè)法：

顧名思義，就是直接測(cè)試，較終統(tǒng)計(jì)結(jié)果，比如MTBF比較小的產(chǎn)品可以按照這種方法直接驗(yàn)證，假如產(chǎn)品手冊(cè)宣稱150萬小時(shí)，這種方法的確不太可行。

MTBF 實(shí)驗(yàn)法：

這種方法是我個(gè)人比較推薦的一種方法，經(jīng)過合理的測(cè)試方法，參考準(zhǔn)確的測(cè)試數(shù)據(jù)評(píng)估出來的MTBF也是比較準(zhǔn)確的，實(shí)驗(yàn)法大致也分：定時(shí)截尾試驗(yàn)：指實(shí)驗(yàn)到規(guī)定的時(shí)間終止。定數(shù)截尾試驗(yàn)：指實(shí)驗(yàn)到出現(xiàn)規(guī)定的故障數(shù)或失效數(shù)時(shí)而終止。因?yàn)闇囟仁俏覀儺a(chǎn)品一的加速因素，所以這里我引入了加速因子（AF：Accelerate Factor），加速因子AF即為產(chǎn)品在正常使用條件下的壽命和高測(cè)試應(yīng)力條件下的壽命的比值。一般采用Arrhenius Model（阿氏模型），AF=e{ Ea/Kb*[1/Tn-1/Ta]} （畫圈圈，在我們Reliability Testing中會(huì)經(jīng)常用到這個(gè)AF）。

Ea：活化能，單位eV，活化能高，表示對(duì)溫度變化影響比較顯著。當(dāng)試驗(yàn)的溫度與使用溫度差距范圍不大時(shí)，Ea可設(shè)為常數(shù)。一般電子產(chǎn)品在早期失效期的Ea為0.2~0.6eV，隨機(jī)失效期的Ea趨近于1.0eV；損耗失效期的Ea大于1.0eV。后面例子我用到Ea值=1.1

Kb：Boltzmann Constant波茲曼常數(shù)，(0.00008623eV/°k)

Tn：正常操作條件**溫度(°k)

Ta：加速壽命試驗(yàn)條件**溫度(°k)

E：2.718

Confidence Level：信心度 ，一般為60%，α=0.4；90%，α=0.1

UCL ：Unit Confidence Level，信心系數(shù)。UCL=X^2(α,2r+2)，使用卡方公式作為對(duì)MTBF準(zhǔn)確性的要求，因此冒險(xiǎn)率越小，X^2就越大，計(jì)算的MTBF越小，可信度越高。同時(shí)失效數(shù)r越大，不良率就高了，X^2自然也變大，在同樣的時(shí)間下MTBF就會(huì)變小。該值可以直接參考JESD47，附表為Confidence Level =60%時(shí)的UCL

亮劍公式：

MTBF=Total Test Time*AF/UCL

Total Test Time=(Sample Size) *(Test Days)*(Power On Hours/Day)

例：100塊樣品，信心度為0.6，用戶使用溫度為30度，測(cè)試溫度為55度。假設(shè)在測(cè)試60天后，有1塊盤失效，請(qǐng)計(jì)算MTBF值。

（我自己做了一個(gè)專門計(jì)算AF的表，只需要輸入正常使用溫度和壓力溫度方可計(jì)算出AF值，根據(jù)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 小時(shí)


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• 詞條

  詞條說明

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