可靠性
| 可靠性 |
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中文名；可靠性 拼音；kě kào xìng 注音；ㄎㄜˇ ㄎㄠˋ ㄒㄧㄥˋ |
元件、产品、系统在一定时间内、在一定条件下无故障地执行指定功能的能力或可能性。可通过可靠度、失效率、平均无故障间隔等来评价产品的可靠性。[1]
目录
简介
根据国家标准GB-6583的规定，环境可靠性是指：产品在规定的条件下、在规定的时间内完成规定的功能的能力。产品在设计、应用过程中，不断经受自身及外界气候环境及机械环境的影响，而仍需要能够正常工作，这就需要用试验设备对其进行验证，这个验证基本分为研发试验、试产试验、量产抽检三个部分。 一般所说的“可靠性”指的是“可信赖的”或“可信任的”。我们说一个人是可靠的，就是说这个人是说得到做得到的人，而一个不可靠的人是一个不一定能说得到做得到的人，是否能做到要取决于这个人的意志、才能和机会。同样，一台仪器设备，当人们要求它工作时，它就能工作，则说它是可靠的；而当人们要求它工作时，它有时工作，有时不工作，则称它是不可靠的。 对产品而言，可靠性越高就越好。可靠性高的产品，可以长时间正常工作（这正是所有消费者需要得到的）；从专业术语上来说，就是产品的可靠性越高，产品可以无故障工作的时间就越长。 简单的说，狭义的“可靠性”是产品在使用期间没有发生故障的性质。例如一次性注射器，在使用的时间内没有发生故障，就认为是可靠的；再如某些一旦发生故障就不能再次使用的产品，日光灯管就是这类型的产品，一般损坏了只能更换新的。 从广义上讲，“可靠性”是指使用者对产品的满意程度或对企业的信赖程度。而这种满意程度或信赖程度是从主观上来判定的。为了对产品可靠性做出具体和定量的判断，可将产品可靠性可以定义为在规定的条件下和规定的时间内，元器件（产品）、设备或者系统稳定完成功能的程度或性质。例如，汽车在使用过程中，当某个零件发生了故障，经过修理后仍然能够继续驾驶。 产品实际使用的可靠性叫做工作可靠性。工作可靠性又可分为固有可靠性和使用可靠性。固有可靠性是产品设计制造者必须确立的可靠性，即按照可靠性规划，从原材料和零部件的选用，经过设计、制造、试验，直到产品出产的各个阶段所确立的可靠性。使用可靠性是指已生产的产品，经过包装、运输、储存、安装、使用、维修等因素影响的可靠性。
分类
产品可靠性又分为固有可靠性和使用可靠性。 其中，固有可靠性通过设计、制造的过程来保证，很大程度上受设计者和制造者的影响。而使用可靠性依赖于产品的使用环境，操作的正确性，保养与维修的合理性，所以它很大程度上受使用者的影响。
定义
产品、系统在规定的条件下，规定的时间内，完成规定功能的能力称为可靠性。 这里的产品可以泛指任何系统、设备和元器件。产品可靠性定义的要素是三个“规定”：“规定条件”、“规定时间”和“规定功能”。 “规定条件”包括使用时的环境条件和工作条件；例如同一型号的汽车在高速公路和在崎岖的山路上行驶，其可靠性的表现就不大一样，要谈论产品的可靠性必须指明规定的条件是什么。 “规定时间”是指产品规定了的任务时间；随着产品任务时间的增加，产品出现故障的概率将增加，而产品的可靠性将是下降的。因此，谈论产品的可靠性离不开规定的任务时间。例如，一辆汽车在在刚刚开出厂子，和用了5年后相比，它出故障的概率显然小了很多。 “规定功能”是指产品规定了的必须具备的功能及其技术指标。所要求产品功能的多少和其技术指标的高低，直接影响到产品可靠性指标的高低。例如，电风扇的主要功能有转叶，摇头，定时，那么规定的功能是三者都要，还是仅需要转叶能转能够吹风，所得出的可靠性指标是大不一样的。 可靠性的评价可以使用概率指标或时间指标，这些指标有：可靠度、失效率、平均无故障工作时间、平均失效前时间、有效度等。典型的失效率曲线是浴盆曲线，其分为三个阶段：早期失效期、偶然失效期、耗损失效期。早期失效期的失效率为递减形式，即新产品失效率很高，但经过磨合期，失效率会迅速下降。偶然失效期的失效率为一个平稳值，意味着产品进入了一个稳定的使用期。耗损失效期的失效率为递增形式，即产品进入老年期，失效率呈递增状态，产品需要更新。提高可靠性的措施可以是：对元器件进行筛选；对元器件降额使用，使用容错法设计（使用冗余技术），使用故障诊断技术等。可靠性主要包括电路可靠性及元器件的选型有必要时用一定仪器检测。
主要特征
可靠性是一项重要的质量指标，只是定性描述就显得不够，必须使之数量化，这样才能进行精确的描述和比较。可靠性的定量表示有其自己的特点，由于使用场合的不同，很难用一个特征量来完全代表。 1．可靠度R或可靠度函数R(t) 产品的可靠度是指产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。 假设规定的时间为t，产品的寿命为T，在一批产品中的寿命有的T>t，也有的T≤t，从概率论角度可以将可靠度表示为T>t的概率，即 R（t）=P（T>t） 在数值上，某个时间的概率可用试验中该事件发生的频率来估计。 2．失效概率或积累失效概率F（t） 失效概率是表征产品在规定条件下和规定时间内，丧失规定功能的概率，也成为不可靠度。它也是时间t的函数，记作F（t），显然 F（t）=P(T≤t) 它在数值上等于1减可靠度，也就是说，产品从0开始试验（或工作）到时刻t，失效总数r（t）与初始试验（或工作）产品总数N0之比，即 积累失效概率F（t）与可靠度R（t）的关系式为 F（t）=1- R（t） 3．失效密度或失效密度函数f（t） 失效密度是表示失效概率分布的密集程度，或者说是失效概率函数的变化率。它在数值上等于在时刻t，单位时间内的实效数Δr/Δt与初始试验（或工作）产品总数N0的比值，即 同样，当N0很大时，也可用微商的形式来表示，即 其所描述的曲线成为失效密度曲线，它与横坐标轴之间的面积恰好等于1。也就是说，失效密度这个随机变量在（0，∞）范围内的概率等于1。用积分式表示有 4．平均寿命μ 平均寿命对不可修复或不值得修复的产品和可修复的产品有不同的含义。对于不可修复的产品，其寿命是指产品发生失效前的工作时间或工作次数。因此，平均寿命是指寿命的平均值，即产品在丧失规定功能前的平均工作时间，通常记作MTTF（mean time to failure）。对可修复的产品，寿命是指两次相邻故障间的工作时间，而不是指产品的报废时间。因此，对这类产品的平均寿命是指平均无故障工作时间，或称平均故障间隔时间，记作MTBF（mean time between failures）。但是，不管哪类产品，平均寿命在理论上的意义是类似的，其数学表达式也是一致的。 假设被试产品数位N0，产品的寿命分别为t1、t2、……tn，则他们的平均寿命为各寿命的平均值，即 当失效密度函数f（t）已知，且连续分布，那么，总体的平均寿命μ可按下式计算： 一般说来，电子元器件的平均寿命愈长，在短时间内工作的可靠性愈高。但是，可靠性与寿命虽然密切相关，又不是同一概念，不能混为一谈。不能认为可靠性高，寿命就长；也不能认为寿命长的可靠性就必然高，这与使用要求有关。通常所指的高可靠，是指产品完成要求任务的把握性特别高；而长寿命，是指产品可以用很长时间工作而性能良好。如海、地缆线通讯设备所用元器件要求使用20年而性能良好，体现了长寿命；导弹工作时间不一定长，但工作时间内（几秒、几分或半小时）要求高度可靠，万无一失，这就体现为高可靠。
可靠性测试
可靠性测试则是在芯片生产后，在封装前后对集成电路本身和芯片整体进行测试，来检验其是否存在故障、失效概率有多大、可靠程度有多高，从而指导芯片应用和进行下一版设计优化。可靠性测试有很多种，有成熟的测试标准、测试方法和设备，下面选取列出部分业内常用的测试项和参考的标准。其中GJB是中国的军工标准，JESD是JEDEC固体技术协会（美国电子工业协会内辖的一个组织，后独立为固体电子行业的一个协会）发布的标准。例如闩锁测试可以按照JESD78D标准来进行，其中建立了一套定义闩锁特性和失效等级的测试方法，适用于NMOS、CMOS、双极电路以及这几种电路的组合。
参考来源