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专利名称：一种产品寿命评价方法和装置的制作方法
技术领域：
本申请涉及寿命评价技术领域，特别是涉及ー种产品寿命评价方法和装置。
背景技术：
目前随着科学技术的发展，产品寿命不断提高；另ー方面，由于行业竞争日趋激烈，产品从研发到生产的周期越来越短，新产品研制和旧产品性能改进的周期缩短到一年或更短。因此，如何快速评价产品寿命，已成为迫切需要解决的问题，否则，来不及做完寿命试验，老产品就很有可能因为性能落后而被淘汰。现有的产品寿命评价方法采用加速寿命试验方法。加速寿命试验(ALT，Accelerated life test)是在假设产品失效机理不变的基础上,通过寻■找产品寿命与应カ之间的映射关系ー加速模型，利用高(加速)应カ水平下的寿命特征去外推或评价正常应力水平下的试验技木。ALT技术突破了传统可靠性试验的技术思路，将激发的试验机制引入到可靠性试验，可以大大缩短试验时间，提高试验效率，降低试验成本。ALT的应カ施加方式有三种恒定应力、步进应力和序进应力，其中,恒定应力ALT是把全部样品分为几组，每组样品都在某个恒定加速应カ水平下进行的寿命试验。工程实际中，由于恒定应カ的ALT比较容易进行，且其估计精度较高，因此，这种应カ施加方式较为常用。例如，在针对无线基站设备产品进行恒定应カ加速寿命试验时，为保证外推寿命的准确性，參考国内、外标准，一般要求不少于4组样品进行试验；试验结束后，根据每组样品服从的寿命分布可求出寿命特征；再依据4组样品的寿命特征和加速应力水平，外推设备正常应カ条件下的寿命特征。但是，无线基站设备产品的特点，使得现有产品寿命评价方法具有如下缺点首先，由于无线基站设备是针对特定的使用环境设计的，比如高温要求室外设备长时间工作能满足55°C，短时间工作能满足70°C ;室内设备长时间工作能满足40°C，短时间工作能满足55°C。一旦超过了设计限值，很可能造成设备异常停机甚至损坏。因此，进行加速寿命试验时，加速应カ受设备环境条件范围较窄的限制，导致加速因子较�。�试验所花费的时间较长；其次，由于无线基站设备比较复杂，且具有多种失效模式，因此找到适用的加速模型难度很大，往往需要花费大量的时间和试验样品，大大增加了试验成本；再者，加速寿命试验需要多个无线基站作为样品，由于该设备价格昂贵，且搭建试验环境比较复杂，导致试验成本高、试验难度大；最后，随着科技发展，新材料、新エ艺的不断应用，无线基站设备产品的可靠性不断提高，其寿命评价所花费的时间也将随着设备可靠性的提高而相应增加，不能完全满足快速评价的需要。总之，需要本领域技术人员迫切解决的ー个技术问题就是如何能够降低产品寿命评估所花费的时间和成本。

发明内容
本申请所要解决的技术问题是提供一种产品寿命评价方法和装置，能够降低产品寿命评估所花费的时间和成本。为了解决上述问题，本申请公开了一种产品寿命评价方法，包括确定整机设备产品的关键器件；针对所述关键器件分别进行加速寿命试验，并依据加速寿命试验数据得到相应的寿命特征；依据各关键器件的寿命特征，评价得到整机设备产品的寿命。优选的，所述确定整机设备产品的关键器件的步骤，包括 对所述整机设备产品中器件进行可靠性预计，确定其中的关键器件；所述可靠性预计的过程包括采用应力分析法，获取所述整机设备产品中器件的应カ參数；所述应カ參数包括如下參数中的ー种或多种平均通用稳态失效率及其质量等级和在实际应用中承受的环境应力、电应カ和温度应カ；依据所述应カ參数计算得到所述整机设备产品中器件的失效率； 将所述整机设备产品中失效率排在前列的器件作为关键器件。优选的，所述确定整机设备产品的关键器件的步骤，包括将所述整机设备产品的气候环境试验发现的整机故障定位到器件故障，所述器件故障相应的器件为关键器件。优选的，所述确定整机设备产品的关键器件的步骤，包括根据外场返回的产品故障及故障原因的相应数据，统计出各器件的失效数目及失效分布规律；依据各器件的失效数目及失效分布规律计算得到各器件的失效率；将所述整机设备产品中失效率排在前列的器件作为关键器件。优选的，所述确定整机设备产品的关键器件的步骤，包括对所述整机设备产品中器件进行可靠性预计，确定其中的待定关键器件；对所述待定关键器件进行失效模式与影响分析，得到相应的重要度；从所述待定关键器件中剔除重要度低的ー个或多个器件，剰余的器件为整机设备产品的关键器件；其中，所述可靠性预计的过程包括采用应力分析法，获取所述整机设备产品中器件的应カ參数；所述应カ參数包括如下參数中的ー种或多种平均通用稳态失效率及其质量等级和在实际应用中承受的环境应力、电应カ和温度应カ；依据所述应カ參数计算得到所述整机设备产品中器件的失效率；将所述整机设备产品中失效率排在前列的器件作为待定关键器件。优选的，所述依据各关键器件的寿命特征，评价得到整机设备产品的寿命的步骤，包括从所有关键器件的寿命特征中选择最小者作为相应整机设备产品的寿命。优选的，所述针对所述关键器件分别进行加速寿命试验的步骤，包括
建立加速模型；依据加速模型确定应カ加载方式；依据加速模型及相应的应カ加载方式，抽取关键器件样品；依据所述应カ加载方式对该关键器件样品加载试验应力，直至该关键器件样品满足失效判据，并采集该关键器件样品的试验数据。优选的，所述加速模型为器件敏感參数退化率与温度应カ和电应カ之间的映射关系，所述应カ加载方式为序进应カ的加载方式，所述关键器件样品为一组样品；所述依据加速寿命试验数据得到相应的寿命特征的步骤，包括
依据器件敏感參数退化率与温度应カ和电应カ之间的映射关系和试验数据，外推相应关键器件样品的寿命；依据关键器件寿命服从的概率分布，以及，组内所有关键器件样品的寿命，得到相应关键器件的寿命特征。优选的，所述试验数据包括加速寿命试验条件下同一失效机理的两个不同时间段的敏感參数退化量以及相应的温度应力，加速寿命试验条件下的失效温度；所述依据所述器件敏感參数退化率与应カ之间的映射关系和试验数据以及器件的正常工作条件下的温度应力，外推相应关键器件样品的寿命特征的步骤，包括采集该关键器件样品在整机设备的正常工作条件下的温度应カ；依据所述器件敏感參数退化率与温度应カ和电应カ之间的映射关系、所述应カ加载方式和该关键器件样品在加速寿命试验条件下同一失效机理的两个不同时间段的敏感參数退化量以及相应的温度应力，得到该关键器件样品的失效激活能；依据所述器件敏感參数退化率与温度应カ和电应カ之间的映射关系、失效激活能、加速寿命试验条件下的失效温度及器件正常工作条件下的温度应力，外推该关键器件样品的寿命。优选的，所述加载模型为器件寿命特征与温度应カ水平之间的映射关系，所述应カ加载方式为恒定应カ的加载方式，所述关键器件样品为多组样品，所述试验数据为加速寿命试验条件下每个样品的寿命；所述依据加速寿命试验数据得到相应的寿命特征的步骤的步骤，包括对所述多组样品的试验数据分别进行数理统计求解每组样品的寿命特征；依据所述器件寿命特征与温度应カ水平之间的映射关系，以及加速寿命试验条件下多组样品的寿命特征及相应的温度应力，得到失效激活能；采集该关键器件样品在整机设备的正常工作条件下的温度应カ；依据所述器件寿命特征与温度应カ水平之间的映射关系、失效激活能、以及器件正常工作条件下的温度应カ，外推该关键器件样品的寿命特征。另ー方面，本申请还公开了ー种产品寿命评价装置，包括关键器件确定模块，用于确定整机设备产品的关键器件；加速寿命试验�？椋�用于针对所述关键器件分别进行加速寿命试验；寿命特征获取�？椋�用于依据加速寿命试验数据得到相应的寿命特征；及整机寿命评价�？椋�用于依据各关键器件的寿命特征，评价得到整机设备产品的寿命。
优选的，所述关键器件确定�？榘�括第一可靠性预计子�？椋�用于对所述整机设备产品中器件进行可靠性预计，确定其中的关键器件；所述第一可靠性预计子�？榘�括第一应カ分析単元，用于采用应カ分析法，获取所述整机设备产品中器件的应カ參数；所述应カ參数包括如下參数中的ー种或多种平均通用稳态失效率及其质量等级和在实际应用中承受的环境应力、电应カ和温度应カ；第一失效率获取単元，用于依据所述应カ參数计算，得到所述整机设备产品中器件的失效率；及第一关键器件获取单元，用于将所述整机设备产品中失效率排在前列的器件作为关键器件。
优选的，所述关键器件确定�？榘�括故障定位子�？椋�用于将所述整机设备产品的气候环境试验发现的整机故障定位到器件故障，所述器件故障相应的器件为关键器件。优选的，所述关键器件确定�？榘�括统计子�？椋�用于根据外场返回的产品故障及故障原因的相应数据，统计出各器件的失效数目及失效分布规律；第二失效率获取子�？椋�用于依据各器件的失效数目及失效分布规律计算得到各器件的失效率；第二关键器件获取子�？椋�用于将所述整机设备产品中失效率排在前列的器件作为关键器件。优选的，所述关键器件确定�？榘�括第二可靠性预计子�？椋�用于对所述整机设备产品中器件进行可靠性预计，确定其中的待定关键器件；失效分析子模块，用于对确定的关键器件进行失效模式与影响分析，得到相应的
重要度；剔除子�？椋�用于从所述可靠性预计子�？槿范ǖ墓丶�器件中剔除重要度低的一个或多个器件，剰余的器件为整机设备产品的关键器件；其中，所述第二可靠性预计子�？榘�括第二应カ分析単元，用于采用应カ分析法，获取所述整机设备产品中器件的应カ參数；所述应カ參数包括如下參数中的ー种或多种平均通用稳态失效率及其质量等级和在实际应用中承受的环境应力、电应カ和温度应カ；第三失效率获取単元，用于依据所述应カ參数计算得到所述整机设备产品中器件*的失效率；待定关键器件获取单元，用于将所述整机设备产品中失效率排在前列的器件作为待定关键器件。优选的，所述整机寿命评价�？椋�具体用于从所有关键器件的寿命特征中选择最小者作为相应整机设备产品的寿命。优选的，所述加速寿命试验�？榘�括建模子模块，用于建立加速模型；
应カ加载确定子�？椋�用于依据加速模型确定应カ加载方式；样品抽取子�？椋�用于依据加速模型及相应的应カ加载方式，抽取关键器件样品;应カ加载试验子�？椋�用于依据所述应カ加载方式对该关键器件样品加载试验应力，直至该关键器件样品满足失效判据，并采集该关键器件样品的试验数据优选的，所述加速模型为器件敏感參数退化率与温度应カ和电应カ之间的映射关系，所述应カ加载方式为序进应カ的加载方式，所述关键器件样品为一组样品；所述寿命特征获取�？椋�包括第一寿命外推子�？椋�用于依据器件敏感參数退化率与温度应カ和电应カ之间的映射关系和试验数据，外推相应关键器件样品的寿命；器件寿命获取子模块，用于依据关键器件寿命服从的概率分布，以及，组内所有关键器件样品的寿命，得到相应关键器件的寿命特征。优选的，所述试验数据包括加速寿命试验条件下同一失效机理的两个不同时间段的敏感參数退化量以及相应的温度应力，加速寿命试验条件下的失效温度；所述第一寿命外推子模块包括采集单元，用于采集该关键器件样品在整机设备的正常工作条件下的温度应カ；失效激活能获取单元，用于依据所述器件敏感參数退化率与温度应カ和电应カ之间的映射关系、所述应カ加载方式和该关键器件样品在加速寿命试验条件下同一失效机理的两个不同时间段的敏感參数退化量以及相应的温度应力，得到该关键器件样品的失效激活能；及寿命特征外推単元，用于依据所述器件敏感參数退化率与温度应カ和电应カ之间的映射关系、失效激活能、加速寿命试验条件下的失效温度及器件正常工作条件下的温度应力，外推该关键器件样品的寿命。优选的，所述加载模型为器件寿命特征与温度应カ水平之间的映射关系，所述应カ加载方式为恒定应カ的加载方式，所述关键器件样品为多组样品，所述试验数据为加速寿命试验条件下每个样品的寿命；所述寿命特征获取�？椋�包括数理统计求解子�？椋�用于对所述多组样品的试验数据分别进行数理统计求解每组样品的寿命特征；激活能求解子�？椋�用于依据所述器件寿命特征与温度应カ水平之间的映射关系，以及加速寿命试验条件下多组样品的寿命特征及相应的温度应力，得到失效激活能；温度采集子�？椋�用于采集该关键器件样品在整机设备的正常工作条件下的温度应カ；外推子�？椋�用于依据所述器件寿命特征与温度应カ水平之间的映射关系、失效激活能、以及器件正常工作条件下的温度应力，外推该关键器件样品的寿命特征。与现有技术相比，本申请具有以下优点本申请以关键器件替代整机设备产品进行加速寿命试验，由于电子器件的加速因子大于整机设备产品的加速因子，故对关键器件进行加速寿命试验所花费的时间小于对整机设备进行加速寿命试验所花费的时间；对关键器件分别进行加速寿命试验，能够节省整机设备产品的加速模型推导试验所花费的时间和成本；关键器件的体积较�。�对温箱容积等测试资源的要求较低，且只需较为简单的试验环境；因此，本申请能够大大降低试验难度、试验时间和试验成本，提高试验效率。此外，本申请依据器件敏感參数退化率与温度应カ和电应カ之间的映射关系进行加速寿命试验，其相对于依据器件寿命与温度应カ之间的映射关系进行加速寿命试验，具有所需样品少且试验周期短的优点，适用于多种关键器件并行进行加速寿命试验的场景，可进ー步降低试验成本，提高试验效率。


图I是本申请一种广品寿命评价方法实施例I的流程图；图2是本申请ー种恒定应カ试验示意图；图3是本申请ー种步进应カ试验示意图； 图4是本申请ー种序进应カ试验示意图；图5是本申请一种广品寿命评价方法实施例2的流程图；图6是本申请ー种产品寿命评价装置实施例的结构图。
具体实施例方式为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式
对本申请作进一步详细的说明。相对于现有技术针对整机设备进行加速寿命试验，本申请确定整机设备中决定无线基站可靠性水平的关键器件，针对这些关键器件分别进行加速寿命试验，并依据试验结果对整机设备寿命进行评价。本申请能够克服现有产品寿命评价方法花费时间长、花费成本高的缺点的理由在于首先，加速因子用于表示加速寿命试验的加速水平，其含义是指产品在正常工作应カ下的寿命与在加速环境下的寿命之比，也即ー小时试验相当于正常使用的时间；通常而言，加速因子越�。�加速寿命试验所花费的时间就越长；在进行加速寿命试验时，提高温度应カ可以提高加速因子，加快样品失效。对于整机设备，其适用的环境条件范围较窄导致其最高温度应カ水平较低，故加速因子�。�加速效果不明显，花费的试验时间较长；而在整机设备工作时，其内部温度往往高于外部环境温度，因此其内部电子器件的适用温度普遍高于整机设备，其中部分耐高温器件甚至能承受很高的环境温度(如200°C以上)。这样，电子器件的最高温度应カ水平较高，加速因子较大，加速效果较好，加速寿命试验所花费的时间较短。故对关键器件进行加速寿命试验所花费的时间小于对整机设备进行加速寿命试验所花费的时间；其次，整机设备比较复杂，且具有多种失效模式，因此不能直接套用现有的加速模型，需要通过试验来推导其适合的加速模型。该推导试验需要花费大量的时间和样品，导致成本大大增加；而经过长时间的研究以及实践证明，电子器件可以较好地符合现有的加速模型，如阿伦尼斯模型、逆幂律模型等；故对关键器件分别进行加速寿命试验，能够节省现有技术推导试验所花费的时间和成本；
再者，加速寿命试验需要多个整机设备作为样品，但由于整机设备的体积大，对于试验设备(如温箱容积)的要求较高，并且，使其正常工作需要搭建复杂的试验工作环境，比如对基带处理单元进行试验时，需要配备射频拉远单元和电脑等辅助设备保证其正常运行，无疑增加了试验成本且不利于开展并行测试；而在以电子器件作为试验样品吋，由于其体积较�。�对温箱容积等测试资源的要求较低，且只需较为简单的试验环境(例如电源提供其正常工作的电应カ即可)即可，因此，能够降低试验成本，且有利于开展并行测试。參照图1，示出了本申请ー种产品寿命评价方法实施例I的流程图，具体可以包括步骤101、确定整机设备产品的关键器件；本申请可用于各种可拆分为若干个电子器件的整机设备产品的寿命评价，如各种计算机设备产品、无线基站设备产品等，下面主要以无线基站设备产品的寿命评价为例进行介绍，其它整机设备产品的寿命评价请相互參照即可。本申请可提供如下确定整机设备产品的关键器件的方案方案一、所述确定整机设备产品的关键器件的步骤，具体可以包括步骤Al、对所述整机设备产品中器件进行可靠性预计，确定其中的关键器件；所述可靠性预计的过程具体可以包括步骤A2、采用应力分析法，获取所述整机设备产品中器件的应カ參数；所述应カ參数具体可以包括如下參数平均通用稳态失效率及其质量等级和在实际应用中承受的环境应力、电应カ和温度应カ；步骤A3、依据所述应カ參数计算，得到所述整机设备产品中器件的失效率；步骤A4、将所述整机设备产品中失效率排在前列的器件作为关键器件。可靠性预计是ー种通过建模与分析评估产品可靠性的方法，其主要优势在于可以比较快捷和准确的发现产品的薄弱环节。可靠性预计采用应カ分析法，利用相关软件(如Relex Studio等)进行计算，得出各种器件的失效率，失效率排在前列的器件即为设备的薄弱器件。以无线基站设备产品中器件为例，可依据适用于通信行业的SR332标准计算得出无线基站设备产品中器件的失效率，也即，可首先基于标准确定无线基站设备产品中器件的平均通用稳态失效率及其质量等级和在实际应用中承受的环境应力、电应カ和温度应カ等应カ參数，然后采用Relex Studio软件自动计算器件失效率。方案ニ、所述确定整机设备产品的关键器件的步骤，具体可以包括将所述整机设备产品的气候环境试验发现的整机故障定位到器件故障，所述器件故障相应的器件为关键器件。依据方案ニ，在条件允许的情况下，可依据同一整机设备产品的气候环境试验结果，将发现的整机故障定位到器件级，此时，器件故障相应的器件即为关键器件。方案三、如果待测整机设备的系列产品在外场已经有所应用，这里的外场应用是指产品售出后的应用，还可以搜集分析外场故障数据，找出比较集中的器件失效问题，选择这些易失效的器件作为关键器件。相应地，所述确定整机设备产品的关键器件的步骤，具体可以包括根据外场返回的产品故障及故障原因的相应数据，统计出各器件的失效数目及失效分布规律；依据各器件的失效数目及失效分布规律计算得到各器件的失效率；将所述整机设备产品中失效率排在前列的器件作为关键器件。方案四、所述确定整机设备产品的关键器件的步骤，具体可以包括
步骤BI、对所述整机设备产品中器件进行可靠性预计，确定其中的待定关键器件；步骤B2、对所述待定关键器件进行失效模式与影响分析，得到相应的重要度；步骤B3、从所述待定关键器件中剔除重要度低的ー个或多个器件，剰余的器件为整机设备产品的关键器件；其中，所述可靠性预计的过程具体可以包括采用应力分析法，获取所述整机设备产品中器件的应カ參数；所述应カ參数包括如下參数中的ー种或多种平均通用稳态失效率及其质量等级和在实际应用中承受的环境应力、电应カ和温度应カ；依据所述应カ參数计算得到所述整机设备产品中器件的失效率；将所述整机设备产品中失效率排在前列的器件作为待定关键器件。为了更准确地找出决定整机设备产品可靠性水平的关键器件，本实施例结合FMEA(失效模式与影响分析，Failure Mode and Effects Analysis)对可靠性预计获取的待定关键器件中剔除ー些重要性低、对整机设备产品正常工作影响小的器件，最終确定整机设备产品的关键器件。例如，对ー款TD-SCDMA室内型无线基站设备产品进行可靠性预计，可以得到其高温下失效率排在前10位的薄弱器件；然后，通过FMEA可确定这10个器件的重要度均符合要求，也即，确定这10个器件为整机设备产品的关键器件，接下来可以针对这些关键器件进行加速寿命试验。可以理解，本领域技术人员可以根据实际需求，设置重要度高低的衡量标准，例如，可以设置ー阈值，重要度大于该阈值可认为是重要度高，重要度小于该阈值可认为是重要度低等等，总之，本申请对具体的重要度高低的衡量标准不加以限制。以上对确定整机设备产品的关键器件的几种方案进行了详细介绍，可以理解，本领域技术人员根据需要结合使用上述几种方案，或者，使用其中任ー种方案，本申请对此不加以限制。步骤102、针对所述关键器件分别进行加速寿命试验，并依据加速寿命试验数据得到相应的寿命特征；在实际应用中，本领域技术人员可以根据测试资源和关键器件种类，选择针对所述关键器件进行串行的或并行的加速寿命试验。例如，在温箱、监测设备、数据采集设备等测试资源足够的情况下，可以同时针对多个关键器件进行并行的加速寿命试验；而在测试资源匮乏的情况下，一次只能针对一到两个关键器件进行加速寿命试验。本申请对具体的串行或并行方式不加以限制。在本申请的ー种优选实施例中，所述针对所述关键器件分别进行加速寿命试验的步骤，具体可以包括步骤Cl、建立加速模型；步骤C2、依据加速模型确定应カ加载 方式；步骤C3、依据加速模型及相应的应カ加载方式，抽取关键器件样品；步骤C4、依据所述应カ加载方式对该关键器件样品加载试验应力， 直至该关键器件样品满足失效判据，并采集该关键器件样品的试验数据。ALT的应カ施加方式有三种恒定应力、步进应力和序进应力。參照图2、图3、图4分别示出了本申请的恒定应カ试验示意图、步进应カ试验示意图和序进应カ试验示意图；其中，恒定应力试验即选定ー组高于正常应カ水平的加速应カ水平，譬如SO < SI < S2<…….く Sk，然后将样品分为K组，每组在ー个加速应カ水平下进行试验，直到各组均有一定数量的样品发生失效为止；步进应力试验也是先选定ー组加速应カ水平SI < S2<…….<Sk，把样品都置于应力水平SI下进行试验。一段时间后，把应カ提高到S2，将未失效的样品继续进行试验，如此继续下去，直到在最高应カ水平下有一定数量的样品发生失效为止；序进应カ试验与步进应カ试验基本相同，不同之处仅在于所施加的应力水平将随时间连续上升。加速寿命试验的基本思想是利用高应カ下的寿命特征去外推正常应カ水平下的寿命特征。实现这个基本思想的关键在于建立寿命特征与应力水平之间的关系，即加速模型。经过长时间的研究以及实践证明，电子器件參数的退化主要是由器件表面、体内及金属化系统的物理和化学变化引起的，当这种退化积累到一定程度时电子器件即发生失效，提高温度应カ可以加快器件的多种失效过程，如表面电荷扩散、电迁徙等，故选用温度作为器件寿命试验中的加速应カ。电子器件可以较好地符合现有的加速模型，如阿伦尼斯模型、逆幂律模型等。其中，阿伦尼斯(Arrhenius)模型最为典型、应用最广,温度对器件失效的加速作用可优先采用阿伦尼斯模型来模拟，阿伦尼斯模型的表达式为 -αΓ=Α^χρΦ(η其中，M为器件參数,t为试验时间，dM/dt为器件參数退化率,Atl为常数,Q为失效激活能，K为波尔兹曼常数，T为温度应力。电子器件的失效可看做由器件參数的原始值MO退化到一定程度M所引起的，那么寿命就是器件參数退化到M所需的时间t，由阿列尼斯方程两边积分可以得到器件寿命特征与温度应カ之间的关系t = =
A° (2)其中，t为寿命特征，Q为失效激活能，K为波尔兹曼常数，T为温度应力，B为常数。在本申请的ー种优选实施例中，考虑到电子器件參数的退化还与施加的电应カ密切相关，在阿伦尼斯模型的基础上，考虑电应カ的影响，建立如下器件參数退化率与应カ之间的映射关系-= Apn expi—(3)
dtkT其中，M为器件參数，t为试验时间，dM/dt为器件參数退化率,A为常数，P为电应力，η为电应カ的幂指数因子，Q为失效激活能，K为波尔兹曼常数，T为温度应力。现对公式⑵和公式(3)进行比较公式(2)描述的是器件寿命特征与温度应カ水平之间的映射关系，其在外推相应关键器件的寿命特征之前需要求解失效激活能Q等相关系数。目前普遍采用的应カ加载方式为恒定应カ，对步进应カ和序进应カ的加载方式以及试验数据的统计方法研究较少。如加载恒定应力，求解失效激活能Q等相关系数需要对所述多组样品的试验数据进行数理统计。对于关键器件较多的情况，公式(2)需要的样品总量多，要占用更多的测试资源，如果 测试资源有限，无法支持并行测试，则试验周期将大大増加。公式(3)描述的是器件參数退化率与温度应カ和电应カ之间的映射关系，如果加载序进应力，可以脱离数理统计求解失效激活能Q的限制，也即，由每个样品的失效数据，就能够得出失效激活能Q，并外推该样品正常工作条件下的寿命。因此，公式(3)只需ー组样品，即可完成加速寿命测试，其相对于公式(2)，具有效率高、周期短的缺点。本申请可以依据公式(2)和公式(3)所代表的不同的加速模型，提供如下依据加速寿命试验数据得到相应的寿命特征的技术方案方案一、方案一适用于公式(2)所代表的不同的加速模型的情形。在本申请的ー种实施例中，所述加载模型为器件寿命特征与温度应カ水平之间的映射关系，所述应カ加载方式为恒定应カ的加载方式，所述关键器件样品为多组样品，所述试验数据为加速寿命试验条件下每个样品的寿命；所述依据加速寿命试验数据得到相应的寿命特征的步骤，具体可以包括步骤D1、对所述多组样品的试验数据分别进行数理统计求解每组样品的寿命特征；步骤D2、依据所述器件寿命特征与温度应カ水平之间的映射关系，以及加速寿命试验条件下多组样品的寿命特征及相应的温度应力，得到失效激活能；步骤D3、采集该关键器件样品在整机设备的正常工作条件下的温度应カ；步骤D4、依据所述器件寿命特征与温度应カ水平之间的映射关系、失效激活能、以及器件正常工作条件下的温度应カ，外推该关键器件样品的寿命特征。在此给出一个采用公式(2)所代表的不同的加速模型进行加速寿命试验，并依据加速寿命试验数据得到相应的寿命特征的示例，该示例具体可以包括如下步骤步骤I、对公式(2)两边取对数，可得加速方程
,QXnt = a + T7f
ki(4)式中a = InB, a和失效激活能Q为待定系数。从上式中可以看出，寿命特征的对数与温度应カ的倒数之间满足直线方程，因此通过施加几组温度应カ得到器件在这几个温度点上的寿命特征后，就可以确定a、Q的值，再利用这ー关系计算失效激活能并外推出正常工作条件下器件的寿命特征。步骤2、抽取样品。參考国内、外标准(美军标、国标、国军标等)，进行电子器件加速寿命试验吋，至少需要3个应力水平，每个应力水平下的样品数量不少于10只，特殊样品不少于5支。步骤3、加载试验应力。本方法采用温度应力作加速应力，加载方式为恒定应カ加载方式。加速应カ水平越多，则对加速方程中两个系数的估计越精确。但应力水平越多，则成本越高。两者相矛盾，一般要求应カ水平不得少于4个。应カ水平确定原则为各应カ水平下器件的失效机理与正常应カ水平下的失效机理相同，才能保证加速寿命试验的可行性。这一点在试验停止后，需通过统计分析加以验证。具体验证方法是观察各应力水平下所得的试验数据在相应的概率纸上的分布，如果近似为一族平行直线，则满足要求。确定试验应カ大小时,最高应カ和最低应カ之间应有较大的间隔；最低应カ水平应尽量接近正常应力水平以提高试验精度，但又不能太过接近，否则达不到缩短试验时间的目的；中间的应力水平应适当分散。一种较简便的方式是温度应カ等间隔取值。步骤4、外推器件寿命。假设加速寿命试验应力水平为η个(η组样品)，每个应力水平样品为m个，tij表示第i(l < i <n)个应力水平、第j (I ^ j ^ m)个样品的寿命。试验结束后，根据试验样品服从的寿命分布，可以求出该组样品的寿命特征。电子器件基本服从指数分布，可采用平均寿命作为寿命特征。例如，第i个应力水平下，加速试验寿命特征为
权利要求
1.一种产品寿命评价方法，其特征在于，包括 确定整机设备产品的关键器件； 针对所述关键器件分别进行加速寿命试验，并依据加速寿命试验数据得到相应的寿命特征； 依据各关键器件的寿命特征，评价得到整机设备产品的寿命。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述确定整机设备产品的关键器件的步骤，包括 对所述整机设备产品中器件进行可靠性预计，确定其中的关键器件；所述可靠性预计的过程包括 采用应力分析法，获取所述整机设备产品中器件的应カ參数；所述应カ參数包括如下參数中的ー种或多种平均通用稳态失效率及其质量等级和在实际应用中承受的环境应力、电应カ和温度应カ； 依据所述应カ參数计算得到所述整机设备产品中器件的失效率； 将所述整机设备产品中失效率排在前列的器件作为关键器件。
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述确定整机设备产品的关键器件的步骤，包括 将所述整机设备产品的气候环境试验发现的整机故障定位到器件故障，所述器件故障相应的器件为关键器件。
4.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述确定整机设备产品的关键器件的步骤，包括 根据外场返回的产品故障及故障原因的相应数据，统计出各器件的失效数目及失效分布规律； 依据各器件的失效数目及失效分布规律计算得到各器件的失效率； 将所述整机设备产品中失效率排在前列的器件作为关键器件。
5.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述确定整机设备产品的关键器件的步骤，包括 对所述整机设备产品中器件进行可靠性预计，确定其中的待定关键器件； 对所述待定关键器件进行失效模式与影响分析，得到相应的重要度； 从所述待定关键器件中剔除重要度低的ー个或多个器件，剰余的器件为整机设备产品的关键器件； 其中，所述可靠性预计的过程包括 采用应力分析法，获取所述整机设备产品中器件的应カ參数；所述应カ參数包括如下參数中的ー种或多种平均通用稳态失效率及其质量等级和在实际应用中承受的环境应力、电应カ和温度应カ； 依据所述应カ參数计算得到所述整机设备产品中器件的失效率； 将所述整机设备产品中失效率排在前列的器件作为待定关键器件。
6.如权利要求I至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述依据各关键器件的寿命特征，评价得到整机设备产品的寿命的步骤，包括 从所有关键器件的寿命特征中选择最小者作为相应整机设备产品的寿命。
7.如权利要求I至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述针对所述关键器件分别进行加速寿命试验的步骤，包括 建立加速模型； 依据加速模型确定应カ加载方式； 依据加速模型及相应的应カ加载方式，抽取关键器件样品； 依据所述应カ加载方式对该关键器件样品加载试验应力，直至该关键器件样品满足失效判据，并采集该关键器件样品的试验数据。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在干，所述加速模型为器件敏感參数退化率与温度应カ和电应カ之间的映射关系，所述应カ加载方式为序进应カ的加载方式，所述关键器件样品为一组样品； 所述依据加速寿命试验数据得到相应的寿命特征的步骤，包括 依据器件敏感參数退化率与温度应カ和电应カ之间的映射关系和试验数据，外推相应关键器件样品的寿命； 依据关键器件寿命服从的概率分布，以及，组内所有关键器件样品的寿命，得到相应关键器件的寿命特征。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述试验数据包括加速寿命试验条件下同一失效机理的两个不同时间段的敏感參数退化量以及相应的温度应力，加速寿命试验条件下的失效温度； 所述依据所述器件敏感參数退化率与应カ之间的映射关系和试验数据以及器件的正常工作条件下的温度应力，外推相应关键器件样品的寿命特征的步骤，包括 采集该关键器件样品在整机设备的正常工作条件下的温度应カ； 依据所述器件敏感參数退化率与温度应カ和电应カ之间的映射关系、所述应カ加载方式和该关键器件样品在加速寿命试验条件下同一失效机理的两个不同时间段的敏感參数退化量以及相应的温度应力，得到该关键器件样品的失效激活能； 依据所述器件敏感參数退化率与温度应カ和电应カ之间的映射关系、失效激活能、カロ速寿命试验条件下的失效温度及器件正常工作条件下的温度应力，外推该关键器件样品的寿命。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述加载模型为器件寿命特征与温度应カ水平之间的映射关系，所述应カ加载方式为恒定应カ的加载方式，所述关键器件样品为多组样品，所述试验数据为加速寿命试验条件下每个样品的寿命； 所述依据加速寿命试验数据得到相应的寿命特征的步骤的步骤，包括 对所述多组样品的试验数据分别进行数理统计求解每组样品的寿命特征； 依据所述器件寿命特征与温度应カ水平之间的映射关系，以及加速寿命试验条件下多组样品的寿命特征及相应的温度应カ，得到失效激活能； 采集该关键器件样品在整机设备的正常工作条件下的温度应カ； 依据所述器件寿命特征与温度应カ水平之间的映射关系、失效激活能、以及器件正常工作条件下的温度应力，外推该关键器件样品的寿命特征。
11.一种产品寿命评价装置，其特征在于，包括 关键器件确定�？椋�用于确定整机设备产品的关键器件；加速寿命试验�？椋�用于针对所述关键器件分别进行加速寿命试验； 寿命特征获取模块，用于依据加速寿命试验数据得到相应的寿命特征；及 整机寿命评价模块，用于依据各关键器件的寿命特征，评价得到整机设备产品的寿命。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述关键器件确定�？榘�括 第一可靠性预计子�？椋�用于对所述整机设备产品中器件进行可靠性预计，确定其中的关键器件；所述第一可靠性预计子�？榘�括 第一应カ分析単元，用于采用应カ分析法，获取所述整机设备产品中器件的应カ參数；所述应カ參数包括如下參数中的ー种或多种平均通用稳态失效率及其质量等级和在实际应用中承受的环境应力、电应カ和温度应カ； 第一失效率获取単元，用于依据所述应カ參数计算，得到所述整机设备产品中器件的失效率；及 第一关键器件获取单元，用于将所述整机设备产品中失效率排在前列的器件作为关键器件。
13.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述关键器件确定�？榘�括 故障定位子�？椋�用于将所述整机设备产品的气候环境试验发现的整机故障定位到器件故障，所述器件故障相应的器件为关键器件。
14.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述关键器件确定�？榘�括 统计子�？椋�用于根据外场返回的产品故障及故障原因的相应数据，统计出各器件的失效数目及失效分布规律； 第二失效率获取子�？椋�用于依据各器件的失效数目及失效分布规律计算得到各器件的失效率； 第二关键器件获取子�？椋�用于将所述整机设备产品中失效率排在前列的器件作为关键器件。
15.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述关键器件确定�？榘�括 第二可靠性预计子模块，用于对所述整机设备产品中器件进行可靠性预计，确定其中的待定关键器件； 失效分析子�？椋�用于对确定的关键器件进行失效模式与影响分析，得到相应的重要度； 剔除子模块，用于从所述可靠性预计子�？槿范ǖ墓丶�器件中剔除重要度低的ー个或多个器件，剰余的器件为整机设备产品的关键器件； 其中，所述第二可靠性预计子模块包括 第二应カ分析単元，用于采用应カ分析法，获取所述整机设备产品中器件的应カ參数；所述应カ參数包括如下參数中的ー种或多种平均通用稳态失效率及其质量等级和在实际应用中承受的环境应力、电应カ和温度应カ； 第三失效率获取単元，用于依据所述应カ參数计算得到所述整机设备产品中器件的失效率； 待定关键器件获取单元，用于将所述整机设备产品中失效率排在前列的器件作为待定关键器件。
16.如权利要求11至15中任一项所述的装置，其特征在于，所述整机寿命评价�？椋�具体用于从所有关键器件的寿命特征中选择最小者作为相应整机设备产品的寿命。
17.如权利要求11至15中任一项所述的装置，其特征在于，所述加速寿命试验模块包括 建模子�？椋�用于建立加速模型； 应カ加载确定子�？椋�用于依据加速模型确定应カ加载方式； 样品抽取子模块，用于依据加速模型及相应的应カ加载方式，抽取关键器件样品；应カ加载试验子�？椋�用于依据所述应カ加载方式对该关键器件样品加载试验应力，直至该关键器件样品满足失效判据，并采集该关键器件样品的试验数据。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述加速模型为器件敏感參数退化率与温度应カ和电应カ之间的映射关系，所述应カ加载方式为序进应カ的加载方式，所述关键器件样品为一组样品； 所述寿命特征获取�？�,包括 第一寿命外推子�？椋�用于依据器件敏感參数退化率与温度应カ和电应カ之间的映射关系和试验数据，外推相应关键器件样品的寿命； 器件寿命获取子�？椋�用于依据关键器件寿命服从的概率分布，以及，组内所有关键器件样品的寿命，得到相应关键器件的寿命特征。
19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述试验数据包括加速寿命试验条件下同一失效机理的两个不同时间段的敏感參数退化量以及相应的温度应力，加速寿命试验条件下的失效温度； 所述第一寿命外推子�？榘�括 采集单元，用于采集该关键器件样品在整机设备的正常工作条件下的温度应カ； 失效激活能获取单元，用于依据所述器件敏感參数退化率与温度应カ和电应カ之间的映射关系、所述应カ加载方式和该关键器件样品在加速寿命试验条件下同一失效机理的两个不同时间段的敏感參数退化量以及相应的温度应力，得到该关键器件样品的失效激活能；及 寿命特征外推単元，用于依据所述器件敏感參数退化率与温度应カ和电应カ之间的映射关系、失效激活能、加速寿命试验条件下的失效温度及器件正常工作条件下的温度应力，外推该关键器件样品的寿命。
20.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述加载模型为器件寿命特征与温度应力水平之间的映射关系，所述应カ加载方式为恒定应カ的加载方式，所述关键器件样品为多组样品,所述试验数据为加速寿命试验条件下每个样品的寿命； 所述寿命特征获取�？�,包括 数理统计求解子�？椋�用于对所述多组样品的试验数据分别进行数理统计求解每组样品的寿命特征； 激活能求解子�？椋�用于依据所述器件寿命特征与温度应カ水平之间的映射关系，以及加速寿命试验条件下多组样品的寿命特征及相应的温度应力，得到失效激活能； 温度采集子模块，用于采集该关键器件样品在整机设备的正常工作条件下的温度应力； 外推子�？椋�用于依据所述器件寿命特征与温度应カ水平之间的映射关系、失效激活能、以及器件正常 工作条件下的温度应力，外推该关键器件样品的寿命特征。
全文摘要
本申请提供了一种产品寿命评价方法和装置，其中的方法具体包括确定整机设备产品的关键器件；针对所述关键器件分别进行加速寿命试验，并依据加速寿命试验数据得到相应的寿命特征；依据各关键器件的寿命特征，评价得到整机设备产品的寿命。本申请能够降低产品寿命评估所花费的时间和成本。
文档编号G01R31/00GK102680812SQ20121006718
公开日2012年9月19日 申请日期2012年3月14日 优先权日2012年3月14日
发明者施奇维, 李菲, 王陟 申请人:大唐移动通信设备有限公司