超越“降額” – 值得現(xiàn)代工程師參考的可靠性概念
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隨著人們逐漸關(guān)注到產(chǎn)品制造和棄置對環(huán)境帶來的影響，消費者的目光也由最低采購成本轉(zhuǎn)移到最低擁有成本。無金錢或環(huán)境處罰而頻繁更換低質(zhì)量產(chǎn)品的年代已經(jīng)一去不復(fù)返。相反，講求可靠性的設(shè)計在今天的價值生態(tài)系統(tǒng)中變得尤為重要。
故障模式與機制
要達到令人滿意的可靠性，便需要對故障模式與機制有充分的理解。故障模式說明了一個零件如何失效，也就是造成故障的“應(yīng)力”。故障機制反映了零件的強度如何在不同的應(yīng)力下被減弱。透過故障模式分析，我們可以歸納出故障的成因，從而改善產(chǎn)品的可靠性；明白了故障的機制后，我們又懂得選擇合適的鑒定試驗去驗證某項應(yīng)用的可靠性。
故障模式的分類如下：
* 電氣性
* 災(zāi)難性(破壞性)
* 功能性 – 元件不能夠提供正確的輸出數(shù)據(jù)或信號
* 參量性 – 電流或電壓超出允許誤差
* 編程 – 非揮發(fā)性記憶體元件不能夠做出正常響應(yīng)
* 時序 – 例如由于傳播延遲、讀/寫時間、升降時間及建立時間不符合規(guī)格而造成故障
* 機械性 – 例如引線受損、封裝破裂、污染
* 外觀 – 例如標(biāo)記難以辨認
* 行政管理 – 例如產(chǎn)品、數(shù)量、封裝、方向、日期和代碼出現(xiàn)錯誤
故障機制的分類如下：
* 物理故障
* 與時間有關(guān)的介質(zhì)擊穿
* 負偏壓溫度不穩(wěn)定
* 電子漂移
* 熱載流子注入
* 輻射故障 (反應(yīng)器、空間)
* 中子
* Beta粒子
* 伽馬
分析和預(yù)測
可用信息能夠估算出故障概率，卻無法提供實際故障數(shù)據(jù)，這是實施可靠性工程的一大挑戰(zhàn)。一般來說，用上幾千小時去測試一個裝置的做法是不切實際的，所以我們通常無法得到一個元件或系統(tǒng)在實際壽命中的測試數(shù)據(jù)。新產(chǎn)品的可靠性數(shù)據(jù)往往等于零，然而這并不代表有關(guān)產(chǎn)品永遠不會出現(xiàn)故障。雖然以更高溫度加快壽命測試或許能提供恰如其分的實驗數(shù)據(jù)，不過該實驗前提包括了活化能量恒久不變的假設(shè)，而在實際情況下，它是電壓和溫度的一個函數(shù) (圖1)。這限制了加快的壽命測試在預(yù)測可靠性方面的準確度。因此，現(xiàn)場故障的監(jiān)察及反饋對提高產(chǎn)品可靠性的預(yù)測能力十分重要。
圖2
圖2顯示了在某時段內(nèi)的累積故障。這個概念在常用的產(chǎn)品故障曲線 (又稱浴盆曲線) 中得到進一步的展示 (圖3)。有關(guān)曲線包含3個清晰的區(qū)段，每個區(qū)段都包含了若干有可能造成故障的因素，也牽涉某些人士。他們可以因為某些行動而影響了客戶對可靠性的理解。
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