产品可靠性研究不可不知的知识之MTTF
一、MTTF 产生背景
现如今，电子产品更新日趋频繁，产品投产前的可靠性测试便显得尤为重要。与此同时，在日常工作中，我们发现，客户的设计规格要求一般会有这个产品的设计使用寿命(或期待寿命），表述为”常温条件下（%）负载……H（年）”。在这样的背景之下，就涉及到我们如何从结构设计、材料选择、工艺设计等方面满足客户对产品可靠性的要求，如何通过预估和验证，达到客户这方面的要求。因此，MTTF可靠性研究应运而生。
二、MTTF 简要介绍
Q1. MTTF是什么？
英文全称：Mean Time To Failure
中文全称：失效前平均时间
此时间通常以小时为考量单位，用来描述产品的信赖性寿命，一般在产品设计的规格书中会有体现。
Q2. MTTF主要作用有哪些？
1. 利用MTTF可以在较短时间内，评估并验证得出该产品在一定条件下能够正常使用的时间，是对产品进行最低使用寿命评估验证的主要方法之一。
2.制造商在产品开发设计阶段，通常不断利用MTTF对其新产品进行最低使用寿命评估验证，能够最终找到制作其产品的最佳部件（或原料）组合。
Q3. MTTF组成部分有哪些？
MTTF的组成包括设计评估部分和验证部分两个部分。
三、MTTF 主要术语
（一）MTTF设计评估部分
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1 设计之MTTF 制作MTTF前，由RD根据组成产品的各种材质来设定产品最低使用年限。即为设计之MTTF。 |
2 试验取样数 评估阶段试验时，试验产品的取样数。通常用字母n表示。 |
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3 预期失效数 评估阶段试验时，规定产品失效数。通常用字母r表示。 |
4 试验条件 评估阶段试验时，按照标准规定，产品正常寿命试验的条件，后面统称标准试验条件。 |
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5 试验方式 通常采用“不更换试验方式”，即试验样品在发生失效前持续试验。 失效单位时间：评估阶段试验中，每单颗产品的失效时间，通常用tr表示（r=1，2，3，……,r。r为预期失效数）。 |
6 评估之MTTF 评估阶段试验结束之后，根据预期失效产品的失效时间，由公式MTTF=((t1+t2+……+tr)+(n-r)*tr)/r得出。 |
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7 失效 按照标准规定，产品失效的现象，或用户不能接受的现象。 |
8 每次检测时间 试验中途，检测产品性能的时间，一般要求“one day one times”。 |
（二）MTTF验证部分
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1 验证试验取样数 验证阶段试验时，产品取样数。通常用字母n表示。 |
2 标准使用之环境温度 评估阶段试验时，标准试验条件中规定的试验环境温度，通常用T2表示。 |
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3 验证之环境温度 又称加速测试之环境温度，是验证阶段试验时，所用之环境温度。通常用T1表示（T1>T2)，依需自定。 |
4 信赖水准 根据产品需求规定的产品信赖度等级，用CL表示，依需自定。 |
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5 实际需验证时间 在验证试验阶段，所需的试验时间，通常用T表示。 T=Tr*MTTF/(n*AF)(此MTTF是评估试验阶段后评估得出的产品失效前平均时间） |
6 加速因数 根据T1、T2得出，用AF表示：AF=2(T1-T2)/10。其中10为加速因子常数，它是从大量的试验数据中分析得出的。本资料中的“10”依据的是“美军电子零件热敏电阻标准”的规定。 |
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7 验证时间比常数 用Tr表示，为一常数，取值3.8897，是从大量的试验数据中分析得到的。(此加速因素Tr要与评估部分失效单位时间tr区分） |
8 验证试验条件 又称加速测试条件。是验证阶段试验时，所用的试验条件，其中包含T1验证的试验条件比标准的试验条件残酷等级高。 |
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9 允许失效数 验证阶段试验时，允许样品失效数。信赖水准越高，允许失效数越小，依需自定。 |
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四、MTTF 制作设计
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一定时间法——适用于组装业
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一定数量法——适用于零件业
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混合型——一定时间法与一定数量法混合运用。
在实际制作MTTF过程中，无论是组装业，还是零件业，一般都会将一定时间法与一定数量法综合运用，即采用“混合型”方法。通常用一定时间法评估得出MTTF，用一定数量法对其进行验证。
设计MTTF：根据组成产品的各种材质来设定MTTF。假设定位y年，则其MTTF为y*365*24（单位H)。
设计评估阶段之试验：自定试验取样数n，预期失效数r。根据标准试验条件（包含标准使用之环境温度T2)进行不更换试验。试验中途一般采用“one day one times”方式检测产品性能，记录各产品失效时间t1，t2，……直到tr产生的时候，评估阶段之试验即可停止。
评估得出MTTF:根据公式MTTF=((t1+t2+……+tr)+(n-r)*tr)/r得出之MTTF大于或等于设计之MTTF，即可进行下一步MTTF验证。反之，该MTTF设计失效。
验证阶段之试验：自定验证试验取样数,允许失效数,信赖水准CL,验证之试验条件（包括验证之环境温度T2)。
根据公式AF=2(T1-T2)/10得出该验证试验中的加速因素AF，其中，公式中10为加速因子常数。
根据公式T=Tr*MTTF/(n*AF)，得出该验证试验钟实际需验证时间T。其中，Tr为验证时间比常数，取值3.8897。
根据验证之试验条件（加速测试条件）及实际需验证时间T进行验证试验。验证试验中，中途及验证试验结束，需检测试验产品之性能，根据失效定义判定其是否符合要求。
判定验证结果：若符合要求，则该MTTF设计及验证成功。反之，该MTTF设计失败。
