浅谈浴盆曲线

电子元器件及多数的产品的寿命特性随时间的变化曲线形似浴盆状，故称为浴盆曲线，也叫失效率曲线。今天我们就从下面这张图来挖掘其中的可靠性概念、内涵及引申。

概念

从浴盆曲线我们可以看出浴盆曲线描述的是失效率λ (t)随时间的变化情况，从中引出2个可靠性基本概念失效率和寿命。

1、失效率

失效率是单位时间内现存产品故障变化率，它反映瞬时失效情况，故也称为瞬时失效率，它与可靠度R (t)的数学关系为：

失效率用1/h作为单位，对于失效率非常低的元器件，国际上一般用菲特（Fit)作为单位，其含义为10亿个元件1小时内只允许一个元件失效。

2、可靠寿命

可靠寿命：是指给定的可靠度所对应的产品工作时间tr。当R=0.5时，t0.5称为中位寿命；当R=e-1时，t0.368称为特征寿命；对于指数分布，特征寿命就是平均寿命。

内涵

从浴盆曲线中我们可以看出，失效率随时间的变化分为三个阶段：

1、早期失效期

越是早期，产品的失效率越高，随着时间推移，失效率极剧下降。这一阶段的失效主要是由于产品的各种质量缺陷造成的。如元器件的损伤、设计的缺陷及制造过程中工艺缺陷等。

2、偶然失效期

当失效率相对的呈现一个常数时，这个时期称为偶然失效期。这一阶段失效随机发生，多数为工作应力引起的失效。

3、耗损失效期

随着产品日久损耗，失效率又逐渐增加。这一阶段的失效是由于不同类型的损耗机理造成的性能退化导致。

引申

从三个阶段的失效表征和失效原因，我们从中又可以引申出对产品可靠性怎样的思考呢？三个阶段对应产品的三种性质，即产品的质量问题、可靠性问题和耗损问题，每一个阶段有一种性质的失效占支配地位。我们的工作目标就是对症下药，切实提高产品的可靠性。

1、常言道，千里之堤毁于蚁穴，针对早期失效期，目标就是剔除早期失效，及早发现缺陷并改进，使产品的失效率稳定，进入偶然失效期阶段。主要的手段为元器件的筛选、产品的环境应力筛选（ESS)和老练试验。

2、针对偶然失效期，由于这一阶段主要的诱因为工作应力。目标就是防止因工作应力导致的器件失效造成整机失效。主要手段为元器件的降额设计、产品的可靠性设计，如冗余设计、容错设计等，冗余设计的典型事例就是土星5号火箭了。

3、针对耗损失效期：目标就是预测与诊断产品的剩余寿命，进行及早的更换与维修。

主要手段：基于视情维修的产品故障预测与健康管理PHM。此方面的经典应属F35战斗机了。

小编划重点

从浴盆曲线我们引入失效率和可靠寿命2个基本概念，通过解析三个阶段的主要失效原因，分别指出三个阶段对应的可靠性工作目标及手段。本文只是引进相关概念，未展开详细论述，后续，小编会对相关几个方面的内容进行专题讨论。