六性分析報告

1、編號:XXX）式開關(guān)可靠性、維修性、保障,性、測試性、安全性、環(huán)境適應(yīng)性分析報告制:核:準(zhǔn):XXXXXXXX有限公司二零一一年三月1概述為確保產(chǎn)品質(zhì)量符合要求，達(dá)到顧客滿意，根據(jù) XXXX式開關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量保證大綱的規(guī)定，對該產(chǎn)品的可靠性、維修性、保障性、測試性、安全性、環(huán)境 適應(yīng)性進(jìn)行分析。2可靠性分析 2.1 元器件清單本器件選用元器件如下:序號名稱型號數(shù)量1PIN二極管AP D0805-000182片狀電容100 pF13片狀電容70 pF34圓片電容100 pF35電感0.04/0.4/15T76集成電路74HC138D17集成電路74F04D28貼片電阻0805-91 Q39貼片電阻08

2、05-300 Q310貼片電阻0402-50 Q311射頻絕緣子RF2816-0.45412電源絕緣子DC2016-0.7513射頻同軸連接器SMA-KFD26G42.2 可靠性預(yù)計本器件所采用的元器件有 7類13種共57個。其中任一元器件失效， 都將造 成整個器件失效， 即器件正常工作的條件是各元器件都能正常工作。因此， 本器 件的可靠性模型是一個串聯(lián)模型。該器件是可修復(fù)產(chǎn)品， 壽命服從指數(shù)分布，根據(jù)可靠性理論，其平均故障間隔時間與失效率成反比，即：MTBF= 1/pi1)Q質(zhì)量系數(shù)；由表5.3.11-1查得基本失效率b =0.212 X 10-6/h ;所用元器件均是通用或固化產(chǎn)品， 其質(zhì)

3、量水平、 工作應(yīng)力及環(huán)境條件都相對 固定，其失效率因子等有關(guān)可靠性參數(shù)可參考 GJB/Z299C-2006 電子設(shè)備可靠 性預(yù)計手冊 ，從而采用應(yīng)力分析法來預(yù)計本器件的可靠性指標(biāo)。本器件一般內(nèi)置于系統(tǒng)機(jī)箱內(nèi)， 使用大環(huán)境是艦船甲板或艦船艙內(nèi)， 其環(huán)境代號Ns2,工作溫度-40 C+70C，現(xiàn)計算其可靠性指標(biāo)。2.2.1 PIN 二極管的工作失效率p12)本器件使用 PIN 二極管，其工作失效率模型為p1 b E Q K式中：基本失效率， 10-6/h ； 環(huán)境系數(shù)；種類系數(shù)。由表 5.3.11-2 查得環(huán)境系數(shù) E =14；由表 5.3.11-3 查得質(zhì)量系數(shù) Q =0.05；由表 5.3.1

4、1-4 查得種類系數(shù) K =0.5 ；本器件中使用了 18只PIN二極管，故其工作失效率為:p1 0.212 10 6 14 0.05 0.5 18 1.3356 10 6 /h2.2.3 電感的工作失效率p32.2.2 片狀電容器的工作失效率p2本器件選用的片狀電容器，其工作失效率模型為:p2 b E Q CV K ch基本失效率， 1 0-6/h ； 環(huán)境系數(shù)；質(zhì)量系數(shù)；CV電容量系數(shù)；ch種類系數(shù)；5.7.2-2查得基本失效率b =0.006375.7.2-4查得環(huán)境系數(shù)E=11.5；5.7.2-5查得質(zhì)量系數(shù)Q=1 ；5.7.2-6查得電容量系數(shù)CV =0.75 ；5.7.2-7查得種

5、類系數(shù)K =0.3 ；5.7.2-1查得表面貼裝系數(shù) ch=1.2；表面貼裝系數(shù)。由表由表由表由表由表由表-6X 10- /h ；本器件中共使用了片狀電容器 7只，故其工作失效率為:p2 0.00637 10 6 11.5 1 0.75 0.3 1 7 0.1154 10 6 /h本器件選用的片狀電容器，其工作失效率模型為：p3 b E Q K C基本失效率， 10-6/h ；環(huán)境系數(shù)；質(zhì)量系數(shù)；種類系數(shù)；由表 5.8.3-1查得基本失效率b =0.0062 X 10-6/h ;由表 5.8.3-2查得環(huán)境系數(shù)E=17；由表 5.8.3-3查得質(zhì)量系數(shù)Q=1 ；由表 5.8.3-4查得種類系數(shù)

6、K =1；由表 5.8.3-5查得結(jié)構(gòu)系數(shù)C=2；本器件中共使用了電感 7 只，故其工作失效率為：p3 0.006210 6 17 1 12 71.4756 106/h2.2.4 集成電路的工作失效率 p4半導(dǎo)體集成電路的工作失效率模型為：p4QC1 T V (C2C3) E L結(jié)構(gòu)系數(shù)。C質(zhì)量系數(shù)；Q5)電壓應(yīng)力系數(shù)；環(huán)境系數(shù)；成熟系數(shù)；T溫度應(yīng)力系數(shù)；C1 、 C2電路復(fù)雜度失效率；C3封裝復(fù)雜度失效率。由表5.2.2-2查得環(huán)境系數(shù)E=14；由表5.2.2-3查得質(zhì)量系數(shù)Q=0.08；由表5.2.2-4查得成熟系數(shù)L =1；由表5.2.2-5查得溫度應(yīng)力系數(shù) T =1.02 ；由表5.2

7、.2-14查得電壓應(yīng)力系數(shù) V =1；由表5.2.2-19查得電路復(fù)雜度失效率 G =0.4272 X 10-6/h、2.2.7 印制板的工作失效率 p7-6C2=0.0406X10-6/h；由表5.2.2-19查得封裝復(fù)雜度失效率 C3=0.1673X10-6/h。本器件使用集成電路 3 只，故其工作失效率為：p4 0.08 0.4272 106 1.02 1 (0.0406 0.1673) 106 14 1 3 0.8031 106/h2.2.5 貼片電阻的工作失效率p56)貼片電阻的工作失效率模型為：p5 b E Q R式中：基本失效率， 10-6/h ； 環(huán)境系數(shù)；阻值系數(shù)。由表 5.

8、5.3-4 查得質(zhì)量系數(shù) Q=1；由表 5.5.3-5 查得阻值系數(shù) R =1；本器件使用貼片電阻 9 只，故其工作失效率為：p5 0.0031 106 10 1 19 0.279 10 6 /h2.2.6 射頻連接器的工作失效率p6本組件選用射頻連接器，其工作失效率模型為p6 b E Q P K基本失效率， 10-6/h ； 環(huán)境系數(shù)； 質(zhì)量系數(shù)； 接觸件系數(shù)； 插拔系數(shù)；插孔結(jié)構(gòu)系數(shù)；由表5.11.1-1查得基本失效率b =0.0303 X 10-6/h ;由表5.11.1-2查得環(huán)境系數(shù) E =10；由表5.11.1-3查得質(zhì)量系數(shù) Q =1；由表5.11.1-4查得接觸件系數(shù) P =1

9、；由表5.11.1-5查得插拔系數(shù) K =1；由表5.11.1-8查得插孔結(jié)構(gòu)系數(shù) C=0.3；本器件使用接插件 13 只，故其工作失效率為：p6 0.0303 106 10 1 1 1 0.3 13 1.1817 106/h印制板的工作失效率模型為p7b1Nb2 E Qb1 b2基本失效率，10-6/h ,bi 取值為 0.00017 X 10-6/h , b2 取Q質(zhì)量系數(shù)；由表5.13.2-3 查得質(zhì)量系數(shù) Q=1.0；值為 0.0011 X 10-6/h ;使用的金屬化孔數(shù)；環(huán)境系數(shù)； 質(zhì)量系數(shù)；復(fù)雜度系數(shù)；由表5.13.1-1 查得環(huán)境系數(shù)E =13；由表5.13.1-2 查得質(zhì)量系

10、數(shù)Q =1.0 ；由表5.13.1-3 查得復(fù)雜度系數(shù) C=1.0；本器件使用印制板 1 塊，故其工作失效率為p7 0.00017 11 0.0011106 13 1 10.03861 1062.2.8 焊接點的工作失效率p89)焊接點的工作失效率模型為：p8 b E Q基本失效率， 10-6/h ； 環(huán)境系數(shù)；由表5.13.2-1 查得基本失效率 b=0.000092X10-6/h ；由表5.13.2-2 查得環(huán)境系數(shù) E=10；本組件共有約100個焊接點,其工作失效率為:p8 =0.000092 x 10-6 x 10x 1x 100=0.092 x 10-6/h2.2.9開關(guān)的總工作失效

11、率p開關(guān)的總失效率為:8p =Pii 1=(1.3356+0.1154+1.4756+0.8031+0.279+1.1817+0.03861+0.092 )x 10-6 =5.321 x 10-6/h故平均故障間隔時間為:MTBF=1/ P =187934 h該開關(guān)的MTBFf標(biāo)要求為大于50000h,因此，理論分析表明開關(guān)的平均故障間 隔時間可以達(dá)到要求。2.3可靠性數(shù)據(jù)分析根據(jù)前面計算得到的各種元器件的工作失效率和GJB299C列出的失效率模式分布，計算整理結(jié)果如表1所示:從工作失效率的角度看，可能產(chǎn)生故障的主要元器件有以下幾種:PIN 二極管，工作失效率占總失效率的25.1%;繞線電感，

12、工作失效率占總失效率的27.73%;集成電路，工作失效率占總失效率的15.09%；表1可靠性數(shù)據(jù)分析表工作失效率主要故障故障模式失效率百分比模式頻數(shù)比稱1PIN二極管1.3356 X 10-625.1%開路50%2片式電容器0.1154 X 10-62.17%短路74%3繞線電感1.4756 X 10-627.73%開路80%4集成電路0.8031 X 10-615.09%無輸出23%5貼片電阻0.279 X 10-65.24%開路91.9%6射頻連接器1.1817 X 10-622.2%插損高80%7印制板0.03861 X 10-60.73%孔化不良60%8焊接點0.092 X 10-61

13、.73%虛焊60%上面3種元件的工作失效率之和占總失效率的67.92%,在元器件選擇和裝配時應(yīng)特別加以注意。2.4 故障模式影響故障模式影響是分析元器件主要故障對器件產(chǎn)生的后果，并將其進(jìn)行嚴(yán)酷度分類。嚴(yán)酷度類別是元器件故障造成的最壞潛在后果的表示。 根據(jù)嚴(yán)酷度的一般分類原則，可把本器件的嚴(yán)酷度分為三類。U類（致命的）一一這種故障會引起重在經(jīng)濟(jì)損失或?qū)е氯蝿?wù)失敗。m類（臨界的）一一這種故障會引起一定的經(jīng)濟(jì)損失或?qū)е氯蝿?wù)降級。W類（輕度的）一一這種故障不會引起明顯的經(jīng)濟(jì)損失或系統(tǒng)任務(wù)的完成,但會導(dǎo)致非計劃性維護(hù)和修理。本組件的故障模式影響分析如表 2所示。表2故障模式及影響分析表序號名 稱故障模式

14、故障原因故障影響補(bǔ) 償措 施嚴(yán)酷度類另y1PIN 二極管開路金絲未鍵合影響器件性能，嚴(yán)重時功能喪失補(bǔ)焊n類2片式電容器短路粘結(jié)不牢或過量影響器件性能，重新粘接m類3繞線電感開路虛焊不能提供直流偏置補(bǔ)焊n類4集成電路無輸出靜電擊穿驅(qū)動器失效更換器件n類5貼片電阻開路粘接不牢功能受到影響重新粘接W類6射頻連接器插損高器件老化、磨損性能變差更換器件m類7印制板孔化不良虛焊性能變差或功能受影響補(bǔ)焊W類8焊接點虛焊電壓擊穿可靠性變差更換器件W類由上表可知，從故障影響嚴(yán)酷度的角度看，屬于n類嚴(yán)酷度的有3種元器件:PIN二極管、電感和集成電路。屬于m類嚴(yán)酷度的有2種元器件：片式電容，射頻連接器。其余的屬于W

15、類。2.5 結(jié)論和建議由上面的分析，可以得出以下結(jié)論：1.本組件的平均故障間隔時間可以達(dá)到指標(biāo)大于50,000小時的要求。影響本組件工作可靠性的首要器件是繞線電感，其次是PIN二極管和集成電路。目前選用的電感都是自制繞線電感，其焊接的質(zhì)量對組件的可靠性影響最大， 因此要重視焊接過程和焊接人員的培訓(xùn)。2.從故障模式的分布來看，元器件的開路故障概率極大， 因而在設(shè)計方案確定后，應(yīng)十分重視安裝調(diào)試工藝，以消除產(chǎn)品潛在故障。3. 因為電子產(chǎn)品的故障率曲線是典型的浴盆曲線，因而在產(chǎn)品的研制生產(chǎn)階段，對部件和組件都必須進(jìn)行可靠性應(yīng)力篩選試驗，用以發(fā)現(xiàn)并消除產(chǎn)品的早期故障，使產(chǎn)品的故障迅速下降到較低的偶然故

16、障階段，從而保證產(chǎn)品的可靠性。3 保障性本器件復(fù)雜度不高， 組成相對簡單，是整機(jī)配套的一個零件，使用要求和用 途均由顧客指定， 承制方只需要根據(jù)顧客指定要求進(jìn)行簡化設(shè)計， 達(dá)到易于安裝、 更換的目的即可。交付時應(yīng)提供使用說明書。 當(dāng)顧客要求時， 應(yīng)按顧客要求配合 完成相關(guān)保障性工作。4 維修性、測試性本器件復(fù)雜度不高， 對外接口較少，與其它器件的連接相對簡單，器件本身 的可恢復(fù)性維修工作不能在現(xiàn)場進(jìn)行， 現(xiàn)場只能更換代替， 故障件需返廠后方可 進(jìn)行維修。因此，該器件在維修性、測試性方面不作過多的分析，設(shè)計時主要應(yīng) 考慮便于快速定位檢測故障。該器件對外接口為： 1 個射頻輸入端口， 3 個射頻輸

17、出端口， 5 個電源供電 及控制端子。 借助矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、 數(shù)字萬用表等儀表可方便完成測試和故障檢 測，定位故障部位。確定故障后，直接將故障件替代更換，返廠維修。5 安全性本器件不含磁性介質(zhì)， 無電磁干擾影響，使用的供電電壓為安全電壓，器件 內(nèi)不含有毒有害物質(zhì)，不會對人體造成損害。6 環(huán)境適應(yīng)性環(huán)境適應(yīng)性是指裝備在其壽命期預(yù)計可能遇到的各種環(huán)境的作用下能實現(xiàn) 其所有預(yù)定功能、 性能和不被破壞的能力，是裝備的重要質(zhì)量特性之一。本器件 主要應(yīng)用在艦載電子系統(tǒng)中， 系統(tǒng)安置于甲板或艙內(nèi)。 其可能存在的環(huán)境條件有 日照高溫、低溫、潮濕、雨雪霧等，現(xiàn)對其進(jìn)行分析。4.1 高溫電子系統(tǒng)處于日照狀態(tài)下，

18、使各器件工作在相對較高的溫度區(qū)域內(nèi)， 一般發(fā) 熱器件工作時的溫度可達(dá) 8090C,對于開關(guān)，自然條件下一般最高工作溫度在6070C。高溫對該器件的作用主要表現(xiàn)在以下兩個方面：一是物理特性的 變化，由于材料膨脹系數(shù)的不同， 高溫下會產(chǎn)生變形， 造成某些配合關(guān)系的變化， 此外，一些非金屬材料中的易揮發(fā)物質(zhì)揮發(fā)， 加速其老化和失效； 二是電器性能 方面的變化， 主要是一些半導(dǎo)體器件對溫度的敏感性， 使在高溫時電性能發(fā)生變 化。本器件一般安裝于封閉機(jī)箱內(nèi)， 保持器件與機(jī)箱良好的導(dǎo)熱可降低器件的工 作溫度，避免器件內(nèi)部半導(dǎo)體元件受損、老化，延長其使用壽命。4.2 低溫低溫與高溫對該器件的影響機(jī)理相同， 同屬溫度環(huán)境的影響。 在寒冷地區(qū)的 冬季，極惡劣的低溫條件下約為-40-20 C。溫度變低，主要影響半導(dǎo)體器件的性能，使插入損耗發(fā)生變化。 對于該開關(guān)器件，試驗和既往經(jīng)驗表明， 溫度在-4070C變化時，對關(guān)鍵指標(biāo)插入損耗的影響并不很大。因此， 低溫下主要是器件的 老化影響。4.3 潮濕空氣中的濕度過高， 會再固體表面附著一層肉眼看不到的水膜， 水膜與空氣 中的酸性氣體（如 CO2、SO2、NO2 等）作用而具有弱酸性。這種水膜使金屬零件表 面銹蝕，元器件焊點被腐蝕，從而產(chǎn)生斷路或電子產(chǎn)品性能下降；此外，水