六性分析报告Word下载.docx

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3

70pF

4

圆片电容

5

电感

0.04/0.4/15T

7

6

集成电路

74HC138D

74F04D

8

贴片电阻

0805-91Ω

9

0805-300Ω

10

0402-50Ω

11

射频绝缘子

RF2816-0.45

12

电源绝缘子

DC2016-0.7

13

射频同轴连接器

SMA-KFD26G

2.2可靠性预计

本器件所采用的元器件有7类13种共57个。

其中任一元器件失效，都将造成整个器件失效，即器件正常工作的条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个串联模型。

该器件是可修复产品，寿命服从指数分布，根据可靠性理论，其平均故障间隔时间与失效率成反比，即：

MTBF=1/

（1）

所用元器件均是通用或固化产品，其质量水平、工作应力及环境条件都相对固定，其失效率因子等有关可靠性参数可参考《GJB/Z299C-2006电子设备可靠性预计手册》，从而采用应力分析法来预计本器件的可靠性指标。

本器件一般内置于系统机箱内，使用大环境是舰船甲板或舰船舱内，其环境代号Ns2，工作温度-40℃～+70℃，现计算其可靠性指标。

2.2.1PIN二极管的工作失效率

本器件使用PIN二极管，其工作失效率模型为

（2）

式中：

——基本失效率，10-6/h；

——环境系数；

——质量系数；

——种类系数。

由表5.3.11-1查得基本失效率=0.212×

10-6/h；

由表5.3.11-2查得环境系数=14；

由表5.3.11-3查得质量系数=0.05；

由表5.3.11-4查得种类系数=0.5；

本器件中使用了18只PIN二极管，故其工作失效率为：

2.2.2片状电容器的工作失效率

本器件选用的片状电容器，其工作失效率模型为：

（3）

——电容量系数；

——种类系数；

——表面贴装系数。

由表5.7.2-2查得基本失效率=0.00637×

由表5.7.2-4查得环境系数=11.5；

由表5.7.2-5查得质量系数=1；

由表5.7.2-6查得电容量系数=0.75；

由表5.7.2-7查得种类系数=0.3；

由表5.7.2-1查得表面贴装系数=1.2；

本器件中共使用了片状电容器7只，故其工作失效率为：

2.2.3电感的工作失效率

（4）

——结构系数。

由表5.8.3-1查得基本失效率=0.0062×

由表5.8.3-2查得环境系数=17；

由表5.8.3-3查得质量系数=1；

由表5.8.3-4查得种类系数=1；

由表5.8.3-5查得结构系数=2；

本器件中共使用了电感7只，故其工作失效率为：

2.2.4集成电路的工作失效率

半导体集成电路的工作失效率模型为：

（5）

——温度应力系数；

——电压应力系数；

——成熟系数；

、——电路复杂度失效率；

——封装复杂度失效率。

由表5.2.2-2查得环境系数=14；

由表5.2.2-3查得质量系数=0.08；

由表5.2.2-4查得成熟系数=1；

由表5.2.2-5查得温度应力系数=1.02；

由表5.2.2-14查得电压应力系数=1；

由表5.2.2-19查得电路复杂度失效率=0.4272×

10-6/h、

=0.0406×

由表5.2.2-19查得封装复杂度失效率=0.1673×

10-6/h。

本器件使用集成电路3只，故其工作失效率为：

2.2.5贴片电阻的工作失效率

贴片电阻的工作失效率模型为：

（6）

——阻值系数。

由表5.5.3-1查得基本失效率=0.0031×

由表5.5.3-3查得环境系数=10；

由表5.5.3-4查得质量系数=1；

由表5.5.3-5查得阻值系数=1；

本器件使用贴片电阻9只，故其工作失效率为：

2.2.6射频连接器的工作失效率

本组件选用射频连接器，其工作失效率模型为

（7）

——接触件系数；

——插拔系数；

——插孔结构系数；

由表5.11.1-1查得基本失效率=0.0303×

由表5.11.1-2查得环境系数=10；

由表5.11.1-3查得质量系数=1；

由表5.11.1-4查得接触件系数=1；

由表5.11.1-5查得插拔系数=1；

由表5.11.1-8查得插孔结构系数=0.3；

本器件使用接插件13只，故其工作失效率为：

2.2.7印制板的工作失效率

印制板的工作失效率模型为

（8）

、——基本失效率，10-6/h，取值为0.00017×

10-6/h，取值为0.0011×

N——使用的金属化孔数；

——复杂度系数；

由表5.13.1-1查得环境系数=13；

由表5.13.1-2查得质量系数=1.0；

由表5.13.1-3查得复杂度系数=1.0；

本器件使用印制板1块，故其工作失效率为

2.2.8焊接点的工作失效率

焊接点的工作失效率模型为：

（9）

由表5.13.2-1查得基本失效率=0.000092×

由表5.13.2-2查得环境系数=10；

由表5.13.2-3查得质量系数=1.0；

本组件共有约100个焊接点,其工作失效率为：

=0.000092×

10-6×

10×

1×

100=0.092×

10-6/h

2.2.9开关的总工作失效率

开关的总失效率为：

=

=（1.3356+0.1154+1.4756+0.8031+0.279+1.1817+0.03861+0.092）×

10-6

=5.321×

故平均故障间隔时间为：

MTBF=1/=187934h

该开关的MTBF指标要求为大于50000h，因此，理论分析表明开关的平均故障间隔时间可以达到要求。

2.3可靠性数据分析

根据前面计算得到的各种元器件的工作失效率和GJB299C列出的失效率模式分布，计算整理结果如表1所示：

从工作失效率的角度看，可能产生故障的主要元器件有以下几种：

PIN二极管，工作失效率占总失效率的25.1%；

绕线电感，工作失效率占总失效率的27.73%；

集成电路，工作失效率占总失效率的15.09%；

表1可靠性数据分析表

序号

名称

工作

失效率

失效率

百分比

主要故障模式

故障模式频数比

1.3356×

25.1%

开路

50%

片式电容器

0.1154×

2.17%

短路

74%

绕线电感

1.4756×

27.73%

80%

0.8031×

15.09%

无输出

23%

0.279×

5.24%

91.9%

射频连接器

1.1817×

22.2%

插损高

印制板

0.03861×

0.73%

孔化不良

60%

焊接点

0.092×

1.73%

虚焊

上面3种元件的工作失效率之和占总失效率的67.92%，在元器件选择和装配时应特别加以注意。

2.4故障模式影响

故障模式影响是分析元器件主要故障对器件产生的后果，并将其进行严酷度分类。

严酷度类别是元器件故障造成的最坏潜在后果的表示。

根据严酷度的一般分类原则，可把本器件的严酷度分为三类。

Ⅱ类（致命的）——这种故障会引起重在经济损失或导致任务失败。

Ⅲ类（临界的）——这种故障会引起一定的经济损失或导致任务降级。

Ⅳ类（轻度的）——这种故障不会引起明显的经济损失或系统任务的完成，但会导致非计划性维护和修理。

本组件的故障模式影响分析如表2所示。

故障

模式

原因

故障影响

补偿

措施

严酷度类别

金丝未键合

影响器件性能，严重时功能丧失

补焊

Ⅱ类

粘结不牢或过量

影响器件性能

重新粘接

Ⅲ类

不能提供直流偏置

静电击穿

驱动器失效

更换器件

粘接不牢

功能受到影响

Ⅳ类

器件老化、磨损

性能变差

性能变差或功能受影响

电压击穿

可靠性变差

表2故障模式及影响分析表

由上表可知，从故障影响严酷度的角度看，属于Ⅱ类严酷度的有3种元器件：

PIN二极管、电感和集成电路。

属于Ⅲ类严酷度的有2种元器件：

片式电容，射频连接器。

其余的属于Ⅳ类。

2.5结论和建议

由上面的分析,可以得出以下结论:

1.本组件的平均故障间隔时间可以达到指标大于50,000小时的要求。

影响本组件工作可靠性的首要器件是绕线电感，其次是PIN二极管和集成电路。

目前选用的电感都是自制绕线电感，其焊接的质量对组件的可靠性影响最大，因此要重视焊接过程和焊接人员的培训。

2.从故障模式的分布来看，元器件的开路故障概率极大，因而在设计方案确定后，应十分重视安装调试工艺，以消除产品潜在故障。

3.因为电子产品的故障率曲线是典型的浴盆曲线，因而在产品的研制生产阶段，对部件和组件都必须进行可靠性应力筛选试验，用以发现并消除产品的早期故障，使产品的故障迅速下降到较低的偶然故障阶段，从而保证产品的可靠性。

3保障性

本器件复杂度不高，组成相对简单，是整机配套的一个零件，使用要求和用途均由顾客指定，承制方只需要根据顾客指定要求进行简化设计，达到易于安装、更换的目的即可。

交付时应提供使用说明书。

当顾客要求时，应按顾客要求配合完成相关保障性工作。

4维修性、测试性