六性报告讲解

1、7A 版优质实用文档编号：GGGG 式开关可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性、环境适应性分析报告拟制：审核：批准：GGGGGGGG 有限公司二零一一年三月1 概述为确保产品质量符合要求，达到顾客满意，根据 GGGG 式开关产品质量 保证大纲的规定，对该产品的可靠性、维修性、保障性、测试性、安全性、环 境适应性进行分析。2 可靠性分析2.1 元器件清单本器件选用元器件如下：序号名称型号数量1PIN 二极管APD0805-000182片状电容100pF13片状电容70pF34圆片电容100pF35电感0.04/0.4/15T76集成电路74HC138D17A 版优质实用文档7A 版优质实用文档

2、7集成电路74F04D28贴片电阻0805-91 39贴片电阻0805-300 310贴片电阻0402-50 311射频绝缘子RF2816-0.45412电源绝缘子DC2016-0.7513射频同轴连接器SMA-KFD26G42.2 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/pi （ 1）所用元器件均是通用或固化产品， 其质量水

3、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-20GG 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 p1本器件使用 PIN 二极管，其工作失效率模型为p1 b E Q K （2 ）式中：7A 版优质实用文档 17A 版优质实用文档b 基本失效率， 10 -6 /h ；E 环境系数；Q 质量系数；K 种类系数。由表 5.3.11-1 查得基本失效率

4、b =0.212 10 -6 /h ；由表 5.3.11-2 查得环境系数 E=14 ；由表 5.3.11-3 查得质量系数 Q =0.05 ；由表 5.3.11-4 查得种类系数 K =0.5 ；本器件中使用了 18 只 PIN 二极管，故其工作失效率为：p1 0.212 10 6 14 0.05 0.5 18 1.3356 10 6 /h2.2.2 片状电容器的工作失效率 p2 本器件选用的片状电容器，其工作失效率模型为：p2 b E Q CV K ch （ 7A 版优质实用文档 ）b 基本失效率， 10 -6 /h ；E 环境系数；Q 质量系数；CV 电容量系数；K 种类系数；ch 表面

5、贴装系数。由表 5.7.2-2 查得基本失效率 b =0.00637 10 -6 /h ；由表5.7.2-4 查得环境系数 E =11.5 ；由表 5.7.2-5 查得质量系数 Q=1 ；由表 5.7.2-6 查得电容量系数 CV =0.75 ；由表 5.7.2-7 查得种类系数 K =0.3 ； 7A 版优质实用文档7A 版优质实用文档由表 5.7.2-1 查得表面贴装系数 ch =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：p2 0.00637 10 6 11.5 1 0.75 0.3 1 7 0.1154 10 6 /h2.2.3 电感的工作失效率 p3 本器件选用

6、的片状电容器，其工作失效率模型为：p3 b E Q K C （4 ）b 基本失效率， 10 -6 /h ；E 环境系数；Q 质量系数；K 种类系数；C 结构系数。由表 5.8.3-1 查得基本失效率 b =0.0062 10 -6 /h ；由表 5.8.3-2 查得环境系数 E=17 ；由表 5.8.3-3 查得质量系数 Q=1 ；由表 5.8.3-4 查得种类系数 K =1 ；由表 5.8.3-5 查得结构系数 C=2 ； 本器件中共使用了电感 7 只，故其工作失效率为：p3 0.0062 10 6 17 1 1 2 7 1.4756 10 6 /h2.2.4 集成电路的工作失效率 p4 半

7、导体集成电路的工作失效率模型为：p4 QC1 T V （C2 C3） E L （5）Q 质量系数；T 温度应力系数；V 电压应力系数； *7A 版优质实用文档E 环境系数；L 成熟系数；C1、 C2电路复杂度失效率；C3 封装复杂度失效率。由表 5.2.2-2 查得环境系数 E=14 ；由表 5.2.2-3 查得质量系数 Q =0.08 ；由表 5.2.2-4 查得成熟系数 L =1 ；由表 5.2.2-5 查得温度应力系数 T =1.02 ；由表 5.2.2-14 查得电压应力系数 V=1 ；由表 5.2.2-19 查得电路复杂度失效率 C1 =0.4272 10 -6/h 、C2 =0.0

8、406 10 -6 /h ；由表 5.2.2-19 查得封装复杂度失效率 C3 =0.1673 10 -6 /h 。 本器件使用集成电路 3 只，故其工作失效率为：p4 0.08 0.4272 10 6 1.02 1 (0.0406 0.1673) 10 6 14 1 3 0.8031 10 6 /h2.2.5 贴片电阻的工作失效率 p5贴片电阻的工作失效率模型为：p5 b E Q R (6 )式中：b 基本失效率， 10 -6 /h ；E 环境系数；Q 质量系数；R 阻值系数。由表 5.5.3-1 查得基本失效率 b =0.0031 10 -6 /h ；由表 5.5.3-3 查得环境系数 E

9、=10 ；7A 版优质实用文档7A 版优质实用文档由表 5.5.3-4 查得质量系数 Q=1 ；由表 5.5.3-5 查得阻值系数 R=1 ； 本器件使用贴片电阻 9 只，故其工作失效率为： p5 0.0031 10 6 10 1 1 9 0.279 10 6 /h2.2.6 射频连接器的工作失效率 p6本组件选用射频连接器，其工作失效率模型为p6bEQPKC（7）b基本失效率，10 -6/h ；E环境系数；Q质量系数；P接触件系数；K 插拔系数；C 插孔结构系数；由表 5.11.1-1 查得基本失效率 b =0.0303 10 -6 /h ；由表 5.11.1-2 查得环境系数 E=10 ；

10、由表 5.11.1-3 查得质量系数 Q=1 ；由表 5.11.1-4 查得接触件系数 P =1 ； 由表 5.11.1-5 查得插拔系数 K =1 ；由表 5.11.1-8 查得插孔结构系数 C =0.3 ； 本器件使用接插件 13 只，故其工作失效率为：p6 0.0303 10 6 10 1 1 1 0.3 13 1.1817 10 6 /h2.2.7 印制板的工作失效率 p7 印制板的工作失效率模型为p7b1N b2 E Q C （8）7A 版优质实用文档7A 版优质实用文档b1、 b2 基本失效率， 10-6/h ， b1取值为 0.00017 10-6/h ， b2取值 、为 0.0

11、011 10-6/h ；N使用的金属化孔数；E 环境系数；Q 质量系数；C 复杂度系数；由表 5.13.1-1 查得环境系数 E=13 ；由表 5.13.1-2 查得质量系数 Q=1.0 ；由表 5.13.1-3 查得复杂度系数 C =1.0 ； 本器件使用印制板 1 块，故其工作失效率为p7 0.00017 11 0.0011 10 7A 版优质实用文档 13 1 1 0.03861 10 62.2.8 焊接点的工作失效率 p8 焊接点的工作失效率模型为：p8 b E Q （ 9）b 基本失效率， 10 -6 /h ；E 环境系数；Q 质量系数；由表 5.13.2-1 查得基本失效率 b =

12、0.000092 10-6/h ；由表 5.13.2-2 查得环境系数 E=10 ；由表 5.13.2-3 查得质量系数 Q=1.0 ； 本组件共有约 100 个焊接点 ,其工作失效率为：p8=0.000092 10 -6 10 1 100=0.092 10-6 /h2.2.9 开关的总工作失效率 p 开关的总失效率为：7A 版优质实用文档i1=(1.3356+0.1154+1.4756+0.8031+0.279+1.1817+0.03861+0.092)10 -6=5.321 10-6/h故平均故障间隔时间为：MTBF=1/ p =187934h该开关的 MTBF 指标要求为大于 50000

13、h ，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1PIN 二极管1.3356 10-625.1%开路50%2片式电容器0.1154 10-62.17%

14、短路74%3绕线电感1.4756 10-627.73%开路80%4集成电路0.8031 10-615.09%无输出23%5贴片电阻0.279 10-65.24%开路91.9%6射频连接器1.1817 10-622.2%插损高80%7印制板0.03861 0.73%孔化不良60%7A 版优质实用文档7A 版优质实用文档10-68焊接点0.092 10-61.73%虚焊60%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

15、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。类（致命的）这种故障会引起重在经济损失或导致任务失败。 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。 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。序号名称故障模式故障原因故障影响补偿措施严酷 度类 别1PIN 二极管开路金丝未键合影响器件性能，严重时功能丧失补焊类2片式电容器短路粘结不牢或过量影响器件性能重新粘接类3绕线电开路虚焊不能提供直流偏置补焊类7A 版优质实用文档87A 版优质实用文档感4集成电路无输出静电击穿驱动器

16、失效更换器件类5贴片电阻开路粘接不牢功能受到影响重新粘接类6射频连接器插损高器件老化、磨损性能变差更换器件类7印制板孔化不良虚焊性能变差或功能受影响补焊类8焊接点虚焊电压击穿可靠性变差更换器件类表 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，属于类严酷度的有 3 种元器 件：PIN 二极管、电感和集成电路。 属于类严酷度的有 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

17、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7A 版优质实用文档7A 版优质实用文档故障，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

18、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、测试性本器件复杂度不高， 对外接口较少， 与其它器件的连接相对简单， 器件本身 的可恢复性维修工作不能在现场进行， 现场只能更换代替， 故障件需返厂后方可 进行维修。因此，该器件在维修性、测试性方面不作过多的分析，设计时主要应 考虑便于快速定位检测故障。该器件对外接口为： 1 个射频输入端口， 3 个射频输出端口， 5 个电源供电 及控制端子。 借助矢量网络分析仪、 数字万用表等仪表可方便完成测试和故障检 测，定位故障部位。确定故

19、障后，直接将故障件替代更换，返厂维修。5 安全性本器件不含磁性介质， 无电磁干扰影响， 使用的供电电压为安全电压， 器件 内不含有毒有害物质，不会对人体造成损害。6 环境适应性 环境适应性是指装备在其寿命期预计可能遇到的各种环境的作用下能实现 其所有预定功能、 性能和不被破坏的能力， 是装备的重要质量特性之一。 本器件 主要应用在舰载电子系统中， 系统安置于甲板或舱内。 其可能存在的环境条件有 日照高温、低温、潮湿、雨雪雾等，现对其进行分析。4.1 高温10电子系统处于日照状态下， 使各器件工作在相对较高的温度区域内， 一般发7A 版优质实用文档7A 版优质实用文档热器件工作时的温度可达 80

20、 90 ，对于开关，自然条件下一般最高工作温度 在 6070 。高温对该器件的作用主要表现在以下两个方面：一是物理特性的 变化，由于材料膨胀系数的不同， 高温下会产生变形， 造成某些配合关系的变化， 此外，一些非金属材料中的易挥发物质挥发， 加速其老化和失效； 二是电器性能 方面的变化， 主要是一些半导体器件对温度的敏感性， 使在高温时电性能发生变 化。本器件一般安装于封闭机箱内， 保持器件与机箱良好的导热可降低器件的工 作温度，避免器件内部半导体元件受损、老化，延长其使用寿命。4.2 低温低温与高温对该器件的影响机理相同， 同属温度环境的影响。 在寒冷地区的 冬季，极恶劣的低温条件下约为 -40 -20 。温度变低，主要影响半导体器件 的性能，使插入损耗发生变化。对于该开关器件，试验和既往经验表明，温度在 -40 70变化时，对关键指标插入损耗的影响并不很大。因此，低温下主要是 器件的老化影响。4.3 潮湿空气中的湿度过高， 会再固体表面附着一层肉眼看不到的水膜， 水膜与空气 中的酸性气体（如 CO2、SO2、NO 2等）作用而具有弱酸性。这种水膜使金属零 件表面锈蚀，元器件焊点被腐蚀，从而产生断路或电子