六性报告讲解

编号：XXXX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：XXXXXXXX有限公司二零一一年三月．概述为确保产品质量符合要求，达到顾客满意，根据《XXXX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。可靠性分析2.1元器件清单本器件选用元器件如下：序号片名称10-6×2.17%型号短路数量74%式电容器0.1154或不粘短路结牢影重新粘接23456响器件性能78式片电23456781绕线二极管PIN10-6×APD0805-000开路1880%电感容器27.73%1.4756过量2集成电片状电容10-6×100pF无输出123%补路绕电线0.803115.09%开路不能焊提供直流偏置虚焊3贴片电片状电容10-670pF开路391.9%阻感×0.2795.24%4射频连圆片电容10-61.1817100pF插损高380%更接器集成×22.2%换器件电无输出驱动器失效静电击穿5印制板电感×10-60.73%0.04/0.4/15T760%路0.03861孔化不良6焊接点集成电路10-674HC138D虚焊160%重片贴电0.092×1.73%开路功能新粘接受到影响粘接不牢7阻集成电路74F04D28频射连贴片电阻磨插损高器件0805-91Ω3更换器老化、性能变差件9接器贴片电阻损Ω0805-300310印制贴片电阻不孔化性能变差0402-50Ω3补焊板或功能受影响虚焊11射频绝缘子良RF2816-0.45412焊接电源绝缘子可靠性变差DC2016-0.75更换器点虚焊电压击穿件13射频同轴连接器SMA-KFD26G4可靠性预计2.2都将造5713类7本器件所采用的元器件有种共其中任一元器件失效，个。本器成整个器件失效，即器件正常工作的条件是各元器件都能正常工作。因此，件的可靠性模型是一个串联模型。寿命服从指数分布，根据可靠性理论，其平均故障间该器件是可修复产品， 隔时间与失效率成反比，即：1 MTBF=1/ （）pi1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。二极管的工作失效率 1p本器件使用 PIN二极管，其工作失效率模型为（2） Kp1EQb式中：-6/h；10 ——基本失效率，b ——环境系数； E ——质量系数； Q —— 种类系数。K-6/h；=0.212×10由表 查得基本失效率 b =14；由表查得环境系数E=0.05；由表查得质量系数Q=0.5；查得种类系数由表K本器件中使用了18只PIN二极管，故其工作失效率为：66 /h.335610005.51812120.10014.1p 片状电容器的工作失效率 2p本器件选用的片状电容器，其工作失效率模型为：（3）chCV2pQbKE-6/h；—— 基本失效率，10b ——环境系数； E2—— 质量系数； Q ——电容量系数； CV ——种类系数； K ——表面贴装系数。 ch -6/h；×10由表 查得基本失效率 =0.00637b=11.5；查得环境系数 由表

E

=1；

查得质量系数 由表

Q

=0.75；

查得电容量系数 由表

CV

=0.3；查得种类系数 由表

K =1.2；查得表面贴装系数由表ch本器件中共使用了片状电容器66 /h115410170.0063710. 11.510.75030.

7只，故其工作失效率为：2p 电感的工作失效率 3p本器件选用的片状电容器，其工作失效率模型为：（4）CQbEKp3-6/h； ——基本失效率，

10b

——环境系数；E——质量系数；Q——种类系数；K——结构系数。C-6/h；×105.8.3-1由表查得基本失效率=0.0062b=17；5.8.3-2由表查得环境系数E=1；5.8.3-3由表查得质量系数Q3=1； 由表 查得种类系数K=2；由表 查得结构系数C本器件中共使用了电感 7只，故其工作失效率为：66 /10h71006210.4756171120.3p 集成电路的工作失效率 导体集成电路的工作失效率模型为：（5）][C)C (CLEQV1p42T3 ——质量系数； Q

4p半——温度应力系数；

T

——电压应力系数；

V

——环境系数；

E

——成熟系数；LCC—— 、电路复杂度失效率；

21C—— 封装复杂度失效率。

3 =14；查得环境系数由表

E =0.08；查得质量系数

由表

Q =1；

由表

查得成熟系数 L =1.02；由表 查得温度应力系数 T =1； 查得电压应力系数 由表V-6C/h、 查得电路复杂度失效率× =0.427210由表1-6C/h；×10=0.04062-6C/h。× 由表查得封装复杂度失效率本器件使用集成电路3只，故其工作失效率为：4666 /h8031101316730.04060.)100.14]080.[0.427210 1.021(4p 贴片电阻的工作失效率 5p贴片电阻的工作失效率模型为：（ 6 ） Rbp5QE式中：-6/h；基本失效率， 10 ——b ——环境系数； E ——质量系数； Q —— 阻值系数。 R -6/h；10查得基本失效率 =0.0031×由表b=10； 由表查得环境系数 E =1；由表 查得质量系数Q=1；由表 查得阻值系数R本器件使用贴片电阻 9只，故其工作失效率为：66 /10h.90279.0003110 1011 5p 射频连接器的工作失效率 6p本组件选用射频连接器，其工作失效率模型为（7） CEPp6QbK -6/h；10 ——基本失效率，——环境系数；E——质量系数；Q——接触件系数；P——插拔系数；K5——插孔结构系数；C-6/h；=0.0303×10由表5.11.1-1查得基本失效率b=10；由表5.11.1-2查得环境系数E=1；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=0.3；由表5.11.1-8查得插孔结构系数C本器件使用接插件13只，故其工作失效率为：66/10h131.1817.10111030.0303106p印制板的工作失效率2.2.77p印制板的工作失效率模型为（8）NC1bQp72Eb-6取10-6/h，取值为0.00017——基本失效率，10，/h×、2b2b11bb10-6/h；值为0.0011×使用的金属化孔数；——N环境系数；——E质量系数；——Q——复杂度系数；C=13查得环境系数；由表5.13.1-1E=1.0；由表5.13.1-2查得质量系数Q；由表5.13.1-3查得复杂度系数=1.0C块，故其工作失效率为本器件使用印制板16610..1000001711000111311003861.7p6焊接点的工作失效率 8p 焊接点的工作失效率模型为：（9） Qp8bE -6/h；10 ——基本失效率，b ——环境系数；E —— 质量系数； Q =0.000092×10-6/h查得基本失效率； 由表b =10；由表 查得环境系数 E =1.0； 查得质量系数由表 Q 本组件共有约100个焊接点,其工作失效率为：-6-6 /h ×100=0.0921010×1 10=0.000092 ×××8p 开关的总工作失效率 p开关的总失效率为：8 =pPi1i-610）×=1.3356+0.1154+1.4756+0.8031+0.279+1.1817+0.03861+0.092-6/h10=5.321×故平均故障间隔时间为：=187934hMTBF=1/p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%；7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 可靠性数据分析表障模式要故障故失效率作 主工序 称名 率号 频数比百分比 模式失效50%开路PIN二极管10-61.3356×25.1%1 ，在元器件选择和装 67.92%3种元件的工作失效率之和占总失效率的 上面配时应特别加以注意。 2.4 故障模式影响并将其进行严酷度 故障模式影响是分析元器件主要故障对器件产生的后果， 分类。根据严酷度的一般分严酷度类别是元器件故障造成的最坏潜在后果的表示。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。 2本组件的故障模式影响分析如表所示。8表2 故障模式及影响分析表度酷偿 严补障 故障 故称序号 名 响 故障 影 类别 模式 措原 因施严重时功能开路 PIN二极影响器件性能， 1金丝未键合 补焊Ⅱ类 管丧ⅢⅡⅡⅣⅢⅣⅣ类 种元器件：3从故障影响严酷度的角度看，属于Ⅱ类严酷度的有由上表可知，种元器件：片式电容，射二极管、电感和集成电路。属于Ⅲ类严酷度的有PIN2频连接器。其余的属于Ⅳ类。2.5结论和建议:可以得出以下结论由上面的分析,小时的要求。影响50,0001.本组件的平均故障间隔时间可以达到指标大于目前PIN二极管和集成电路。本组件工作可靠性的首要器件是绕线电感，其次是因此要其焊接的质量对组件的可靠性影响最大，选用的电感都是自制绕线电感，重视焊接过程和焊接人员的培训。因而在设计方案确元器件的开路故障概率极大，2.从故障模式的分布来看，9定后，应十分重视安装调试工艺，以消除产品潜在故障。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。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。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。确定故障后，直接将故障件替代更换，返厂维修。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。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。104.1 高温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，一般发热器件工作时的温度可达80～90℃，对于开关，自然条件下一般最高工作温度在60～70℃。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CO、SO、NO等）作用而具有弱酸性。这种水膜使金属零件表222面锈蚀，元器件焊