電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計分析方法課件

電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計分析方法電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計分析方法電子元器件的選擇與使用(GJB546-88，電子元器件可靠性保證大綱

)降額設(shè)計(GJB/Z35-93，元器件降額準(zhǔn)則

)熱分析熱設(shè)計(GJBZ27-92，電子設(shè)備可靠性熱設(shè)計手冊

)環(huán)境應(yīng)力篩選(GJB1032-90，電子產(chǎn)品環(huán)境應(yīng)力篩選方法

)電子元器件的選擇與使用為什么要控制選擇與正確使用電子元器件電子元器件的質(zhì)量等級元器件的選擇控制目的原則管理元器件的正確使用質(zhì)量等級：是指元器件裝機(jī)使用之前，在制造、試驗及篩選過程中其質(zhì)量的控制等級。它對元器件的失效率有很大的影響。目前，預(yù)計國外、國內(nèi)元器件失效率時，用質(zhì)量系數(shù)πQ作為不同質(zhì)量等級對元器件工作失效率影響的調(diào)整系數(shù)。國外電子元器件的質(zhì)量等級電子元器件的質(zhì)量等級電子元器件的質(zhì)量等級半導(dǎo)體集成電路質(zhì)量系數(shù)等級國內(nèi)元器件的質(zhì)量等級返回元器件的選擇與控制目的保證元器件的性能、質(zhì)量等應(yīng)滿足產(chǎn)品要求；保證暢通的采購渠道、穩(wěn)定的貨源；減少品種；降低采購費(fèi)用；正確的使用。選擇控制的總原則元器件的技術(shù)性能、質(zhì)量等級、使用條件等應(yīng)滿足產(chǎn)品要求；優(yōu)先選用經(jīng)實踐證明質(zhì)量穩(wěn)定、可靠性高、有發(fā)展前途且供應(yīng)渠道可靠的標(biāo)準(zhǔn)元器件；在產(chǎn)品設(shè)計時，應(yīng)最大限度地壓縮元器件的品種、規(guī)格及其生產(chǎn)廠點；要嚴(yán)格控制新研元器件的使用。PPL清單優(yōu)選清單格式返回QPL清單元器件的選擇與控制國產(chǎn)電子元器件的優(yōu)選順序按國家標(biāo)準(zhǔn)（GB）、國家軍用標(biāo)準(zhǔn)（GJB）、“七專”技術(shù)條件（QZJ）、電子工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)（SJ）執(zhí)行“七專”產(chǎn)品推薦品種保留品種適用品種國外電子元器件的優(yōu)選國外已形成了一系列的軍用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范《國外元器件質(zhì)量等級、命名標(biāo)志及選購指南》問題忽視檢測概念模糊，選擇不當(dāng)：“軍用溫度范圍”當(dāng)“軍品”要求不明，采購不當(dāng)渠道混亂，受騙上當(dāng)返回元器件的正確使用抗輻射設(shè)計航天器中使用的元器件：外空間的各種輻射核爆炸環(huán)境：高能中子和射線防靜電設(shè)計制造過程(人的靜電防護(hù))儲存運(yùn)輸過程操作過程中的問題安裝的機(jī)械損傷儲存與保管的問題存儲環(huán)境返回降額設(shè)計降額設(shè)計概念與目的降額設(shè)計就是使元器件或設(shè)備工作時承受的工作應(yīng)力適當(dāng)降低于元器件或設(shè)備的額定值；降低基本故障率、提高使用可靠性的目的（例子：陶瓷電源）；降額主要因素：電應(yīng)力和溫度降額設(shè)計的關(guān)鍵：降額的程度與效果；降額等級Ι級降額：最大適用于故障危及安全、導(dǎo)致任務(wù)失敗和造成重大經(jīng)濟(jì)損失的情況；Π級降額：適用于故障使任務(wù)降級和增加不合理的維修費(fèi)用；Ш級降額：適用于故障對任務(wù)完成影響很小和少量的維修。降額設(shè)計原則降額準(zhǔn)則的制定與實施降額準(zhǔn)則說明降額準(zhǔn)則的制定與實施降額準(zhǔn)則的制定在工程型號中制定降額準(zhǔn)則，指導(dǎo)降額設(shè)計；參照GJB/Z-35制定降額準(zhǔn)則根據(jù)可靠性需求、以往的經(jīng)驗或相似型號的降額準(zhǔn)則確定元器件的種類及其在不同重要性要求下的降額等級；系統(tǒng)/分系統(tǒng)及其要求的降額等級；確定具體的參數(shù)應(yīng)力；編制降額準(zhǔn)則初稿；廣泛征求意見，修改降額準(zhǔn)則初稿；確定正式的“降額準(zhǔn)則”；降額準(zhǔn)則的制定與實施可靠性設(shè)計準(zhǔn)則的實施將準(zhǔn)則作為“總師”的規(guī)范文件下發(fā)執(zhí)行；設(shè)計人員學(xué)習(xí)，熟悉準(zhǔn)則；對照與自己設(shè)計部分相關(guān)的準(zhǔn)則，進(jìn)行設(shè)計，確定參數(shù)的應(yīng)力值；設(shè)計人員自查其設(shè)計對準(zhǔn)則的“符合性”：不符合的條款，說明理由“為什么不符合”，并報上一級設(shè)計主管；編制準(zhǔn)則符合性報告；與可靠性預(yù)計相結(jié)合；組織專家評審，進(jìn)行“符合性”檢查；對“不符合”的條款，根據(jù)其對可靠性影響的程度，決策處理。返回?zé)岱治觥嵩O(shè)計熱分析、熱設(shè)計的概念熱分析：獲得產(chǎn)品的溫度分布熱設(shè)計：采取相應(yīng)的溫度控制措施，控制電子設(shè)備的溫度原因與目的電子產(chǎn)品可靠性對溫度是非常敏感提高可靠性熱分析的內(nèi)容與手段溫度計算熱測熱設(shè)計的方法電路板布局散熱措施熱分析、熱設(shè)計—熱分析的內(nèi)容與手段熱分析的內(nèi)容結(jié)點溫度：元器件PN結(jié)溫度，一般是元件的最高溫度；殼溫度：元器件的殼的外表面的溫度；電路板溫度：連續(xù)的二維溫度分布，各點的溫度是厚度方向的平均值；電路板溫度梯度：沿著長度方向的溫度變化率，也是二維的；

熱分析手段計算：解析法（傳熱方程的解析解）和數(shù)值法（利用計算機(jī)求解溫度分布，如BETAsoft-Board軟件）；熱測設(shè)備測量熱分析、熱設(shè)計—熱設(shè)計的方法電路板布局在滿足約束條件下，合理元器件布局，將功率大的器件分散放置，減少或消除熱應(yīng)力集中點，從而降低溫度；散熱措施散熱原理熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射熱設(shè)計元器件溫度控制：熱降額、導(dǎo)熱膠、冷板設(shè)計電路板：使用耐熱高的印刷板，增加厚度利于導(dǎo)熱和自然散熱機(jī)箱：自然冷卻、強(qiáng)迫風(fēng)冷、冷板設(shè)計、散熱器熱分析、熱設(shè)計—示例(熱分布)元器件的篩選(GJB1032-90)元器件篩選的概念與目的元器件篩選：在產(chǎn)品出廠前，有意將環(huán)境應(yīng)力施加到產(chǎn)品上，使產(chǎn)品的潛在缺陷加速發(fā)展成早期故障，并加以排除，從而提高產(chǎn)品的可靠性;通過試驗剔除不合格或有早期失效的產(chǎn)品。早期故障期偶然故障期耗損故障期t(t)目的：淘汰有缺陷的器件：材料缺陷、工藝缺陷、設(shè)備狀況等因素引入；根據(jù)使用要求，篩去不符合的器件：壽命、使用環(huán)境，如溫度、輻射、振動等ESS的應(yīng)用及效益軌道故障減少50%美國衛(wèi)星MTBF從1150h提高到9534h，提高7.3倍ANIUYK20V計算機(jī)MTBF從15000h提高到44362h，提高約3倍AG3變換器內(nèi)場故障減少43%A-A17慣導(dǎo)系統(tǒng)外場故障從23.5%降到8%電子燃料噴射系統(tǒng)現(xiàn)場維修次數(shù)減少50%HEWLITT臺式計算機(jī)故障率降低40～70%我國某飛機(jī)的大氣數(shù)據(jù)計算機(jī)元器件的篩選環(huán)境應(yīng)力篩選(ESS)—應(yīng)用及效益元器件的篩選篩選的原則與難點原則：既要剔除不合格的產(chǎn)品、又不能將好的產(chǎn)品弄壞難點：篩選時的方法、應(yīng)力大小和時間篩選的種類一次篩選（篩選）、二次篩選（目的：篩選應(yīng)力不夠、針對性差、檢驗）器件篩選、電路板篩選設(shè)備級篩選篩選應(yīng)力溫度循環(huán)(75%～

85%)隨機(jī)振動循環(huán)(15%～

25%)，兩者綜合：90%元器件的篩選的方法元器件篩選方法分類非破壞性試驗：對好的器件無損傷破壞性試驗；試驗后器件損壞，不能使用非破壞性試驗項目（GJB597、GJB33）內(nèi)/外部目檢（封帽前）：封裝前后目視檢查有無問題；老練篩選：根據(jù)失效率特征（浴盆曲線），使器件在一定的溫度下工作一段時間；（時間和溫度）溫度循環(huán)：高低循環(huán)環(huán)境下放置一段時間檢漏：密封性檢查，氦質(zhì)譜細(xì)檢、氟油初檢。。。。破壞性試驗開帽目檢：打開封裝目視檢查芯片剪切強(qiáng)度試驗：變頻振動試驗：變頻振動循環(huán)環(huán)境下放置一段時間注意的事項環(huán)境應(yīng)力篩選(ESS)—應(yīng)注意的事項制定產(chǎn)品的ESS大綱，并嚴(yán)格執(zhí)行；不必準(zhǔn)確模擬產(chǎn)品真實的環(huán)境條件；不應(yīng)改變產(chǎn)品的失效機(jī)理；篩選可以提高批產(chǎn)品的可靠性水平，但不能提高產(chǎn)品的固有可靠性，只有改進(jìn)設(shè)計、工藝等才能提高后者；它不是可靠性鑒定、驗收試驗，但經(jīng)過篩選的產(chǎn)品有利于鑒定和驗收試驗的順利進(jìn)行；對關(guān)鍵產(chǎn)品要做到三個100%（元器件、電路板、整機(jī)）的ESS。破壞性試驗；試驗后器件損壞，不能使用耐環(huán)境設(shè)計(一)1971年，美國對機(jī)載電子設(shè)備全年的故障統(tǒng)計結(jié)果環(huán)境條件對產(chǎn)品可靠性的影響