电子产品可靠性设计分析方法课件

电子产品可靠性设计分析方法3/9/20231ReliabilityDesignandAnalysis电子产品可靠性设计分析方法电子元器件的选择与使用(GJB546-88，电子元器件可靠性保证大纲

)降额设计(GJB/Z35-93，元器件降额准则

)热分析热设计(GJBZ27-92，电子设备可靠性热设计手册

)环境应力筛选(GJB1032-90，电子产品环境应力筛选方法

)3/9/20232ReliabilityDesignandAnalysis电子元器件的选择与使用为什么要控制选择与正确使用电子元器件电子元器件的质量等级元器件的选择控制目的原则管理元器件的正确使用3/9/20233ReliabilityDesignandAnalysis质量等级：是指元器件装机使用之前，在制造、试验及筛选过程中其质量的控制等级。它对元器件的失效率有很大的影响。目前，预计国外、国内元器件失效率时，用质量系数πQ作为不同质量等级对元器件工作失效率影响的调整系数。国外电子元器件的质量等级电子元器件的质量等级3/9/20235ReliabilityDesignandAnalysis电子元器件的质量等级半导体集成电路质量系数等级国内元器件的质量等级返回3/9/20236ReliabilityDesignandAnalysis元器件的选择与控制目的保证元器件的性能、质量等应满足产品要求；保证畅通的采购渠道、稳定的货源；减少品种；降低采购费用；正确的使用。选择控制的总原则元器件的技术性能、质量等级、使用条件等应满足产品要求；优先选用经实践证明质量稳定、可靠性高、有发展前途且供应渠道可靠的标准元器件；在产品设计时，应最大限度地压缩元器件的品种、规格及其生产厂点；要严格控制新研元器件的使用。3/9/20237ReliabilityDesignandAnalysisPPL清单优选清单格式3/9/20239ReliabilityDesignandAnalysis返回QPL清单3/9/202310ReliabilityDesignandAnalysis元器件的选择与控制国产电子元器件的优选顺序按国家标准（GB）、国家军用标准（GJB）、“七专”技术条件（QZJ）、电子工业部标准（SJ）执行“七专”产品推荐品种保留品种适用品种国外电子元器件的优选国外已形成了一系列的军用标准和规范《国外元器件质量等级、命名标志及选购指南》问题忽视检测概念模糊，选择不当：“军用温度范围”当“军品”要求不明，采购不当渠道混乱，受骗上当返回3/9/202311ReliabilityDesignandAnalysis元器件的正确使用抗辐射设计航天器中使用的元器件：外空间的各种辐射核爆炸环境：高能中子和射线防静电设计制造过程(人的静电防护)储存运输过程操作过程中的问题安装的机械损伤储存与保管的问题存储环境返回3/9/202313ReliabilityDesignandAnalysis降额设计降额设计概念与目的降额设计就是使元器件或设备工作时承受的工作应力适当降低于元器件或设备的额定值；降低基本故障率、提高使用可靠性的目的（例子：陶瓷电源）；降额主要因素：电应力和温度降额设计的关键：降额的程度与效果；降额等级Ι级降额：最大适用于故障危及安全、导致任务失败和造成重大经济损失的情况；Π级降额：适用于故障使任务降级和增加不合理的维修费用；Ш级降额：适用于故障对任务完成影响很小和少量的维修。降额设计原则降额准则的制定与实施3/9/202314ReliabilityDesignandAnalysis降额准则说明3/9/202315ReliabilityDesignandAnalysis降额准则的制定与实施降额准则的制定在工程型号中制定降额准则，指导降额设计；参照GJB/Z-35制定降额准则根据可靠性需求、以往的经验或相似型号的降额准则确定元器件的种类及其在不同重要性要求下的降额等级；系统/分系统及其要求的降额等级；确定具体的参数应力；编制降额准则初稿；广泛征求意见，修改降额准则初稿；确定正式的“降额准则”；3/9/202317ReliabilityDesignandAnalysis降额准则的制定与实施可靠性设计准则的实施将准则作为“总师”的规范文件下发执行；设计人员学习，熟悉准则；对照与自己设计部分相关的准则，进行设计，确定参数的应力值；设计人员自查其设计对准则的“符合性”：不符合的条款，说明理由“为什么不符合”，并报上一级设计主管；编制准则符合性报告；与可靠性预计相结合；组织专家评审，进行“符合性”检查；对“不符合”的条款，根据其对可靠性影响的程度，决策处理。返回3/9/202318ReliabilityDesignandAnalysis热分析、热设计热分析、热设计的概念热分析：获得产品的温度分布热设计：采取相应的温度控制措施，控制电子设备的温度原因与目的电子产品可靠性对温度是非常敏感提高可靠性热分析的内容与手段温度计算热测热设计的方法电路板布局散热措施3/9/202319ReliabilityDesignandAnalysis热分析、热设计—热分析的内容与手段热分析的内容结点温度：元器件PN结温度，一般是元件的最高温度；壳温度：元器件的壳的外表面的温度；电路板温度：连续的二维温度分布，各点的温度是厚度方向的平均值；电路板温度梯度：沿着长度方向的温度变化率，也是二维的；

热分析手段计算：解析法（传热方程的解析解）和数值法（利用计算机求解温度分布，如BETAsoft-Board软件）；热测设备测量3/9/202321ReliabilityDesignandAnalysis热分析、热设计—热设计的方法电路板布局在满足约束条件下，合理元器件布局，将功率大的器件分散放置，减少或消除热应力集中点，从而降低温度；散热措施散热原理热传导、热对流、热辐射热设计元器件温度控制：热降额、导热胶、冷板设计电路板：使用耐热高的印刷板，增加厚度利于导热和自然散热机箱：自然冷却、强迫风冷、冷板设计、散热器3/9/202322ReliabilityDesignandAnalysis热分析、热设计—示例(热分布)3/9/202323ReliabilityDesignandAnalysis元器件的筛选(GJB1032-90)元器件筛选的概念与目的元器件筛选：在产品出厂前，有意将环境应力施加到产品上，使产品的潜在缺陷加速发展成早期故障，并加以排除，从而提高产品的可靠性;通过试验剔除不合格或有早期失效的产品。早期故障期偶然故障期耗损故障期t(t)目的：淘汰有缺陷的器件：材料缺陷、工艺缺陷、设备状况等因素引入；根据使用要求，筛去不符合的器件：寿命、使用环境，如温度、辐射、振动等3/9/202325ReliabilityDesignandAnalysisESS的应用及效益轨道故障减少50%美国卫星MTBF从1150h提高到9534h，提高7.3倍ANIUYK20V计算机MTBF从15000h提高到44362h，提高约3倍AG3变换器内场故障减少43%A-A17惯导系统外场故障从23.5%降到8%电子燃料喷射系统现场维修次数减少50%HEWLITT台式计算机故障率降低40～70%我国某飞机的大气数据计算机元器件的筛选环境应力筛选(ESS)—应用及效益3/9/202326ReliabilityDesignandAnalysis元器件的筛选的方法元器件筛选方法分类非破坏性试验：对好的器件无损伤破坏性试验；试验后器件损坏，不能使用非破坏性试验项目（GJB597、GJB33）内/外部目检（封帽前）：封装前后目视检查有无问题；老练筛选：根据失效率特征（浴盆曲线），使器件在一定的温度下工作一段时间；（时间和温度）温度循环：高低循环环境下放置一段时间检漏：密封性检查，氦质谱细检、氟油初检。。。。破坏性试验开帽目检：打开封装目视检查芯片剪切强度试验：变频振动试验：变频振动循环环境下放置一段时间3/9/202329ReliabilityDesignandAnalysis注意的事项环境应力筛选(ESS)—应注意的事项制定产品的ESS大纲，并严格执行；不必准确模拟产品真实的环境条件；不应改变产品的失效机理；筛选可以提高批产品的可靠性水平，但不能提高产品的固有可靠性，只有改进设计、工艺等才能提高后者；它不是可靠性鉴定、验收试验，但经过筛选的产品有利于鉴定和验收试验的顺利进行；对关键产品要做到三个100%（元器件、电路板、整机）的ESS。破坏性试验；试验后器件损坏，不能使用3/9/202330ReliabilityDesignandAnalysis耐环境设计(一)1971年，美国对机载电子设备全年的故障统计结果环境条件对产品可靠性的影响3/9/202331ReliabilityDesignandAnalysis