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1 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。

2 可靠性分析2.1 元器件清单本器件选用元器件如下：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/∑pi λ （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。

2.2.1 PIN 二极管的工作失效率1p λ本器件使用PIN 二极管，其工作失效率模型为K Q E b p πππλλ=1 （2） 式中：b λ —— 基本失效率，10-6/h ；E π —— 环境系数；Q π —— 质量系数；K π —— 种类系数。

由表5.3.11-1查得基本失效率b λ =0.212×10-6/h ； 由表5.3.11-2查得环境系数E π=14；由表5.3.11-3查得质量系数Q π=0.05； 由表5.3.11-4查得种类系数K π=0.5；本器件中使用了18只PIN 二极管，故其工作失效率为：h p /103356.1185.005.01410212.0661--⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=λ2.2.2 片状电容器的工作失效率2p λ本器件选用的片状电容器，其工作失效率模型为：ch K CV Q E b p πππππλλ=2 （3）b λ —— 基本失效率，10-6/h ；E π —— 环境系数；Q π —— 质量系数；CV π —— 电容量系数；K π —— 种类系数； ch π —— 表面贴装系数。

由表5.7.2-2查得基本失效率b λ=0.00637×10-6/h ； 由表5.7.2-4查得环境系数E π=11.5； 由表5.7.2-5查得质量系数Q π=1； 由表5.7.2-6查得电容量系数CV π=0.75； 由表5.7.2-7查得种类系数K π=0.3； 由表5.7.2-1查得表面贴装系数ch π=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：h p /101154.0713.075.015.111000637.0662--⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=λ2.2.3 电感的工作失效率3p λ本器件选用的片状电容器，其工作失效率模型为：C K Q E b p ππππλλ=3 （4）b λ —— 基本失效率，10-6/h ；E π —— 环境系数；Q π —— 质量系数；K π —— 种类系数；C π —— 结构系数。

由表5.8.3-1查得基本失效率b λ=0.0062×10-6/h ； 由表5.8.3-2查得环境系数E π=17； 由表5.8.3-3查得质量系数Q π=1； 由表5.8.3-4查得种类系数K π=1； 由表5.8.3-5查得结构系数C π=2；本器件中共使用了电感7只，故其工作失效率为：h p /104756.1721117100062.0663--⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=λ2.2.4 集成电路的工作失效率4p λ半导体集成电路的工作失效率模型为：L E V T Q p C C C πππππλ])([3214++= （5） Q π —— 质量系数；T π —— 温度应力系数；V π —— 电压应力系数；E π —— 环境系数； L π —— 成熟系数；1C 、2C —— 电路复杂度失效率； 3C —— 封装复杂度失效率。

由表5.2.2-2查得环境系数E π=14； 由表5.2.2-3查得质量系数Q π=0.08； 由表5.2.2-4查得成熟系数L π=1； 由表5.2.2-5查得温度应力系数T π=1.02； 由表5.2.2-14查得电压应力系数V π=1；由表5.2.2-19查得电路复杂度失效率1C =0.4272×10-6/h 、2C =0.0406×10-6/h ；由表5.2.2-19查得封装复杂度失效率3C =0.1673×10-6/h 。

本器件使用集成电路3只，故其工作失效率为：hp /108031.031]1410)1673.00406.0(102.1104272.0[08.06664---⨯=⨯⨯⨯⨯++⨯⨯⨯⨯=λ2.2.5 贴片电阻的工作失效率5p λ贴片电阻的工作失效率模型为：R Q E b p πππλλ=5 （6） 式中：b λ —— 基本失效率，10-6/h ；E π —— 环境系数；Q π —— 质量系数；R π —— 阻值系数。

由表5.5.3-1查得基本失效率b λ=0.0031×10-6/h ； 由表5.5.3-3查得环境系数E π=10；由表5.5.3-4查得质量系数Q π=1； 由表5.5.3-5查得阻值系数R π=1；本器件使用贴片电阻9只，故其工作失效率为：h p /10279.0911********.0665--⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=λ2.2.6 射频连接器的工作失效率6p λ本组件选用射频连接器，其工作失效率模型为 C K P Q E b p πππππλλ=6 （7）b λ —— 基本失效率，10-6/h ；E π —— 环境系数；Q π —— 质量系数；P π—— 接触件系数； K π —— 插拔系数； C π—— 插孔结构系数； 由表5.11.1-1查得基本失效率b λ=0.0303×10-6/h ； 由表5.11.1-2查得环境系数E π=10； 由表5.11.1-3查得质量系数Q π=1； 由表5.11.1-4查得接触件系数P π=1； 由表5.11.1-5查得插拔系数K π=1； 由表5.11.1-8查得插孔结构系数C π=0.3； 本器件使用接插件13只，故其工作失效率为：hp /101817.1133.011110100303.0666--⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=λ2.2.7 印制板的工作失效率7p λ印制板的工作失效率模型为()C Q E b b p N πππλλλ217+= （8）1b λ、2b λ —— 基本失效率，10-6/h ，1b λ取值为0.00017×10-6/h ，2b λ取值为0.0011×10-6/h ；N —— 使用的金属化孔数；E π —— 环境系数；Q π —— 质量系数； C π—— 复杂度系数； 由表5.13.1-1查得环境系数E π=13； 由表5.13.1-2查得质量系数Q π=1.0； 由表5.13.1-3查得复杂度系数C π=1.0； 本器件使用印制板1块，故其工作失效率为()6671003861.01113100011.01100017.0--⨯=⨯⨯⨯⨯+⨯=p λ2.2.8 焊接点的工作失效率8p λ 焊接点的工作失效率模型为：Q E b p ππλλ=8 （9）b λ —— 基本失效率，10-6/h ；E π —— 环境系数；Q π —— 质量系数；由表5.13.2-1查得基本失效率b λ=0.000092×10-6/h ； 由表5.13.2-2查得环境系数E π=10； 由表5.13.2-3查得质量系数Q π=1.0；本组件共有约100个焊接点,其工作失效率为：8p λ=0.000092×10-6×10×1×100=0.092×10-6/h 2.2.9 开关的总工作失效率p λ 开关的总失效率为：pλ=∑=81i Pi λ=（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/pλ =187934 h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。

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。