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电子产品可靠性设计分析方法 共33页PPT资料
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22.09.2019
Reliability Design and Analysis
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PPL清单
优选清单格式
XX型飞机电子元器件优选目录(1994)
序号 元器件名称 型号 主要技术 结构外形 适用标准 生产厂家 适用类别
参数
精密金属模电 RJ25-1/2 阻值范 Φ3.9× RUO.467. 718厂 优选
执行 GJB597-88,且经军用电子元器件质
A2 量认证合格的 B 级产品
A
执行 GJB4589.1-84《半导体集成电路总
0.1 按 QZJ840614 ~
规范》,且经中国电子元器件质量认证委员 840615“七专”技术条 A3 会认证合格的Ⅱ类产品;执行 SJ331-83《半 件组织生产的Ⅰ,ⅠA 0.25
• 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。
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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
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降额设计原则
– 各类元器件均有一个最佳的降额范围,在此范围内应力变化 对其故障率影响较大。过度的降额也不可取,增加元器件的 数量;降额到一定程度后,可靠性的提高是很微小的;过度 降额反而有害:大功率晶体管在小电流下,大大降低放大系 数而且参数稳定性降低;继电器的线包电流不仅不能降低, 反而应在额定值之上,否则影响可靠的接触;
号称
型号 格证书编号 范编号 能与认 定 名称 名称及 验室名 应
及确认 证范围 合
合格证
称企
号
格
书编号
业
水
型
平
号
有可靠 RJK5 COC-P-006 GJB244/ 额定功 L 北京第 有可靠 中国电
性指标 3
-94
2-87 耗:
二无线 性指标 子产品
的金属
阻值范
电器件 的金属 可靠性
膜固定
围:
厂
返回 13
降额设计
பைடு நூலகம்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;
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”;
可变电阻 电阻
F/10 6h)
0 50 100 150 200 温度(℃)
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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
– 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
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降额准则说明
100
额
3级
定 70
2级
功 60
1级
率 50
11
元器件的正确使用
使用中存在的问题
– 对元器件的性能掌握不够。 – 测试不当或测量仪器接地不当而烧毁电路。 – 调机不当,造成损伤 – 静电损伤值得注意
措施
– 降额使用 – 热设计 – 抗辐射设计 – 防静电设计 – 操作过程中的问题 – 储存与保管的问题
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C2 封装的产品
1.0 4.0
14.0 返回
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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
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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
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设计手册 ) 环境应力筛选(GJB1032-90,电子产品环境应力
筛选方法 )
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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
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热分析、热设计—原因和目的
原因与目的
– 电子产品可靠性对温度是非常敏感,如图所示,但温度生高 时,器件故障率迅速增大;电路板变形
– 合理温度布局,控制温度,提高可靠性
(
故障0率.30
故障0数.20 0.15 0.10 0.05
微电子器件(CMOS器件) 微电子器件(双级数字电路) 晶体管(硅50%)
– 电应力降额容易,对温度降额,主要依靠热设计; – 降额提高可靠性,但要综合考虑可靠性、体积、重量和费用
等问题; – 根据设计、可靠性等的需要进行,一般参照GJB/Z-35《元器
件降额准则》。
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降额准则的制定与实施
R,P,M,L
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电子元器件的质量等级
国内元器件的质量等级
半导体集成电路质量系数等级
质量等级
质量要求说明
质量要求补充说明 π Q
执行 GJB597-88《微电路总规范》且经军 A1 用电子元器件质量认证合格的 S 级产品
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电子元器件的质量等级
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。
元器件的正确使用
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为什么要控制电子元器件的 选择与正确使用
电子元器件是电子、电气系统的基础产品,是能够完成预定 功能而不能再分割的电路基本单元,其自身的可靠性是十分重 要的;
设计人员注重元器件的功能与性能,不关心其“质量等级”;
元器件的采购缺乏“质量等级”概念“,渠道不畅、不稳;
元器件的使用:近一半的元器件失效并非由于元器件本身的 固有可靠性不高,而是由于使用者对元器件选择不当或使用有 误。航天部半导体器件失效分析中心的统计数字:
年份
1989
比例(%) 61
使用失效的比例
1990
1991
40
56
1992 45
1993 46
导体集成电路总技术条件》的Ⅰ类产品 类产品
按 GBJ597-88 的筛选要求进行筛选的 B2 按“七九○五”七专
B
B1
质量等级的产品,执行 SJ331-83 的Ⅱ类产 质量控制技术协议组 0.5
品
织生产的产品
B2
执行 SJ331-83 的Ⅲ类产品
C1
执行 SJ331-83 的Ⅳ类产品
C
低档产品或用有机材料(如环氧树脂等)
电子产品可靠性设计分析方法
北京航空航天大学可靠性工程研究所 北京现代青亚科技有限公司
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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