編號(hào)： XXXX式開關(guān)可靠性、維修性、保障性、測(cè)試性、安全性、環(huán)境適應(yīng)性分析報(bào)告擬制： 審核： 批準(zhǔn)： XXXXXXXX有限公司二零一一年三月1概述為確保產(chǎn)品質(zhì)量符合要求，達(dá)到顧客滿意，根據(jù)《XXXX式開關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量保證大綱》的規(guī)定，對(duì)該產(chǎn)品的可靠性、維修性、保障性、測(cè)試性、安全性、環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)行分析。2可靠性分析元器件清單本器件選用元器件如下：序號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量1PIN二極管APD0805-000182片狀電容100pF13片狀電容70pF34圓片電容100pF35電感15T76集成電路74HC138D17集成電路74F04D28貼片電阻0805-91Q39貼片電阻0805-300Q310貼片電阻0402-50Q311射頻絕緣子412電源絕緣子513射頻同軸連接器SMA-KFD26G4可靠性預(yù)計(jì)本器件所采用的元器件有7類13種共57個(gè)。其中任一元器件失效，都將造成整個(gè)器件失效，即器件正常工作的條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個(gè)串聯(lián)模型。該器件是可修復(fù)產(chǎn)品，壽命服從指數(shù)分布，根據(jù)可靠性理論，其平均故障間隔時(shí)間與失效率成反比，即：MTBF=1/'人 (1)pi所用元器件均是通用或固化產(chǎn)品，其質(zhì)量水平、工作應(yīng)力及環(huán)境條件都相對(duì)固定，其失效率因子等有關(guān)可靠性參數(shù)可參考《GJB/Z299C-2006電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)手冊(cè)》，從而采用應(yīng)力分析法來預(yù)計(jì)本器件的可靠性指標(biāo)。本器件一般內(nèi)置于系統(tǒng)機(jī)箱內(nèi)，使用大環(huán)境是艦船甲板或艦船艙內(nèi)，其環(huán)境代號(hào)Ns2，X作溫度-40°C?+70°C，現(xiàn)計(jì)算其可靠性指標(biāo)。PIN二極管的工作失效率人pl本器件使用PIN二極管，其工作失效率模型為人=人兀兀兀 (2)式中：氣 基本失效率，10-6/h；兀e 環(huán)境系數(shù)；兀q 質(zhì)量系數(shù)；兀k——種類系數(shù)。由表查得基本失效率人=X10-6/h；b由表查得環(huán)境系數(shù)兀=14；E由表查得質(zhì)量系數(shù)兀=;Q由表查得種類系數(shù)丸=；K本器件中使用了18只PIN二極管，故其工作失效率為：片狀電容器的工作失效率人p2本器件選用的片狀電容器，其工作失效率模型為：人二人兀兀兀兀兀 (3)p2 bEQCVKch氣 基本失效率，10-6/h；兀e 環(huán)境系數(shù)；兀q 質(zhì)量系數(shù)；兀cv 電容量系數(shù)；丸k——種類系數(shù)；兀h 表面貼裝系數(shù)。由表查得基本失效率人=X10-6/h；b由表查得環(huán)境系數(shù)兀=；E由表查得質(zhì)量系數(shù)兀Q=1；由表查得電容量系數(shù)兀=；CV由表查得種類系數(shù)丸=；K由表查得表面貼裝系數(shù)兀=；ch本器件中共使用了片狀電容器7只，故其工作失效率為：電感的工作失效率人P3本器件選用的片狀電容器，其工作失效率模型為：人二人兀兀兀兀 (4)氣基本失效率，10-6/h；兀E 環(huán)境系數(shù)；兀q 質(zhì)量系數(shù)；丸k——種類系數(shù)；兀C 結(jié)構(gòu)系數(shù)。由表查得基本失效率人=X10-6/h；b由表查得環(huán)境系數(shù)兀=17；E由表查得質(zhì)量系數(shù)兀Q=1；由表查得種類系數(shù)丸=1；K由表查得結(jié)構(gòu)系數(shù)兀=2；C本器件中共使用了電感7只，故其工作失效率為：集成電路的工作失效率人p4半導(dǎo)體集成電路的工作失效率模型為：人二兀［C兀兀+(C+C)兀］兀 (5)兀q 質(zhì)量系數(shù)；兀t 溫度應(yīng)力系數(shù)；兀^ 電壓應(yīng)力系數(shù)；兀e 環(huán)境系數(shù)；兀l 成熟系數(shù)；C1、C2——電路復(fù)雜度失效率；C3 封裝復(fù)雜度失效率。由表查得環(huán)境系數(shù)兀=14；E由表查得質(zhì)量系數(shù)兀=；Q由表查得成熟系數(shù)兀=1;L由表查得溫度應(yīng)力系數(shù)兀=;T由表查得電壓應(yīng)力系數(shù)兀V=1;由表查得電路復(fù)雜度失效率C=X10-6/h、1C=X10-6/h；2由表查得封裝復(fù)雜度失效率C3=X10-6/h。本器件使用集成電路3只，故其工作失效率為：人4=0.08x[0.4272x10-6x1.02x1+(0.0406+0.1673)x10-6x14]xlx3=0.8031x10-6/h貼片電阻的工作失效率人P5貼片電阻的工作失效率模型為：人=人兀兀兀 (6)式中：氣 基本失效率，10-6/h；兀e 環(huán)境系數(shù)；兀q 質(zhì)量系數(shù)；兀r 阻值系數(shù)。由表查得基本失效率人=X10-6/h；b由表查得環(huán)境系數(shù)兀=10；E由表查得質(zhì)量系數(shù)兀Q=1；由表查得阻值系數(shù)兀=1；R本器件使用貼片電阻9只，故其工作失效率為：射頻連接器的工作失效率人P6本組件選用射頻連接器，其工作失效率模型為

(7)(7)兀E兀Q兀兀E兀Q兀P兀K兀C環(huán)境系數(shù)；質(zhì)量系數(shù)；接觸件系數(shù)；插拔系數(shù)；插孔結(jié)構(gòu)系數(shù);由表查得基本失效率人=X10-6/h；b由表查得環(huán)境系數(shù)兀=10；E由表查得質(zhì)量系數(shù)兀q=1；由表查得接觸件系數(shù)兀p=1；由表查得插拔系數(shù)兀k=1；由表查得插孔結(jié)構(gòu)系數(shù)兀=；C本器件使用接插件13只，故其工作失效率為:印制板的工作失效率人P7印制板的工作失效率模型為人=(XN+人｝i兀兀 (8)XX——基本失效率，10-6/h,人取值為X10-6/h,人取值為Xbl、b2 bl b210-6/h；N——使用的金屬化孔數(shù)；兀e 環(huán)境系數(shù)；兀q 質(zhì)量系數(shù)；兀c 復(fù)雜度系數(shù);由表查得環(huán)境系數(shù)兀=13；E由表查得質(zhì)量系數(shù)兀=;Q由表查得復(fù)雜度系數(shù)兀廠=；本器件使用印制板1塊，故其工作失效率為焊接點(diǎn)的工作失效率人P8焊接點(diǎn)的工作失效率模型為：人=人兀兀 (9)氣 基本失效率，10-6/h；兀e 環(huán)境系數(shù)；兀 質(zhì)量系數(shù)；由表查得基本失效率人=X10-6/h；b由表查得環(huán)境系數(shù)兀=10；E由表查得質(zhì)量系數(shù)兀=；Q本組件共有約100個(gè)焊接點(diǎn)，其工作失效率為：人8=X10-6X10X1X100=X10-6/h開關(guān)的總工作失效率人P開關(guān)的總失效率為：人_V-8人p=工 Pi=(+++++++)X10-6=X10-6/h故平均故障間隔時(shí)間為：MTBF=1/*p=187934h該開關(guān)的MTBF指標(biāo)要求為大于50000h，因此，理論分析表明開關(guān)的平均故障間隔時(shí)間可以達(dá)到要求。可靠性數(shù)據(jù)分析根據(jù)前面計(jì)算得到的各種元器件的工作失效率和GJB299C列出的失效率模式分布，計(jì)算整理結(jié)果如表1所示：從工作失效率的角度看，可能產(chǎn)生故障的主要元器件有以下幾種：PIN二極管，工作失效率占總失效率的％；繞線電感，工作失效率占總失效率的％；集成電路，工作失效率占總失效率的％；表1可靠性數(shù)據(jù)分析表序號(hào)名 稱工作失效率失效率百分比主要故障模式故障模式頻數(shù)比1PIN二極管X10-6%開路50%2片式電容器X10-6%短路74%3繞線電感X10-6%開路80%4集成電路X10-6%無輸出23%5貼片電阻X10-6%開路%6射頻連接器X10-6%插損高80%7印制板X10-6%孔化不良60%8焊接點(diǎn)X10-6%虛焊60%上面3種元件的工作失效率之和占總失效率的％，在元器件選擇和裝配時(shí)應(yīng)特別加以注意。故障模式影響故障模式影響是分析元器件主要故障對(duì)器件產(chǎn)生的后果，并將其進(jìn)行嚴(yán)酷度分類。嚴(yán)酷度類別是元器件故障造成的最壞潛在后果的表示。根據(jù)嚴(yán)酷度的一般分類原則，可把本器件的嚴(yán)酷度分為三類。II類（致命的）一一這種故障會(huì)引起重在經(jīng)濟(jì)損失或?qū)е氯蝿?wù)失敗。III類（臨界的）一一這種故障會(huì)引起一定的經(jīng)濟(jì)損失或?qū)е氯蝿?wù)降級(jí)。w類（輕度的）一一這種故障不會(huì)引起明顯的經(jīng)濟(jì)損失或系統(tǒng)任務(wù)的完成，但會(huì)導(dǎo)致非計(jì)劃性維護(hù)和修理。

本組件的故障模式影響分析如表2所示。表2故障模式及影響分析表序號(hào)名稱故障模式故障原因故障影響補(bǔ)償措施嚴(yán)酷度類另U1PIN二極管開路金絲未鍵合影響器件性能，嚴(yán)重時(shí)功能喪失補(bǔ)焊I類2片式電容器短路粘結(jié)不牢或過量影響器件性能重新粘接I類3繞線電感開路虛焊不能提供直流偏置補(bǔ)焊I類4集成電路無輸出靜電擊穿驅(qū)動(dòng)器失效更換器件I類5貼片電阻開路粘接不牢功能受到影響重新粘接w類6射頻連接器插損高器件老化、磨損性能變差更換器件i類7印制板孔化不良虛焊性能變差或功能受影響補(bǔ)焊w類8焊接點(diǎn)虛焊電壓擊穿可靠性變差更換器件w類由上表可知，從故障影響嚴(yán)酷度的角度看，屬于II類嚴(yán)酷度的有3種元器件:PIN二極管、電感和集成電路。屬于III類嚴(yán)酷度的有2種元器件：片式電容，射頻連接器。其余的屬于W類。結(jié)論和建議由上面的分析，可以得出以下結(jié)論：本組件的平均故障間隔時(shí)間可以達(dá)到指標(biāo)大于50,000小時(shí)的要求。影響本組件工作可靠性的首要器件是繞線電感，其次是PIN二極管和集成電路。目前選用的電感都是自制繞線電感，其焊接的質(zhì)量對(duì)組件的可靠性影響最大，因此要重視焊接過程和焊接人員的培訓(xùn)。從故障模式的分布來看，元器件的開路故障概率極大，因而在設(shè)計(jì)方案確定后，應(yīng)十分重視安裝調(diào)試工藝，以消除產(chǎn)品潛在故障。因?yàn)殡娮赢a(chǎn)品的故障率曲線是典型的浴盆曲線，因而在產(chǎn)品的研制生產(chǎn)階段，對(duì)部件和組件都必須進(jìn)行可靠性應(yīng)力篩選試驗(yàn)，用以發(fā)現(xiàn)并消除產(chǎn)品的早期故障，使產(chǎn)品的故障迅速下降到較低的偶然故障階段，從而保證產(chǎn)品的可靠性。3保障性本器件復(fù)雜度不高，組成相對(duì)簡(jiǎn)單，是整機(jī)配套的一個(gè)零件，使用要求和用途均由顧客指定，承制方只需要根據(jù)顧客指定要求進(jìn)行簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，達(dá)到易于安裝、更換的目的即可。交付時(shí)應(yīng)提供使用說明書。當(dāng)顧客要求時(shí)，應(yīng)按顧客要求配合完成相關(guān)保障性工作。4維修性、測(cè)試性本器件復(fù)雜度不高，對(duì)外接口較少，與其它器件的連接相對(duì)簡(jiǎn)單，器件本身的可恢復(fù)性維修工作不能在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，現(xiàn)場(chǎng)只能更換代替，故障件需返廠后方可進(jìn)行維修。因此，該器件在維修性、測(cè)試性方面不作過多的分析，設(shè)計(jì)時(shí)主要應(yīng)考慮便于快速定位檢測(cè)故障。該器件對(duì)外接口為：1個(gè)射頻輸入端口，3個(gè)射頻輸出端口，5個(gè)電源供電及控制端子。借助矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、數(shù)字萬用表等儀表可方便完成測(cè)試和故障檢測(cè)，定位故障部位。確定故障后，直接將故障件替代更換，返廠維修。5安全性本器件不含磁性介質(zhì)，無電磁干擾影響，使用的供電電壓為安全電壓，器件內(nèi)不含有毒有害物質(zhì)，不會(huì)對(duì)人體造成損害。6環(huán)境適應(yīng)性環(huán)境適應(yīng)性是指裝備在其壽命期預(yù)計(jì)可能遇到的各種環(huán)境的作用下能實(shí)現(xiàn)其所有預(yù)定功能、性能和不被破壞的能力，是裝備的重要質(zhì)量特性之一。本器件主要應(yīng)用在艦載電子系統(tǒng)中，系統(tǒng)安置于甲板或艙內(nèi)。其可能存在的環(huán)境條件有日照高溫、低溫、潮濕、雨雪霧等，現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行分析。高溫電子系統(tǒng)處于日照狀態(tài)下，使各器件工作在相對(duì)較高的溫度區(qū)域內(nèi)，一般發(fā)熱器件工作時(shí)的溫度可達(dá)80?90°C，對(duì)于開關(guān)，自然條件下一般最高工作溫度在60?70C。高溫對(duì)該器件的作用主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是物理特性的變化，由于材料膨脹系數(shù)的不同，高溫下會(huì)產(chǎn)生變形，造成某些配合關(guān)系的變化，此外，一些非金屬材料中的易揮發(fā)物質(zhì)揮發(fā)，加速其老化和失效；二是電器性能方面的變化，主要是一些半導(dǎo)體器件對(duì)溫度的敏感性，使在高溫時(shí)電性能發(fā)生變化。本器件一般安裝于封閉機(jī)箱內(nèi)，保持器件與機(jī)箱良好的導(dǎo)熱可降低器件的工作溫度，避免器件內(nèi)部半導(dǎo)體元件受損、老化，延長(zhǎng)其使用壽命。低溫低溫與高溫對(duì)該器件的影響機(jī)理相同，同屬溫度環(huán)境的影響。在寒冷地區(qū)的冬季，極惡劣的低溫條件下約為-40?-20°C。溫度變低，主要影響半導(dǎo)體器件的性能，使插入損耗發(fā)生變化。對(duì)于該開關(guān)器件，試驗(yàn)和既往經(jīng)驗(yàn)表明，溫度在-40?70C變化時(shí)，對(duì)關(guān)鍵指標(biāo)插入損耗的影響并不很大。因此，低溫下主要是器件的老化影響。潮濕空氣中的濕度過高，會(huì)再固體表面附著一層肉眼看不到的水膜，水膜與空氣中的酸性氣體（如叫、SO’、叫等）作用而具有弱酸性。這種水膜使金屬零件表面銹蝕，元器件焊點(diǎn)被腐蝕，從而產(chǎn)生斷路或電子產(chǎn)品性能下降；此外，水膜還會(huì)使陶瓷、玻璃等絕緣電阻下降等。當(dāng)濕度由低到高變化劇烈時(shí)，諸如絕緣陶瓷、玻璃等致密性材料因吸濕性很小而吸濕速度慢，濕氣在表面凝聚成水珠，形成凝露現(xiàn)象，使表面電阻下降100?1000倍。本開關(guān)器件置于封閉機(jī)箱內(nèi)，可有效降低潮濕帶來的危害影響，加上器件本身采取相關(guān)密閉措施，使得其能在潮濕環(huán)境下良好工作。4鹽霧艦載電子系統(tǒng)通常都工作與海面環(huán)境下，而鹽作為最普遍的化合物之一，必定對(duì)艦載電子系統(tǒng)產(chǎn)生影響。在鹽霧環(huán)境下，鹽霧液體是作為電解液存在的，它加速電化學(xué)腐蝕過程，使金屬或涂層腐蝕生銹、起泡，從而產(chǎn)生構(gòu)件、緊固件腐蝕破壞，機(jī)械器件、組件的活動(dòng)部位阻塞或黏結(jié)，對(duì)印刷線路板開路或短路，元件管腿斷裂。此外，鹽溶液的導(dǎo)電性大大降低了絕緣體表面電阻和體積電阻，影響產(chǎn)品電性能。