編號： XXXX式開關可靠性、維修性、保障性、測試性、安全性、環境適應性分析報告擬制： 審核： 批準： XXXXXXXX有限公司二零一一年三月1概述為確保產品質量符合要求，達到顧客滿意，根據《XXXX式開關產品質量保證大綱》的規定，對該產品的可靠性、維修性、保障性、測試性、安全性、環境適應性進行分析。2可靠性分析元器件清單本器件選用元器件如下：序號名稱型號數量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可靠性預計本器件所采用的元器件有7類13種共57個。其中任一元器件失效，都將造成整個器件失效，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串聯模型。該器件是可修復產品，壽命服從指數分布，根據可靠性理論，其平均故障間隔時間與失效率成反比，即：MTBF=1/'人 (1)pi所用元器件均是通用或固化產品，其質量水平、工作應力及環境條件都相對固定，其失效率因子等有關可靠性參數可參考《GJB/Z299C-2006電子設備可靠性預計手冊》，從而采用應力分析法來預計本器件的可靠性指標。本器件一般內置于系統機箱內，使用大環境是艦船甲板或艦船艙內，其環境代號Ns2，X作溫度-40°C?+70°C，現計算其可靠性指標。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 環境系數；兀q 質量系數；兀k——種類系數。由表查得基本失效率人=X10-6/h；b由表查得環境系數兀=14；E由表查得質量系數兀=;Q由表查得種類系數丸=；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 環境系數；兀q 質量系數；兀cv 電容量系數；丸k——種類系數；兀h 表面貼裝系數。由表查得基本失效率人=X10-6/h；b由表查得環境系數兀=；E由表查得質量系數兀Q=1；由表查得電容量系數兀=；CV由表查得種類系數丸=；K由表查得表面貼裝系數兀=；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 環境系數；兀q 質量系數；丸k——種類系數；兀C 結構系數。由表查得基本失效率人=X10-6/h；b由表查得環境系數兀=17；E由表查得質量系數兀Q=1；由表查得種類系數丸=1；K由表查得結構系數兀=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 質量系數；兀t 溫度應力系數；兀^ 電壓應力系數；兀e 環境系數；兀l 成熟系數；C1、C2——電路復雜度失效率；C3 封裝復雜度失效率。由表查得環境系數兀=14；E由表查得質量系數兀=；Q由表查得成熟系數兀=1;L由表查得溫度應力系數兀=;T由表查得電壓應力系數兀V=1;由表查得電路復雜度失效率C=X10-6/h、1C=X10-6/h；2由表查得封裝復雜度失效率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 環境系數；兀q 質量系數；兀r 阻值系數。由表查得基本失效率人=X10-6/h；b由表查得環境系數兀=10；E由表查得質量系數兀Q=1；由表查得阻值系數兀=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環境系數；質量系數；接觸件系數；插拔系數；插孔結構系數;由表查得基本失效率人=X10-6/h；b由表查得環境系數兀=10；E由表查得質量系數兀q=1；由表查得接觸件系數兀p=1；由表查得插拔系數兀k=1；由表查得插孔結構系數兀=；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；兀e 環境系數；兀q 質量系數；兀c 復雜度系數;由表查得環境系數兀=13；E由表查得質量系數兀=;Q由表查得復雜度系數兀廠=；本器件使用印制板1塊，故其工作失效率為焊接點的工作失效率人P8焊接點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 環境系數；兀 質量系數；由表查得基本失效率人=X10-6/h；b由表查得環境系數兀=10；E由表查得質量系數兀=；Q本組件共有約100個焊接點，其工作失效率為：人8=X10-6X10X1X100=X10-6/h開關的總工作失效率人P開關的總失效率為：人_V-8人p=工 Pi=(+++++++)X10-6=X10-6/h故平均故障間隔時間為：MTBF=1/*p=187934h該開關的MTBF指標要求為大于50000h，因此，理論分析表明開關的平均故障間隔時間可以達到要求。可靠性數據分析根據前面計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，計算整理結果如表1所示：從工作失效率的角度看，可能產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可靠性數據分析表序號名 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應特別加以注意。故障模式影響故障模式影響是分析元器件主要故障對器件產生的后果，并將其進行嚴酷度分類。嚴酷度類別是元器件故障造成的最壞潛在后果的表示。根據嚴酷度的一般分類原則，可把本器件的嚴酷度分為三類。II類（致命的）一一這種故障會引起重在經濟損失或導致任務失敗。III類（臨界的）一一這種故障會引起一定的經濟損失或導致任務降級。w類（輕度的）一一這種故障不會引起明顯的經濟損失或系統任務的完成，但會導致非計劃性維護和修理。

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名稱故障模式故障原因故障影響補償措施嚴酷度類另U1PIN二極管開路金絲未鍵合影響器件性能，嚴重時功能喪失補焊I類2片式電容器短路粘結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焊I類4集成電路無輸出靜電擊穿驅動器失效更換器件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焊w類8焊接點虛焊電壓擊穿可靠性變差更換器件w類由上表可知，從故障影響嚴酷度的角度看，屬于II類嚴酷度的有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。結論和建議由上面的分析，可以得出以下結論：本組件的平均故障間隔時間可以達到指標大于50,000小時的要求。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，其焊接的質量對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。從故障模式的分布來看，元器件的開路故障概率極大，因而在設計方案確定后，應十分重視安裝調試工藝，以消除產品潛在故障。因為電子產品的故障率曲線是典型的浴盆曲線，因而在產品的研制生產階段，對部件和組件都必須進行可靠性應力篩選試驗，用以發現并消除產品的早期故障，使產品的故障迅速下降到較低的偶然故障階段，從而保證產品的可靠性。3保障性本器件復雜度不高，組成相對簡單，是整機配套的一個零件，使用要求和用途均由顧客指定，承制方只需要根據顧客指定要求進行簡化設計，達到易于安裝、更換的目的即可。交付時應提供使用說明書。當顧客要求時，應按顧客要求配合完成相關保障性工作。4維修性、測試性本器件復雜度不高，對外接口較少，與其它器件的連接相對簡單，器件本身的可恢復性維修工作不能在現場進行，現場只能更換代替，故障件需返廠后方可進行維修。因此，該器件在維修性、測試性方面不作過多的分析，設計時主要應考慮便于快速定位檢測故障。該器件對外接口為：1個射頻輸入端口，3個射頻輸出端口，5個電源供電及控制端子。借助矢量網絡分析儀、數字萬用表等儀表可方便完成測試和故障檢測，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，無電磁干擾影響，使用的供電電壓為安全電壓，器件內不含有毒有害物質，不會對人體造成損害。6環境適應性環境適應性是指裝備在其壽命期預計可能遇到的各種環境的作用下能實現其所有預定功能、性能和不被破壞的能力，是裝備的重要質量特性之一。本器件主要應用在艦載電子系統中，系統安置于甲板或艙內。其可能存在的環境條件有日照高溫、低溫、潮濕、雨雪霧等，現對其進行分析。高溫電子系統處于日照狀態下，使各器件工作在相對較高的溫度區域內，一般發熱器件工作時的溫度可達80?90°C，對于開關，自然條件下一般最高工作溫度在60?70C。高溫對該器件的作用主要表現在以下兩個方面：一是物理特性的變化，由于材料膨脹系數的不同，高溫下會產生變形，造成某些配合關系的變化，此外，一些非金屬材料中的易揮發物質揮發，加速其老化和失效；二是電器性能方面的變化，主要是一些半導體器件對溫度的敏感性，使在高溫時電性能發生變化。本器件一般安裝于封閉機箱內，保持器件與機箱良好的導熱可降低器件的工作溫度，避免器件內部半導體元件受損、老化，延長其使用壽命。低溫低溫與高溫對該器件的影響機理相同，同屬溫度環境的影響。在寒冷地區的冬季，極惡劣的低溫條件下約為-40?-20°C。溫度變低，主要影響半導體器件的性能，使插入損耗發生變化。對于該開關器件，試驗和既往經驗表明，溫度在-40?70C變化時，對關鍵指標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，元器件焊點被腐蝕，從而產生斷路或電子產品性能下降；此外，水膜還會使陶瓷、玻璃等絕緣電阻下降等。當濕度由低到高變化劇烈時，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，形成凝露現象，使表面電阻下降100?1000倍。本開關器件置于封閉機箱內，可有效降低潮濕帶來的危害影響，加上器件本身采取相關密閉措施，使得其能在潮濕環境下良好工作。4鹽霧艦載電子系統通常都工作與海面環境下，而鹽作為最普遍的化合物之一，必定對艦載電子系統產生影響。在鹽霧環境下，鹽霧液體是作為電解液存在的，它加速電化學腐蝕過程，使金屬或涂層腐蝕生銹、起泡，從而產生構件、緊固件腐蝕破壞，機械器件、組件的活動部位阻塞或黏結，對印刷線路板開路或短路，元件管腿斷裂。此外，鹽溶液的導電性大大降低了絕緣體表面電阻和體積電阻，影響產品電性能。