六性分析報告

1、六性分析報告The document was prepared on January 2, 2021編號： 376MHz/418MHz雙模吸盤天線可靠性、維修性、保障性、測試性、安全性、環(huán)境適應(yīng)性分析報告擬制：審核：批準：XXXX科技有限公司二零一三年三月1概述為確保產(chǎn)品質(zhì)量符合要求，達到顧客滿意，根據(jù)GJB9001B-2009質(zhì)量管理休系 要求的規(guī)定，對該產(chǎn)品的可靠性、維修性、保障性、測試性、安全性、環(huán)境適應(yīng)性進行分析。2可靠性分析元器件清單元件選型上天線護套玻璃鋼經(jīng)過 GJB150環(huán)境試驗，高頻接頭采用國標黃銅加工表面鍍涂處理，接頭采用316#不銹鋼材質(zhì)，保證了氣路可靠性；測控系統(tǒng)元件選擇

2、汽車級或者軍品級的元件，工作溫度覆蓋系統(tǒng)工作溫度范圍，并經(jīng)過篩選，具有較高的可靠性。可靠性預(yù)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，本器件的可鼎性模型是一個串聯(lián)模型。該器件是可修復產(chǎn)品，壽命服從指數(shù)分布，根據(jù)可靠性理論，其平均故障間隔時間與失效率成反比，即：MTBF 二 1/工 £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)計手 冊 ，從 而采用應(yīng)力分析法來預(yù)計本器件的可

3、靠性指標。本器件一般內(nèi)置于系統(tǒng)機箱內(nèi)，使用大環(huán)境是艦船中板或艦船艙內(nèi)，其環(huán)境代號 Ns2, 工作溫度-40 °? +70° C,現(xiàn)計算其可鼎性指標。2. 2. 1 PIN 二極管的工作失效率坷 |本器件使用 P 叮二極管，其工作失效率模型為(2)式中：九基本失效率， l(T/h ；冗 E 環(huán)境系數(shù)；冗 Q - 質(zhì)量系數(shù)；兀 K 一一種類系數(shù)。山表5. 3. 11T查得基本失效率心二 Xl()f/h ;山表 5. 3. 1 1 -2查得環(huán)境系數(shù)磯二 14；由表 5. 3. 11-3查得質(zhì)量系數(shù)二；由表 5. 3. 11-4查得種類系數(shù)兀二；本器件中使用了18只PIN二極管，故

4、其工作失效率為：2.2.2片狀電容器的工作失效率心2本器件選用的片狀電容器，其工作失效率模型為：久 2 =幾尹0Q兀CV兀皿ch( 3 )九一一基本失效率，10/h ；環(huán)境系數(shù) ;兀 Q - 質(zhì)量系數(shù)； 仇 V 電容量系數(shù)；兀 K 種類系數(shù)；九一一表面貼裝系數(shù)。山表 5. 7. 2-2 查得基本失效率心二 Xl (r7h；山表 5? 7. 2-4 查得環(huán)境系數(shù)戀二；由表5. 7. 2-5查得質(zhì)量系數(shù)兀q二i ；山表5. 7. 2-6查得電容量系數(shù)Acv=;由表 5. 7. 2-7 查得種類系數(shù)二 ;山表 5. 7. 2-1 查得表面貼裝系數(shù)“二 ;本器件中共使用了片狀電容器 7只，故其工作失效

5、率為2.2.3電感的工作失效率殲 3本器件選用的片狀電容器，其丄作失效率模型為：兄 p3 = 入 b 兀 E 兀 Q(4)九一一基本失效兀:兀iOCVh ；戀一一環(huán)境系數(shù) ; 兀 Q 質(zhì)量系數(shù) ;龍K種類系數(shù)；7Tc結(jié)構(gòu)系數(shù)。山表 5. 8? 3-1 查得基本失效率 AAXloVh ；由表 5. 8. 3-2 查得環(huán)境系數(shù)怎二 17； 111表 5. 8. 3-3 查得質(zhì)量系數(shù)二 1； 由表5. 8. 3-4查得種類系數(shù)八=1;由表 5. 8. 3-5 查得結(jié)構(gòu)系數(shù)龍嚴 2；本器件中共使用了電感 7 只，故其工作失效率為 :2.2.4集成電路的工作失效率心° 半導體集成電路的工作失效

6、率模型為：(5)2 ”叭+G +C?愿叫冗 Q - 質(zhì)量系數(shù)；叭 溫度應(yīng)力系數(shù)；積，一一電壓應(yīng)力系數(shù)；孔一一環(huán)境系數(shù)；兀L成熟系數(shù)；C|、C2 電路復雜度失效率；C3封裝復雜度失效率。由表 5. 2. 2-2 查得環(huán)境系數(shù)牝二 14;由表 5. 2. 2-3 查得質(zhì)量系數(shù)二；由表 5. 2. 2-4查得成熟系數(shù)磯二 1；由表 5. 2. 2-5 查得溫度應(yīng)力系數(shù)聽二；由表 5. 2. 2-14查得電壓應(yīng)力系數(shù)叭，二 1；由表5. 2. 2-19查得電路復朵度失效率 G二X l(T/h、CAXlOA/h ；由表5. 2. 2-19查得封裝復雜度失效率 c. = x lOA/ho本器件使用集成電路

7、 3只，故其工作失效率為：2/,4=0.08x0.4272xl0- 6xl.02xl + (0.0406+0.1673)xl0' 6xl4xlx3 = 0.8031xl0-6/?2.2.5貼片電阻的工作失效率九氣貼片電阻的工作失效率模型為:幾丙=九 b兀0Q兀R式中：A 基本失效率， ioVh ；(6)冗 E 環(huán)境系數(shù)；兀 質(zhì)量系數(shù)；兀R 一一阻值系數(shù)。山表 5. 5. 3-1查得基本失效率心二 Xl(T7h ；由表 5. 5. 3-3 查得環(huán)境系數(shù)叫二 10；由表 5. 5. 3-4查得質(zhì)量系數(shù)二 1；由表 5. 5. 3-5查得阻值系數(shù)龍尺二 1；本器件使用貼片電阻 9只，故其工作

8、失效率為 :2.2.6射頻連接器的工作失效率殲 $本組件選用射頻連接器，其丄作失效率模型為(7)心基本失效率，10A/h ；叭一一環(huán)境系數(shù)；冗Q- 質(zhì)量系數(shù)；心一一接觸件系數(shù)；必一一插拔系數(shù)；心插孔結(jié)構(gòu)系數(shù)山表 5. 11. IT 查得基本失效率 4 = X10Vh ；由表 5. 11. 1-2 查得環(huán)境系數(shù)卷二 10；由表 5. 11. 1-3 查得質(zhì)量系數(shù)玄二 1；由表 5. 11. 1-4 查得接觸件系數(shù)龍卩二 1；由表 5. 11. 1-5查得插拔系數(shù) 兀宀；由表 5. 11.1-8查得插孔結(jié)構(gòu)系數(shù)二 ;本器件使用接插件 13 只，故其工作失效率為 :2. 2. 7印制板的工作失效率久

9、刃 印制板的工作失效率模型為兄p7 =（入b'N +入b ）兀E兀（8）7,2 取值為 X 10-6/h；4,人2 兀 基本失效率，10A/h,心取值為xio-6/h,、N 使用的金屬化孔數(shù)；心 環(huán)境系數(shù)；質(zhì)量系數(shù) ;復雜度系數(shù) ;III表5. 13.仃查得環(huán)境系數(shù)戀二13;山表 5. 13. 1-2查得質(zhì)量系數(shù)玄二；山表 5. 13. 1-3查得復雜度系數(shù)二； 本器件使用印制板 1 塊，故其工作失效率為 2.2.8焊接點的工作失效率久”焊接點的丄作失效率模型為：久P8 =入I、兀卜迅Q（9）基本失效率， ioVh ；環(huán)境系數(shù) ;兀 Q質(zhì)量系數(shù);由表5. 13. 2-1查得基本失效率心

10、二 X 10-6/h ;山表5. 13. 2-2查得環(huán)境系數(shù)戀二10;由表5. 13. 2-3查得質(zhì)量系數(shù)二；本組件共有約100個焊接點，其工作失效率為：2/,8=X10'*X10XIX100=X lOVh2.2.9開關(guān)的總工作失效率心開關(guān)的總失效率為：心二土幾円1-1=（卄卄卄+）X10-6=X10'7h故平均故障間隔時間為：MTBF 二 1/兄 "=187934 h該開關(guān)的MTBF指標要求為大于50000h,因此，理論分析表明開關(guān)的平均故障間隔時 間可以達到要求。可靠性數(shù)據(jù)分析根據(jù)詢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(jié)

11、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兒種：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)分析表序名稱工作失效率主要故障故障模式號失效率百分比模式頻數(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%插損咼80%7印制板X10-6%孔化不良60%8焊接點X10-6%虛焊60%O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

12、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器件產(chǎn)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(jù)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(jīng)濟損失或?qū)е氯蝿?wù)失敗。III類（臨界的）一一這種故障會引起一定的經(jīng)濟損失或?qū)е氯蝿?wù)降級。【V類（輕度的）一一這種故障不會引起明顯的經(jīng)濟損失或系統(tǒng)任務(wù)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。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1PIN 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(jié)

13、不牢或過量影響器件性能重新粘接III類3繞線電開路虛焊不能提供直流偏置補卜焊1【類感4集成電路無輸出靜電擊穿驅(qū)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IV類6射頻連接器插損咼器件老化、磨損性能變差更換器件III類7印制板孔化不良虛焊性能變差或功能受影響補卜焊IV類8焊接點虛焊電壓擊穿可靠性變差更換器件IV類表2故障模式及影響分析表由上表可知，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 川類嚴酷度的有2種元器件：片式電容，射頻連接 器。其余 的屬于IV類。結(jié)論和建議由上面的分析，可以得出以下結(jié)論：1. 本組件的平均故障

14、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。LI前選用的電感 都是自 制繞線電感，其焊接的質(zhì)量對組件的可黑性影響最大，因此要重視焊接過程和焊接人員的培訓。2. 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。3. 因為電子產(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，對部件和組件都必須進行可黑性應(yīng)力篩選試驗，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)品的可黑性。3保障性本器件復雜度不高，組成相

15、對簡單，是整機配套的一個零件，使用要求和用途均山顧客指定，承制方只需要根據(jù)顧客指定要求進行簡化設(shè)訃，達到易于安裝、更換的障性工LI 的即可。交付時應(yīng)提供使用說明書。當顧客要求時，應(yīng)按顧客要求配合完成相關(guān)保 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 性維修丄作不能在現(xiàn)場進行，現(xiàn)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(shè)計時主要應(yīng)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(wǎng)絡(luò)分析儀、數(shù)字萬用表等儀表可

16、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(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)，不會對人體造成損害。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)訃可能遇到的各種環(huán)境的作用下能實現(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)安置于屮板或艙內(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)對其進行分析。咼溫電子系統(tǒng)處于日照狀態(tài)下，使各器件工作在相對較高的溫度區(qū)域內(nèi)，一般發(fā)熱器 件工作 時的溫度可達80? 90°

17、C,對于開關(guān)，自然條件下一般最高工作溫度在60? 70°Co高溫對該器件的作用主要表現(xiàn)在以下兩個方面：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 一些半導體器件對溫度的敬感性，使在 高溫時電性能發(fā)生變化。本器件一般安裝于封 閉機箱內(nèi)，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(nèi)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(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

18、°。溫度變低，主要影響半導體器件的性能，使插入損耗發(fā)生變化。對于該開關(guān)器件，試驗和既往經(jīng)驗表明，溫度在-40? 70°C 變化 時，對關(guān)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CO：、SO- NO：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(chǎn)生斷路或電子產(chǎn)品性能下降；此外，水膜還會使陶瓷、玻璃等絕緣電阻下降等。當濕度山低到高變化劇烈時，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(xiàn)象，使表面電阻下降 100? 1000 倍。本開關(guān)器件置于封閉機箱內(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. 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，機械器件、組件的活動部位阻塞或黏結(jié)，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