电子产品故障物理模型研究与应用进展

提出了故障物理模型的基本概念,对几种常见的电子产品故障物理模型,包括互连热疲劳模型、互连振动疲劳模型、电迁移模型和与时间相关的介质击穿模型等进行了分析,总结提出了基于失效发生因素和失效发生过程的损伤模型建模等两种故障物理模型的建模方法。结合工程应用情况,对两种故障物理模型的应用方法——可靠性仿真分析方法和可靠性加速试验方法进行了讨论。最后对故障物理模型的研究进行了展望。     

基于故障物理的可靠性仿真试验的应用

在产品研制初期,对数字样机采用可靠性仿真试验,实现了可靠性设计与产品功能、性能设计的有机结合,可优化产品设计、提高产品可靠性。通过对仿真试验主要内容的分析,提出了某产品的热分析、振动分析和故障预计的仿真试验流程。发现了该产品设计中的薄弱环节,通过改进设计有效提高了该产品的可靠性。     

基于故障物理的可靠性仿真试验的应用

在产品研制初期,对数字样机采用可靠性仿真试验,实现了可靠性设计与产品功能、性能设计的有机结合,可优化产品设计、提高产品可靠性。通过对仿真试验主要内容的分析,提出了某产品的热分析、振动分析和故障预计的仿真试验流程。发现了该产品设计中的薄弱环节,通过改进设计有效提高了该产品的可靠性。     

高加速寿命试验在光纤声光调制器上的应用研究

目的将光纤声光调制器产品缺陷激发为可被检测到的故障,找出失效模式,为建立失效机理库及提升产品可靠性提供依据。方法采用高加速寿命试验的方法,结合敏感应力分析结果,设计试验方案,并进行试验,快速将产品内部的设计和工艺缺陷激发出来,变成可检测到的故障。对故障产品进行失效分析,找出失效模式。结果本试验激发出5类故障,对故障进行隔离,选5类故障对应的故障产品进行失效分析。6#被试品未见异常,8#、12#、15#为内部电-声换能器机械开裂导致失效,11#为晶振内部引脚在振动过程中受到应力作用断裂,导致晶振无输出。结论统计出两类失效模式,一类为电-声换能器机械开裂、一类为晶振内部引脚在振动过程中受到应力作用断裂,为产品后期进一步分析失效机理、建立失效机理库并结合失效机理进行相应的可靠性提升及工艺优化提供了依据。     

某电子设备振动环境功能失效分析

目的 检查电子设备是否能承受其工作环境的考验,提高其可靠性.方法 模拟设备在真实环境下的工况,进行振动冲击试验.结果 某机载电子设备振动试验功能失效,通过逐级分析,结合机理分析和仿真验证,定位振动故障原因,并给出设计和工艺改进方案.结论 验证有效,可以作为同类故障处理参考.     

某型滑油温度传感器的可靠性强化试验

针对诱发滑油温度传感器故障模式的主要环境因素进行了分析,确定了影响滑油温度传感器可靠性的敏感环境应力。根据滑油温度传感器结构间的逻辑关系和可靠性框图,建立其故障树,找出了潜在薄弱环节作为可靠性强化试验的主要关注点。依据可靠性强化试验理论设计了试验方案,并制定了试验剖面。     

可靠性强化试验在失速告警振杆器上的应用

介绍了可靠性强化试验的概念及其国内外研究现状。以某型失速告警振杆器为对象,通过设计试验剖面,制定了相应的可靠性强化试验方案,并进行实际应用。在试验实施过程中成功地将产品缺陷激发为可被检测的故障,有效地发现了产品设计的薄弱环节。通过分析其故障模式和失效机理,提出了有效的改进措施,提高了产品的健壮性和可靠性。     

可靠性强化试验技术在全压智能探头研制中的应用

目的研究可靠性强化试验技术在全压智能探头研制过程中的应用。方法通过对受试产品施加单一或综合的环境应力,快速激发出产品的潜在故障,并对故障现象进行原因分析、失效模式分析,进而提出改进措施以提高产品的可靠性。以某型机载全压智能探头的可靠性强化试验为例,通过制定相应的试验方案,并阐述了试验实施的整个过程,最后对试验结果进行了评价,并提出了改进方案以提高产品的可靠性,在回归验证试验中证明了改进意见以及改进措施的有效性。结果通过强化试验,在短时间内获得了产品高低温及振动的工作极限应力值,并发现了在其他可靠性环境试验中无法发现的潜在故障,向产品研制单位提供了针对薄弱环节的改进意见,使产品的可靠性得到定性地增长。结论通过对典型产品进行系统级可靠性强化试验的实施与试验结果分析,给出了同类产品进行可靠性强化试验的典型案例和实施步骤。     

某电子设备随机振动故障分析

目的 探究某批次电子设备随机振动环境筛选试验中故障发生原因.方法 首先对电子设备环境试验初步分析,确定设备螺钉点布置合理,结构本身无明显缺陷,但试验夹具可能导致振动载荷放大.通过Abaqus有限元软件仿真分析电子设备失效情况,同时开展试验确定振动夹具的固有频率,并绘制电子设备实际所受随机振动功率谱密度曲线,以该功率谱密度曲线为输入,开展有限元仿真,验证失效模式,并在此基础上完成故障复现试验,制定相应的改进措施.结果 有限元仿真得到电子设备3Sigma应力为22 MPa,在结构强度容许范围内.通过试验确定振动夹具固有频率与电子设备前两阶模态频率重频,发生共振,导致激励被放大,电子设备存在过考核,从而发生破坏.以设备实际所受功率谱密度曲线为输入条件,仿真得到3Sigma应力为52 MPa,超过焊接强度极限,导致焊点失效破坏.为进一步验证失效原因,使用原振动夹具完成故障复现试验,并改进试验夹具开展对比试验.结论 随机振动试验夹具的设计,应避免夹具固有频率与电子设备重频,从而导致设备破坏,合理选择设计夹具能有效避免电子设备遭受过考核.     

可靠性强化试验的机理探析

概括地介绍了可靠性强化试验,分析了可靠性强化试验的理论基础以及两类强化模型——Arrhenius模型和Miner标准模型,研究了可靠性强化试验的机理,并分析了各种试验应力（包括高低温、温度循环、振动、湿度和综合应力）与诱发故障模式之间的关系。     

基于可靠性分配的整机加速因子计算方法研究

目的验证长寿命高可靠整机产品的可靠性。方法基于RPN数据的可靠性分配方法,得到子系统在各故障模式下的失效率,接着针对导致各故障模式发生的多种应力,研究温度循环、温度驻留、湿度、振动应力下的加速因子,推导出整机加速因子计算公式,并以某典型电子产品加速试验为例,验证该方法的有效性。结果整机加速因子为322.5,比传统方法计算得到的4.78×105更符合实际情况。结论基于可靠性分配的整机加速因子计算方法为整机可靠性验证提供了合理的理论依据。     

动车组关键板卡失效分析与预防措施

目的 对动车组关键板卡进行失效分析,并提出预防改进措施.方法 通过对动车组运用过程中的环境分析,确定影响板卡性能的主要因素为温度与湿度应力.为缩短试验周期,设计恒温恒湿加速应力试验,快速暴露板卡及其元器件的薄弱环节.试验中受应力影响,板卡与元器件发生了不同程度的失效.通过对失效部件的物理化学性能进行分析,对板卡的使用环境与分析方法提出建议.结果 动车组板卡在高温高湿环境下的失效模式为电性能故障,由于密封不良,电感表面有纤毛和白色附着物,工作时温度过热导致漆包膜破损,从而使电感失效,焊点、PCB基材与三防漆未检测到失效老化.结论 电感、MOS管、电解电容等元器件受温湿度应力影响较大,且板卡的密封与使用环境也影响着板卡的使用寿命,日常使用应注重散热与密封.通过该项目研究为板卡失效预防提供了可行方法.     

弹上电子部件加速因子估计方法研究

目的 针对高可靠长寿命的弹上电子部件在实际贮存环境温度起伏变化的情况,研究基于等效温度的加速因子估计方法。方法 首先剖析弹上电子部件失效机理,然后基于阿伦尼斯模型,分析加速应力与实际环境温度的对应关系,求解实际环境等效温度,进而估计加速因子,最后通过某型导弹综合控制器中的时序控制电路板,验证该方法的工程适用性。结果 该方法能够真实反映环境温度情况,且与传统加权平均温度计算方法相比,加速因子估计和加速试验时间预测更准确,且随着实际环境温度起伏的增大,优势更加明显。结论 该方法在实际贮存环境温度起伏变化的情况下,能够有效提高加速因子估计和加速寿命试验时间预测的准确性,为弹上电子部件加速寿命试验方案设计提供可靠依据,对其他高可靠长寿命产品的加速因子估计也具有一定的参考价值。     

基于疲劳累积损伤等效理论的PCB板振动加速试验研究

目的建立小样本情况下,通过试验及仿真结合求解PCB板在随机振动激励下的振动加速因子的方法。方法以疲劳累计损伤等效为研究基础,以PCB板为研究对象,通过实验室的动力学环境模拟试验,在施加相同谱型不同量级的随机激励载荷下的振动加速因子,并通过采用试验数据对仿真局部模型修正的方法得出PCB板在随机振动激励载荷下的振动加速因子。结果通过试验数据与仿真计算结果的对比,两种方法得出的振动加速因子的误差在5%以内,满足工程实践精度要求。且进一步的证实了该方法的可行性。结论对于不同种类的PCB板在进行小样本摸底试验及随机振动仿真计算的前提下,确定电路板产品的薄弱位置,之后通过疲劳仿真计算局部的疲劳寿命便可以求得一定精度要求下的振动加速因子。     

光电产品可靠性试验常见故障分析

结合型号可靠性试验工作。阐述了光电产品可靠性试验的特点及其故障判据。针对光学器件和光电产品的特点,以光电显示系统、瞄准具及热像仪等产品为例。对光电产品在可靠性试验过程中发生的故障模式、故障机理和故障原因进行了分析。     

某战场侦察雷达电子机箱重要件寿命预测与可靠性分析

目的进行振动与冲击非常恶劣的履带车配套的某战场侦察雷达电子机箱结构件寿命预测和可靠性分析。方法通过故障模式分析和概率设计与分析,借助专业的概率分析软件,对机箱结构件进行失效概率分析和定量的寿命预测。结果量化出机箱结构件的工作风险时间,识别出重要件的设计参数,确定结构件的重要特性及检验要求,并形成重要特性检验单元明细表。结论参照上述分析结果,在进行机箱结构设计与加工的时候,对灵敏度较高的参数进行重点质量监控。