在役晶体管湿热试验失效模式及机理研究

目的 研究在役晶体管湿热试验的失效模式及失效机理,为减少晶体管失效提出改进建议。方法 选取长期贮存了10余年未失效的3型在役晶体管进行湿热环境试验,采用扫描电镜观测、电性能参数测试、离子色谱分析等方法研究晶体管失效的模式和失效机理。结果 晶体管经过2160h湿热试验后,有3.75%的晶体管发生失效,其中晶体管管腿断裂失效比例占2.50%,失效机理为应力腐蚀开裂;晶体管参数超标比例为1.25%,失效机理为器件背部或三防漆所含粘附离子引起的漏电。结论 湿热试验会加速在役晶体管的失效,其失效模式主要为因应力腐蚀开裂导致的管腿断裂以及因表面粘附离子引起的参数超差。建议在晶体管的寿命期内加强质量管理,改善不当的制管工艺,减少器件的内部缺陷及残余应力的存在,控制器件贮存环境的温湿度以及大气成分,杜绝氯离子等粘附离子及其他活性物质的引入。     

基于故障物理的集成控制器电路板可靠性预计

目的实现商用电动汽车集成控制器的可靠性预计与提升,采用应力仿真与故障物理相结合的方法对其关键电路板进行可靠性预计。方法针对集成控制器的数字样机,开展热、振动仿真应力分析,采用故障模式机理及影响分析(FMMEA)方法,分析电路板可能存在的故障模式和故障机理,确定潜在故障模式的故障物理模型。将应力分析结果作为故障物理模型的输入,进行基于故障物理的可靠性预计,寻找设计薄弱环节,并提出改进措施。结果找到了电路板的8个高温器件和热集中区域,振动仿真分析表明,电路板顶端与中心振动强度较大,可能引起疲劳失效,需要给予关注。通过FMMEA分析,得到电路板的主要故障模式为焊点开裂,主要受温度循环影响,造成热疲劳失效。最后采用Coffin-Mason模型,计算得到电路板的平均故障间隔时间为15869 h,找出了电路板的可靠性设计的薄弱环节。结论该方法基于故障物理,相对传统基于手册的可靠性预计方法精度更高,同时能够在产品研制阶段与性能设计并行,通过分析和改进产品设计,达到正向可靠性设计的目的,为新能源汽车领域电子产品的可靠性预计提供新的思路。     

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某型伺服作动器研制中的适用性探索

目的探索可靠性强化试验技术在典型机电液一体化产品伺服作动器研制过程中的适用性。方法以某型伺服作动器为研究对象,从故障激发的角度对可靠性强化试验技术的应用进行可行性分析,在响应调查和应力分析的基础上,结合产品的工作特点设计适用于该类伺服作动器的可靠性强化试验方案,包含低温步进应力试验、高温步进应力试验、快速温度循环试验10个循环、振动步进应力试验(包含气锤式三轴向六自由度超高斯随机振动方式及电磁振动台随机振动方式)及综合环境应力试验5个循环,并依此进行试验。结果在快速温度循环试验及综合环境应力试验过程中,均有效地激发出了产品的漏油故障,与相似产品外场暴露的漏油故障模式相吻合。结论可靠性强化试验技术可有效地应用于典型机电液一体化产品伺服作动器的研制过程,设计的可靠性强化试验方案可有效地激发外场出现频率较高的故障,可作为该类产品研制的试验手段之一。     

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。     

极端温度条件典型引信电参数变化规律和失效机理

目的 研究某电子时间引信在?60~140 ℃下电参数的变化规律和失效机理。方法 利用高低温试验机开展步进应力强化试验,增加和细化引信检测参数,在被试引信工作状态下全程记录电参数的变化,开展失效机理分析。结果 得到了引信基准频率、电能损耗率等电参数的温度特性规律和参数变化范围,发现了?60 ℃低温掉电、130 ℃高温短路等故障模式和机理,并提出改进建议。结论 验证了极端温度应力叠加电应力的强化试验方法,获得了引信电性能参数变化规律,发现了极端温度条件下新的失效模式和失效机理。     

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.     

加速贮存寿命试验及可靠性评估

目的针对工程实际中设备在贮存期间遭受的环境应力种类繁多,而常用的贮存加速寿命试验往往只考虑单应力,不能反映产品真实环境应力问题,提出综合应力下的步退应力加速贮存寿命试验方法。方法设备级电子产品由于其组成结构复杂,失效模式难以确定,引入反映综合应力的可靠性增长理论,对试验数据采用Duane模型进行增长趋势检验,得到加速因子和加速模型,进一步得出正常应力下的设备寿命。结果综合环境下步退应力加速贮存寿命试验方法可综合考虑各环境应力对设备寿命的影响,采用可靠性增长理论评估可有效评估失效模式复杂的设备寿命特征。结论该方法可以综合考虑各环境应力对设备的影响,更能反应设备的振动环境条件,采用可靠性增长理论对加速试验进行评估可避免因失效模式不明确而无法评估的弊端。     

一种连接器振动故障分析

目的 分析得出轴向弹性触碰式连接器内导体失效的主要原因。方法 以某机载电子模块的连接器在功能振动试验后出现的故障为研究对象,对其进行目测检查、随机振动仿真分析和受力分析,定位故障原因,随后结合应力应变关系公式、高斯区间法和Miner累积损伤定律,推导内导体的疲劳寿命计算公式。结果计算得到内导体自身的振动响应应力仅为0.26 MPa,不足以产生疲劳破坏,但在振动激励下,连接器随模块的振动位移较大,超出了连接器的间隙容差范围,致使受压的内导体端面出现较大的往复动摩擦力,而摩擦力引起内导体根部的应力（250.13 MPa）超过了材料的疲劳极限,内导体有疲劳断裂的风险。进一步计算出内导体的振动疲劳寿命为0.67 h,小于功能振动试验时间,证实是振动位移引起的摩擦导致了内导体的疲劳断裂。结论 轴向弹性触碰式连接器必须要重视摩擦力的危害,提高模块的安装刚度,可以有效地提高连接器的可靠性。     

铍青铜弹簧片应力腐蚀断裂研究

目的研究传感器微动开关弹簧片应力腐蚀的机理,找到断裂原因。方法对弹簧片进行断口形貌观察、能谱成分分析,并进行产品模拟腐蚀实验。结果传感器内部意外进入雨水,在工作温度下形成湿热环境,开关盒中的游离氨在此环境下释放出来,在开关盒内部形成潮湿氨气氛,铍青铜弹簧片工作时凹面一侧承受静拉应力作用,从而在潮湿氨和拉应力共同作用下发生应力腐蚀开裂。结论通过采用无氨酚醛塑料制备开关盒,弹簧片的应力腐蚀得到了有效预防。     

基于FMECA的某自动步枪发射机构可靠性分析

目的 分析某自动步枪发射机构的可靠性。方法 用故障模式、影响及危害性分析(FMECA)的方法对自动武器发射机构进行危害度分析,通过参考GJB 450A和GJB 1391制定危害程度的评判参考标准,列举出故障,并对故障的危害程度进行评分,找出危害影响最严重的故障优先进行可靠性分析。再通过三维建模软件和动力学分析软件对发射机构进行动力学仿真,将动力学仿真得到的结果导入有限元仿真软件,通过力学分析得到零部件的最大应力,运用应力–强度干涉理论求出可靠度。最后给出严重故障的可靠度分析。结果 在FMECA分析综合评分后,得出某自动步枪发射机构最严重的故障模式是超越保险异常击发。通过ADAMS仿真进行受力分析,发射机构中受力最大的零件为单发阻铁和击锤,使用应力–强度干涉理论进行可靠度计算,计算得到单发阻铁的基础可靠性为99.952%,击锤的基础可靠性为99.955%,发射机构的基础可靠度为99.907%。结论 发射机构的基础可靠度非常高,因此影响发射机构可靠度的因素主要是机构运动不可靠。在自动武器非正常操作时,将导致零部件位置异常,从而出现任务不可靠。可以通过改进零部件的方法防止故障发生,提高发射机构的任务可靠度。     

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.     

对振动试验常见故障的分析及探讨

目的以电动振动台为例,对振动试验常见故障进行分析和探讨。方法从电动振动试验系统构成上着手,对振动试验系统在试验中常见的三种故障情况进行全面分析。结果给出了解决方案,考虑故障发生因素后,提出了科学合理的振动试验操作流程,以及进行振动试验时的相关建议。结论结合文中思路合理操作,可以降低振动台故障的发生几率,同时能提高试验质量、降低试验风险。     

基于复合应力加速寿命试验的高速列车电子产品可靠度计算方法研究

目的 解决目前加速寿命试验一般不用于估计产品可靠度,而采用可靠性预计和应力-强度模型计算可靠度时可能存在因参数误差而影响其估计精度的问题.方法 提出一种基于加速寿命试验的高速列车电子产品使用可靠度计算方法,采用温度、湿度、振动综合应力和广义Egring模型对高速列车电子产品开展加速寿命试验.结果 通过试验数据可评估出产...     

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。     

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。