Расчет надежности микросборок электронных узлов приборов по внезапным отказам

В основу оценочного расчета надежности корпусированной микросборки по внезапным отказам положены следующие допущения:

· показателем надежности микросборки является вероятность безотказной работу P(t);

· для всех элементов и компонентов микросборки справедлив экспоненциальный закон надежности;

· установлены элементы (компоненты) отказ которых приводит к отказу микроструктуры в целом; эти элементы считаются с точки зрения надежности соединенными последовательно, образуя последовательную структурную схему надежности.

Интенсивность отказа микросборки зависит от интенсивности отказов тонкопленочных элементов , навесных компонентов и соединений l_соед, уровня воздействующих при эксплуатации вибраций и ударов.

 

l_МСБ=К_В(l_пл+l_наб+l_соед),

 

где К_в в зависимости от жесткости требований выбирается из диапазона значений от 2 до 3 и характеризует рост интенсивности отказов за счет вибраций и ударов при использовании электронно-приборной аппаратуры на летательном аппарате.

Интенсивность отказов тонкопленочных элементов микросборки

l_пл = П_Т ^.l_R0 ^. а_r + П_С ^. l_C0 ^. а_c, где П_Т, П_С количество тонкопленочных резисторов и конденсаторов; l_R0 = 0.1×10^-8r^-1; l_C0 = 0.5×10^-8r^-1 – средние интенсивности отказов элементов в нормальных (лабораторных) условиях; а_r, а_с – поправочные коэффициенты, учитывающие влияние температуры окружающей среды на рост интенсивности отказов – табл. 3.9.

Таблица 3.9

Значения поправочных коэффициентов для l_пл

 

Поправоч-ные коэф-фициенты	Температуры, °С
аr	1.00	1.15	1.40	1.95	2.80	3.50	4.40
ас	1.00	1.26	1.71	2.20	3.35	5.70	12.40

 

Как видно из таблицы надежность тонкопленочных конденсаторов существенно ухудшается при повышении температуры.

Интенсивность отказов навесных компонентов

l_НАВ = n_ис×l_ис ×а_ис + n_т×l_т ×а_т + n_д×l_д ×а_д + n_R×l_R ×а_R + n_c×l_c ×а_c...

где n_ис, n_т, n_д – количество бескорпусных ИС, транзисторов и диодов;

(l_ИС = 10^-8,ч^-1; l _Т = 10^-8,ч^-1; l _Д = 0.6×10^-8,ч^-1);

n_R, n_c – количество навесных резисторов и конденсаторов;

(l_R = 1×10^-8... 10^-7 ,ч^-1; l_c = 5×10^-8... 10^-7 ,ч^-1 – для керамических конденсаторов; l_c = 1^. 10^-7.... 5,0×10^-7 ,ч^-1 – для остальных типов конденсаторов);

а_ИС, а_Т, а_Д – указаны в табл. 3.10, а_R, а_с – определяются по таблице 3.9, полагая а_R º а_R = а_c.

 

Таблица 3.10

Поправочные коэффициенты для расчета l_наб

 

Попра-вочные	Температура, °С
коэффи-циенты
аИС, ат	1.00	1.35	1.85	2.60	3.60	4.90	6.20
аД	1.00	1.27	1.68	2.00	2.60	3.40	4.10

 

Рассмотренный принцип ориентировочной оценки l_наб предполагает, что все компоненты имеют коэффициенты электрической нагрузки К_н, близкие к 1.

Интенсивность отказа в соединениях l_соед = (n_пл + n_н + n_вн)×l_К – где n_пл – количество электрических соединений между пленочными элементами разных слоев (резистор – контактная площадка, проводник – и т.д.); n_н – количество соединений пайкой (сваркой, контактолом) вывод всех навесных компонентов к контактным площадкам подложки микросборки; n_вн – количество соединений пайкой (сваркой) перемычек от периферийных контактных площадок к выводам основания корпуса; l_К = 0.1×10^-8 ч^-1 – средняя интенсивность отказа электрического контакта.

 

Исходные данные и результаты расчетов можно представить в следующем виде:

 

Наименование элемента (компонента)	n	lc0×10^8, 1/ ч	a (t=50°C)	l×10^8, 1/ ч
Тонкопленочные резисторы		0.1	1.95	1.17

 

После определения l_МСБ вычисляется средняя наработка микросборки до отказа Т_ср и по заданной в ТЗ наработке t – вероятность безотказной работы Р(t): ; .

 

 

 

Рис. 3.1. Уровни надежности и их обеспечение на стадиях жизненного цикла изделий

 

Рис. 3.2. Теоретические основы надежности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.3.4. Вариант схемы проверки соблюдения установленных показателей надежности приборов

 

 

 

Рис.3.5. Укрупненная схема составляющих, определяющих работоспособное состояние некоторых классов изделий

 

 

 

Рис.3.6. Дерево событий

 

Рис. 3.7. Дерево отказов