Схемно-конструктивные факторы надежности. Отказы элементов электронных схем. Способы повышения надежности в процессе проектирования и производства аппаратнопрограммных систем

Краткий анализ климатических и механических факторов, воздействующих на радиоаппаратуру и ее элементы, позволяет определить, каким видам испытаний их необходимо подвергать. Испытание радиоаппаратуры выполняют как в процессе ее разработки, так производства и эксплуатации. На стадии разработки и изготовлении макетов изделий проводятся лабораторные испытания, при которых проверяют соответствие расчетных и конструкторских параметре техническим заданиям. Опытные образцы радиоаппаратуры проходя предварительные испытания с целью проверки соответствия техническим требованиям. Предварительные испытания бывают стендовыми и полевыми.

Стендовые испытания проводятся в специально оборудованных лабораториях по всем параметрам согласно ТУ с помощью камер и стендов, имитирующих воздействие различных климатических и механических факторов. При этом уточняют правильность примененных материалов и покрытий, обнаруживают конструктивные дефекты, проверяют устойчивость параметров и общую работоспособность изделия, проводят регулировку и настройку аппаратуры.

Однако не всегда можно воспроизвести полный комплекс условий эксплуатации, поэтому приходится проводить полевые испытания в реальных условиях работы аппаратуры.

В условиях серийного производства проводят типовые, или периодические испытания, при которых контролируют качество продукции и соблюдение технологической дисциплины. Типовые испытания позволяют определить возможные отклонения, возникшие в процессе производства в течение определенного времени. Поэтому такие испытания выполняют периодически. Кроме того, типовые испытания также проводят, если необходимо внести изменения в технологический процесс и конструкцию аппаратуры.

Типовые испытания играют большую роль в обеспечении надежности радиоэлектронной аппаратуры. Наиболее надежной проверкой как конструкции аппаратуры, так и технологии ее изготовления являются комплексные испытания, которые наиболее полно имитируют действительные условия эксплуатации. Известно, что во многих случаях на аппаратуру в условиях эксплуатации од­новременно может воздействовать несколько климатических и механических факторов. Комплексные испытания в таких случаях весьма желательны.

При проведении климатических испытаний не безразлично, в какой последовательности следует их проводить. Наиболее тяжелой является последовательность испытаний на теплоустойчивость, влагоустойчивость и холодоустойчивость. Высушенные в камере материалы способны поглотить в капилляры наибольшее количество влаги. При понижении температуры вода в капиллярах замерзает и вследствие увеличения объема разрушает материал.

В процессе испытания работоспособность, аппаратуры должна проверяться при номинальном режиме работы. После каждого испытания производят осмотр изделий.

Технологическая тренировка представляет собой испытания, при которых аппаратура работает в определенных условиях с целью выявления и устранения отказов.

Начальный период работы аппаратуры, характеризующийся повышенным значением частоты отказов из-за неизбежных производственных дефектов сборки и монтажа, а также дефектов комплектующих.

Электрорадиоэлементов называют периодом приработки. Продолжительность периода приработки обычно лежит в пределах от 100 до 200 чработы в зависимости от надежности, количества и типов комплектующих электрорадиоэлементов, а также технологии и культуры производства. Отказы, обнаруживаемые в период приработки, получили название приработочных отказов. В зависимости от причин возникновения их делят на отказы комплектующих элементов, схемно-конструктивные, технологические и производственные.

Приработочные отказы комплектующих элементов объясняются случайными нарушениями, возникающими в процессе производства элементов, транспортировки, хранения и т. д., и приводят к скрытым дефектам, трудно обнаруживаемым в процессе контроля.

Приработочные схемно-конструктивные отказы объясняются несовершенством аппаратуры, выражающимся критичностью схемы и конструкции к воздействию дестабилизирующих факторов в начальный период работы аппаратуры.

Приработочные технологические отказы являются следствием несовершенства технологического процесса, а производственные — результатом случайных нарушений технологического процесса.

Для того чтобы исключить приработку аппаратуры в период эксплуатации, необходимо, во-первых, на этапе производства вводить технологическую тренировку и во-вторых, правильно определять время технологической тренировки.

При правильно выбранном времени технологической тренировки среднее время наработки на отказ аппаратуры в начальный период эксплуатации увеличивается в 2—3 раза. Определяют время технологической тренировки расчетным или графическим методом. Расчетный метод предполагает использование предварительно накопленной информации об отказах на этапе производства и эксплуатации радиоаппаратуры. Графический метод, применимый к этапу серийного производства, является дополнением к расчетному методу и позволяет вводить уточнения при определении периода приработки.

Технологическая тренировка занимает много времени. Сокращают время приработки аппаратуры, используя «жесткую тренировку» (тяжелые условия работы аппаратуры), т. е. токовую тренировку аппаратуры в камере тепла, холода и т. д.

Весьма эффективным методом сокращения времени технологической тренировки аппаратуры является циклический режим работы радиоаппаратуры. Известно, что увеличение числа включений и выключений приводит к увеличению числа отказов изделия. Хорошие результаты по сокращению времени технологической тренировки дает также метод совмещенных технологических испытаний, заключающийся в совмещении, например, вибрации и холода, циклического режима работы изделий при повышенном или пониженном напряжении питания.

При проектировании технологической тренировки радиоаппаратуры определяют:

· время проведения тренировки;

· последовательность технологических испытаний;

Одним из эффективных способов повышения надежности радиоаппаратуры в процессе производства является электрическая тренировка элементов. Электрическая тренировка должна проводиться на основании заранее определенного времени, включающего период приработки.