航天电子产品储存期评估方法.docx

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1、航天电子产品储存期评估方法摘要：航天电子产品具有长寿命、小子样、失效机理复杂等特点，难以通过传统的统计方法对其储存期进行评估。通过对元器件进行加速储存试验，给出了一种元器件的退化方程、伪失效寿命、加速因子以及激活能的计算方法，然后在元器件加速储存试验的基础上提出了一种基于失效率的航天电子产品加速因子算法，该算法只需得到整机元器件数量、失效率激活能即可计算加速因子，最后对某控制器进行加速寿命试验，验证了所提出的储存期评估方法的正确性以及工程适应性。关键词：电子设备；储存期；加速试验；评估引言当前，航天导弹武器系统电子产品通常具有“长期储存，一次使用的特点，储存期通常可达十余年，是衡量导弹武器的一

2、个重要指标。在研制阶段需要对电子产品的储存期进行评估，获取储存可靠性信息。目前，国内外通常采用的储存期评估方法是对产品进行加速储存试验，加速储存试验是在试验中对样本施加超过自然储存条件的环境应力，采集并记录相关参数的失效或退化数据，在一定条件下对试验数据进行分析建模，外推出正常应力下的储存可靠性指标。加速储存试验分为加速寿命试验和加速退化试验。加速寿命试验以试验中出现的失效样本数作为评估根据，需要的样本数量较多，而加速退化试验以样本的退化数据作为评估根据，所需样本数量较少。航天电子设备通常由整机电路及金属件构造件组成。为了获取电子产品的储存期信息，必须先分别对电路、非金属件及金属件金属构造件的

3、失效形式、失效机理及储存期进行评估。国内大部分的研究内容还主要集中在对电子元器件、金属材料及非金属材料进行加速试验，对电子产品的整机加速试验的研究、方法还比拟少。由于金属构造件的储存可靠性元大于电子元器件，本文主要对电子产品的整机进行储存期研究。航天电子产品整机级加速储存试验方法是从元器件老化试验中发展而来的，但也存在差异。电子产品整机中通常包含种类各异的电子元器件，在一样试验应力下，整机内不同种类的电子元器件的加速因子即老化速率的加速倍数并不一样，怎样通过元器件的加速因子得到整机加速储存试验的加速因子是本文需要解决的问题。本文首先以典型电子元器件为例，介绍了其退化方程、伪失效寿命、加速因子以

4、及激活能的计算方法，然后在元器件加速储存试验的基础上提出了一种基于失效率的航天电子产品整机加速因子的计算方法，最后以某控制器为例讲明其储存期评估方法。电子元器件的加速寿命影响电子元器件储存寿命的因素有材料、工艺、构造、封装等，在同样的储存条件下，一样类型的元器件其寿命基本一样，因而，对同类型的元器件选取一个代表品种进行试验，所得出的寿命信息就适用于该类型的所有元器件。本节以某开关二极管为例，讲明其加速寿命评估以及加速因子、激活能的计算方法。试验应力选择将样品分为组，采用步进应力加速储存试验方法。步进应力加速储存寿命试验温度及时间分别为：；：；：；：。在个温度下共设置个测试点如下：测试节点：、；

5、测试节点：、；测试节点：、；测试节点：、。开关二极管漏电流为敏感电参数，因而，通过对其寿命进行评估。试验施行在每个测试节点对组样品的漏电流进行测试，对每次的测试数据分组。数据处理退化方程退化方程可按下面步骤得出：绘制漏电流变化趋势图；对趋势图进行拟合，得到退化曲线及方程。根据测试数据，绘制个应力温度下的退化曲线及方程如图所示。伪失效寿命拟合曲线的“线性拟合程度较好，因而，利用拟合直线方程中得出的和的值，外推各温度下器件的伪失效寿命。加速寿命方程得到伪失效寿命后，利用概率图确定寿命的分布类型，利用拟合曲线计算各个温度下的中位寿命，个温度下的中位寿命分别为、。图中纵坐标为，横坐标为。加速寿命曲线近

6、似为直线，根据加速方程，推算出常温下，该二极管中位寿命为，大约年。电子产品整机加速因子研究航天电子产品加速储存试验首先要确定影响储存的关键应力，在此应力下需要选择相应的加速模型进行加速因子的计算。整机加速应力的选择选择适宜的加速应力直接决定了试验的有效性及加速效率，一般应根据产品的失效机理与失效形式来选择加速应力；航天电子产品在储存、运输、维修期间遭到多种环境影响，故在选择加速储存试验加速应力之前，应作如下考虑。加速应力所激发的失效机理要与实际使用状态下的失效机理一样，即保证失效机理不改变。应该选择对失效经过起到影响最大的应力作为加速应力。加速应力会导致产品同时存在几种失效机理时，应根据技术上

7、的判定，着重关注主要的失效机理。结合航天型号工程经历，环境温度和湿度是决定产品储存寿命及可靠性的主要因素。温度对电子产品可能引起的热效应主要有如下几个方面：固定电阻的阻值改变；温度梯度不同和不同材料的膨胀不一致使电子产品的稳定性发生变化；变压器和机电部件过热；继电器以及磁动或热动装置的吸合释放范围变化；工作或储存寿命缩短。湿度环境对电子产品的外表效应，以及材料性质的改变会产生影响。目前，还没有成熟的湿度加速试验模型能够引用。在设计时，导弹弹上电子设备大多需进行密封性设计，因而湿度不是储存的敏感应力，本文主要考虑温度应力作为加速储存的施加应力。整机加速因子算法模型广泛应用于与温度有关的应力加速储

8、存试验，但模型只适用于元器件，不能直接应用于整机。整机加速储存试验方法1整机加速方法综合考虑温度和加速效果，选定为该控制器的加速应力温度，其对应的加速储存试验时间为加速时间储存期。假设该控制器的储存期为年，为简化试验模型，建立加速试验剖面如图所示。样本为新出厂产品，其自然储存寿命为，需要进行个循环周期的加速试验，每个循环的试验时间为，也即加速时间相当于自然储存年。试验要求如下：产品在进高温箱前，需要进行外观检查和电性能检查，检查合格后方可进入后续的高温试验。高温箱的升温和降温的速度是，高温箱中的温度保持在并恒温后开场计时，每个循环周期后进行电性能测试，测试时需将高温箱的温度降至常温，常温恒温后

9、，才能够开场测试。高温加速试验的有效时间不应含纳测试和恒温的时间。每个试验循环周期结束后，需对产品进行性能测试，若个循环周期测试均合格，则能够给出年储存期评估结论。结论本文以元器件加速试验为基础，分析了元器件的储存期、加速因子及激活能的计算方法，在此基础上提出了一种基于元器件失效率和激活能的整机加速因子计算方法，该方法针对小样本、故障形式多样的高可靠航天电子产品的储存期评估问题进行研究，只需得到元器件种类及数量、元器件失效率、激活能即可计算加速因子。以某弹上控制器为例，给出了其加速试验及真实度评价方法。通过本文研究，能够对电子产品的储存期进行评估，具有一定的工程实践意义。对于加速因子真实度的评价方法是本课题后续研究的重点。