7 Лекция 18

18. Физико-химические основы надежности изделий электронной техники

18.1. Основные понятия теории надежности

Научная дисциплина, изучающая общие методы и приемы, которых следует придерживаться при проектировании, изготовлении, приемке, транспортировке и эксплуатации изделий для обеспечения максимальной их эффективности в процессе использования, а также разрабатывающая общие методы расчета надежности устройств по известным величинам надежности составляющих их частей, получила название теории надежности.

Основными задачами теории надежности являются: установление закономерностей возникновения отказов; изучение основных факторов, влияющих на надежность; построение методов оценки и расчета надежности и получение ее количественных характеристик; разработка методов испытаний на надежность и методов прогнозирования надежности; определение методов обеспечения и повышения надежности.

Под надежностью изделия электронной техники (ИЭТ) понимают свойство изделия сохранять во времени значения параметров в установленных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования. Под ИЭТ понимается любой электронный прибор, устройство или система, которые можно рассматривать как единое изделие и испытывать самостоятельно.

Надежность – комплексное свойство, которое в зависимости от назначения ИЭТ и условий его эксплуатации может включать безотказность, долговечность, сохраняемость и ремонтопригодность. Каждое из этих свойств в отдельности или в определенном сочетании характеризует как надежность изделия в целом, так и надежность составляющих его элементов (частей, узлов).

Безотказность– это свойство изделий сохранять работоспособность в течение требуемого времени необходимой наработки без перерывов.

Долговечность– это свойство изделий сохранять работоспособность до полного износа при эксплуатации с необходимыми для ремонта и обслуживания перерывами.

Ремонтопригодность– это возможность обнаружения, устранения и предупреждения отказов. Все изделия подразделяются на ремонтируемые (восстанавливаемые) и неремонтируемые (невосстанавливаемые). Большинство изделий микроэлектроники являются невосстанавливаемыми.

Сохраняемость – это свойство изделий непрерывно находиться в исправном и работоспособном состоянии в течение хранения и транспортирования, а также после них.

Теория надежности в качестве основного понятия использует понятие отказа, т.е. нарушения или утраты изделием способности нормально выполнять свои функции. Отказы ИЭТ, связанные с изменением свойств изделия и приводящие к выходу из строя любой аппаратуры, называютсяполными; отказы, связанные с незначительным изменением свойств ИЭТ и относящиеся к той конкретной аппаратуре, в которой это изменение свойств проявляется как отказ, называютсячастичными.

Отказы конкретного устройства, выявляющиеся в процессе его эксплуатации, зависят от надежности входящих в его состав ИЭТ, которая в этом случае называется эксплуатационной. Эксплуатационную надежность определяют четыре фактора: вид и класс устройства; критерии годности (т.е. границы, в пределах которых свойства ИЭТ могут изменяться, не приводя к потере работоспособности устройства в целом); условия эксплуатации (влажность, механические нагрузки, воздействия агрессивных агентов и др.); электрические и тепловые режимы работы; качество разработки и изготовления разработки. Первые три фактора относятся к сфере применения электронных устройств и только четвертый относится к сфере производства и эксплуатации, так как он определяется свойствами самого ИЭТ, которые придаются изделию в процессе изготовления и не могут быть изменены условиями эксплуатации.

Надежность ИЭТ, установленная по результатам испытаний в ходе их изготовления, называется производственной. Производственную надежность нельзя отождествлять с эксплуатационной, так как, во-первых, критерии качества изделий при производственных испытаниях всегда более жесткие, чем это необходимо для практического применения, и, во-вторых, производственные испытания обычно проводятся при предельных электрических и тепловых нагрузках с жесткими границами допустимого изменения параметров изделия.