МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА

ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ

Курсовая работа по дисциплине "надежность изделий электронной техники"

(ВАРИАНТ №21)

Выполнила: ст. гр. БЭ-51д

Олейник В..

Работа защищена с оценкой______

Шевченко Н.В.

«____»__________________ 2011 г.

Севастополь – 2011 г.

Содержание

1. Расчет надежности изделий электронной техники 3

1.1. Назначение (выбор) норм надежности ИЭТ 3

1.2. Ориентировочная оценка надежности ИЭТ и полный расчет с учетом режимов эксплуатации 4

1.3. Оценка надежности ИЭТ при резервировании. 8

2. Тепловой режим и обеспечение влагозащиты микросхем 11

2.1.Расчет обеспечения тепловой режима гибридной ИС 11

2.2. Тепловой расчет полупроводниковых микросхем 18

2.3 Расчёт влагозащиты микросхем 21

2.3.1. Оценка влагостойкости полых корпусов 21

2.3.2. Расчёт влагозащиты монолитных полимерных корпусов ИС 25

Заключение 27

Библиографический список 28

1. Расчет надежности изделий электронной техники

1.1. Назначение (выбор) норм надежности иэт

Под расчетом надежности понимают определения количественных показателей надежности по тем или иным исходным данным для последующей оценки эксплуатаци­онных свойств ИЭТ на этапе его проектирования. Как правило, расчет надежности ИЭТ сводится к определению показателей его безотказности: вероятности безотказной работы за определенное время t или интенсивность отказов .

Если прототипа для разрабатываемого изделия не существует, то нормы надежно­сти просто назначают, основываясь на накопленном опыте, а затем проверяют их право­мерность и практическую реализуемость на основании упрощенных расчетов. При этом следует принять следующие допущения:

а) вероятность возникновения отказов в ИЭТ не зависит от времени и подчиняется экспоненциальному закону;

б) все элементы системы равнонадежны.

Исходными данными для расчета являются:

• требуемая вероятность безотказной работы ИЭТ Р_с(t)=0.95;

• среднее время работы ИЭТ (системы) t_ср=1000 ч.;

• Число плат в системе h=2 шт.;

• Размещение элементов по платам: (n₁=125, n₂=75) шт.;

• Число элементов для надёжностного расчёта N=200 шт.

При экспоненциальном законе распределения вероятность безотказной работы i-го элемента определяется:

(1.1)

где _i = _с / N – максимально допустимая интенсивность отказов i-го элемента.

Считаем, что в нашей системе все элементы обладают равной вероятностью безотказной работы в течение времени t_ср.

Найдем максимально допустимую интенсивность отказов для устройства в целом:

(1.2)

λ_с=5.129×10^—5 ч^—1

Далее определим максимально допустимую интенсивность отказов для каждого элемента:

(1.3)

λ_i=2.565×10^—7 ч^—1

Рассчитаем минимально допустимую вероятность безотказной работы для каждой платы с учетом числа элементов на данной плате:

(1.4)

где n_i — число элементов на i-той плате.

P₁=0.968

P₂=0.981

1.2. Ориентировочная оценка надежности иэт и полный расчет с учетом режимов эксплуатации

Эта оценка учитывает влияние на надежность количества и типов примененных элементов, а также особенностей эксплуатации.

Известно, что блок, для которого далее производится расчёт надёжности, состоит из элементов, приведённых в таблице 1.1, устройство работает при корабельных условиях эксплуатации: высота на уровне моря, температура окружающей среды – до +40˚C, относительная влажность – до 98%, нагрузка – вибрация, заданное время наработки – 50 часов.

Для расчёта надёжности при заданных условиях эксплуатации вводится поправочный коэффициент k_λ, который определяется из таблицы.

Таким образом, интенсивность отказов при заданных условиях составляет:

(1.5)

где _jH – интенсивность отказов элементов в лабораторных условиях работы.

В свою очередь, поправочный коэффициент k_, определяется тремя коэффициентами k_λi, каждый из которых определяется своей группой факторов:

(1.6)

k_1 учитывает влияние на ИЭТ механических факторов (удар, вибрации);

k_2 – климатических (температура, влажность);

k_3 – влияние пониженного атмосферного давления.

При заданных условиях, согласно табличным данным k_λ1=1,3, k_λ2=2,5, k_λ3=1. Результирующий поправочный коэффициент: k_λ=3,25.

Запишем исходные данные: количество элементов данного типа и интенсивности отказов:

Полупроводниковая ИМС

Гибридная ИМС

Транзистор НЧ кремниевый

Транзистор ВЧ кремниевый мощный

Кремниевый стабилитрон

Конденсатор электролитический А1

Импульсный трансформатор

Резистор, МЛТ-0,25

Плавкий предохранитель

Соединение пайкой

По формуле (1.5) рассчитываем интенсивности отказов для элементов каждого типа. Интенсивность отказов для всех элементов данного типа при заданных условиях равна произведению числа элементов данного типа на интенсивность отказов.

Запишем соответствующие таблицы значений:

Рассчитаем интенсивность отказов и ВБР для всей системы с учетом условий эксплуатации и нагруженности, а также других внешних факторов, такие как давление, температура, влажность. Для этого вводится поправочный коэффициент α.

Интенсивность отказов с учётом этого коэффициента для всех однотипных элементов данной системы равна:

(1.7)

Запишем таблицы значений α для каждого типа элементов данной системы и соответствующих значений :

Таблица 1.1 Данные для расчета надежности блока МЭА с учетом режима работы

№	Наименование, тип элементов	ni, шт.	jH, 10-6 ч-1	j, 10-6 ч-1	nij, 10-6 ч-1	Режимы работы			j		jjni, 10-6 ч-1
						kH	t, C
1	Полупроводниковая ИМС	100	0.02	0.065	6.5	0,8	60	1		6.5
2	Гибридная ИМС	20	0.075	0.244	4.875	0,8	60	1		4.875
3	Транзистор НЧ кремниевый	6	1	3.25	19.5	0,6	60	0,61		11.89
4	Транзистор ВЧ кремниевый мощный	8	1.7	5.525	44.2	0,7	50	0,65		28.73
5	Кремниевый стабилитрон	10	5	10.625	162.5	0,8	60	1,39		225.9
6	Конденсатор электролитический А1	18	2.1	6.825	122.8	0,6	40	0,9		110.6
7	Импульсный трансформатор	1	0.5	1.625	1.625	0,5	70	0,6		0.975
8	Резистор, МЛТ-0,25	9	0.4	1.3	11.7	0,4	40	0,51		5.967
9	Плавкий предохранитель	4	0.5	1,625	6.5	1,0	40	1		6.5
10	Соединение пайкой	2000	0.01	0.036	65	-	50	1		65

Средняя интенсивность отказов системы в целом с учётом коэффициента α для системы в целом рассчитывается по формуле:

(1.8)

Среднее время безотказной работы системы с учётом коэффициента α:

(1.9)

часов

Вероятность безотказной работы системы за время t_i с учётом α:

(1.10)

Заданное время безотказной работы t_i=50 часов, следовательно: