МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ЭЛЕКТРОННОГО БЛОКА
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УСКОРЯЮЩИХ ФАКТОРОВ 

Кочегаров Игорь Иванович, кандидат технических наук, доцент, кафедра конструирования и производства радиоаппаратуры, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: kipra@pnzgu.ru
Юрков Николай Кондратьевич, доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, заведующий кафедрой конструирования и производства радиоаппаратуры, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: yurkov_NK@mail.ru
Абдирашев Омирзак Коптилеуович, старший преподаватель, кафедра космической техники и технологий, Евразийский национальный университет им. Л. Н. Гумилева (Казахстан, г. Нур-Султан (Астана), ул. К. Сатпаева, 2А), E-mail: omeke_92@mail.ru
Ергалиев Дастан Сырымович, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой космической техники и технологий, Евразийский Национальный университет им. Л. Н. Гумилева (Казахстан, г. Нур-Султан (Астана), ул. К. Сатпаева, 2А), E-mail: DES-67@yandex.kz
Тулегулов Амандос Дабысович, кандидат физико-математических наук, доцент, заведующий кафедрой информационных технологий, Казахский университет технологий и бизнеса (Казахстан, г. Нур-Султан (Астана), ул. К. Мухамедханова, 37 А), E-mail: tad62@yandex.kz 

004 

DOI

10.21685/2307-4205-2020-4-7 

Актуальность и цели. Cтавится цель – оценить остаточный ресурс изделия для электронного блока. Рассматриваются виды отказов в электронных средствах. Актуальность подобного подхода вызвана экономической целесообразностью, когда невозможна оперативная замена блока. Определение остаточного срока службы является важной концепцией в принятии решений по снижению рисков и смягчению последствий чрезвычайных ситуаций. Ставится задача оценки остаточного ресурса за счет введения ускоряющих коэффициентов при проведении испытаний для различных видов воздействий. Подробно рассматривается влияние дефектов конденсаторов на остаточный ресурс.
Материалы и методы. Для предварительной оценки режимов работы электронных схем предложена математическая модель, позволяющая учесть влияние ускоряющих факторов в зависимости от вибраций, температуры и влажности, а также оценить надежность изделия. Для получения зависимости режима работы конденсатора от температуры применяются методы статистической обработки данных, полученных в ходе измерений.
Результаты. Предложенная методика позволяет учесть температуру в дополнительном коэффициенте, влияющем на расчет надежности. Коэффициент может применяться как в оценочных расчетах на этапе проектирования, так и при эксплуатации изделия на основе данных, получаемых в реальном времени. Данная методика базируется на известных физических моделях и позволяет добиться хорошего совпадения с экспериментальными данными за счет введения весовых коэффициентов.
Выводы. Предложенная методика позволяет на основе предварительно подготовленных данных оценивать остаточный ресурс блока в зависимости от интегрального изменения таких воздействующих факторов, как вибрация, температура, влажность. 

Ключевые слова

остаточный ресурс, надежность, температура, конденсатор, отказы, моделирование 

 Скачать статью в формате PDF

1. Catelani, M. On the application of neural networks to fault diagnosis of electronic analog circuits / M. Catelani, M. Gori // Measurement. – 1996. – Vol. 17, № 2. – P. 73–80.
2. Vandevelde, B. Methodology for solder-joint lifetime prediction of LED-based PCB assemblies / B. Vandevelde, A. Griffoni, F. Zanon, G. Willems // IEEE Transactions on Device and Materials Reliability. – 2018. – Vol. 18, № 3. – P. 377–382.
3. Schueller, R. Creep corrosion on lead-free printed circuit boards in high sulfur environments / R. Schueller // SMTA News and Journal of Surface Mount Technology. – 2008. – Vol. 21, № 1. – P. 21.
4. Liu, J. A multi-step predictor with a variable input pattern for system state forecasting / J. Liu, W. Wang, F. Golnaraghi // Mechanical Systems and Signal Processing. – 2009. – Vol. 23, № 5. – P. 1586–1599.
5. Wang, H. Remaining useful life estimation for degradation and shock processes / H. Wang et al. // International Conference on Quality, Reliability, Risk, Maintenance, and Safety Engineering (QR2MSE). – Chengdu, China : IEEE, 2013. – P. 1762–1764.
6. Sood, B. Root-Cause Failure Analysis of Electronics / B. Sood. – SMTA Philadelphia, 2013.
7. Yang, S. Condition Monitoring for Device Reliability in Power Electronic Converters: A Review / S. Yang et al. // IEEE Trans. Power Electron. – 2010. – Vol. 25, № 11. – P. 2734–2752.
8. Wang, H. Reliability of capacitors for DC-link applications in power electronic converters – An overview / H. Wang, F. Blaabjerg // IEEE Transactions on Industry Applications. – 2014. – Vol. 50, № 5. – P. 3569–3578.
9. Gallay, R. Metallized film capacitor lifetime evaluation and failure mode analysis / R. Gallay // arXiv preprint arXiv:1607.01540. – 2016.
10. Teverovsky, A. Derating of surge currents for tantalum capacitors / A. Teverovsky // Space Passive Component Days : ESA 1st International Symposium. – 2013.
11. Zednicek, T. A Study of Field Crystallization in Tantalum Capacitors and its effect on DCL and Reliability / T. Zednicek, J. Sikula, H. Leibovitz // CARTS USA. – 2009. – P. 315–319.
12. Кочегаров, И. И. Особенности исследования динамических характеристик печатных узлов в двухмерных задачах / И. И. Кочегаров, Г. В. Таньков, Н. К. Юрков // Надежность и качество сложных систем. – 2015. – № 2.
13. Mathematical modeling of heterogeneous structure dynamics of an electronic block under applied shock / D. V. Artamonov, A. N. Litvinov, N. K. Yurkov, I. I. Kochegarov, A. V. Lysenko // 2018 Ural Symposium on Biomedical Engineering, Radioelectronics and Information Technology (USBEREIT). – IEEE, 2018. – P. 224–228.
14. Hallberg, Ö. Recent humidity accelerations, a base for testing standards / Ö. Hallberg, D. S. Peck // Qual. Reliab. Engng. Int. – 1991. – Vol. 7, № 3. – P. 169–180.
15. Thermal stability of magnetic tunneling junctions with MgO barriers for high temperature spintronics / X. Liu, D. Mazumdar, W. Shen, B. D. Schrag, G. Xiao // Applied physics letters. – 2006. – Vol. 89, №. 2. – P. 023504.
16. Huang, C. Y. DOM Products: Activation Energy Estimation and Reliability Assessment / C. Y. Huang, Y. H. Lin, E. Huang // AMM. – 2013. – Vol. 470. – P. 781–784.
17. Bojta, P. Searching for appropriate humidity accelerated migration reliability tests methods / P. Bojta // Microelectronics Reliability. – 2002. – P. 6.
18. Ohring, M. Environmental Damage to Electronic Products / M. Ohring, L. Kasprzak // Reliability and Failure of Electronic Materials and Devices. Elsevier. – 2015. – P. 387–441.
19. McNally, L. Board Level Reliability Primer for Embedded Processors / L. McNally. – 2015. – P. 7.
20. Климат Москвы // Википедия. – URL: https://ru.wikipedia.org/?curid=364638&oldid=111514964 (дата обращения: 05.09.2020).
21. ГОСТ 27.002-2015 Надежность в технике (ССНТ). Термины и определения.