石英挠性加速度计贮存寿命评价方法研究_潘广泽
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
上， 给出了石英挠性加速度计贮存中的薄弱环节的分析方法， 研究了石英挠性加速度计的贮存失效模式和失效 机理的确定方法。 在此基础上， 提出了石英挠性加速度计的敏感环境应力和敏感参数的确定方法， 给出了石英 挠性加速度计贮存加速建模方法， 形成了石英挠性加速度计贮存寿命评价方法， 为机电产品贮存寿命评价提供 了依据。
Guangzhou 510610， China； 3． Guangdong Provincial Research Center of Electronic Information Products Reliability and
Environment Engineering Technology， Guangzhou 510610， China）
2.3 石英挠性加速度计敏感环境应力和敏感参数的
石英挠性加速度计贮存加速建模方法如图 5 所
确定方法
石英挠性加速度计贮存失 效模式和失效机理确定
个部分的加速模型， 综合建立石英挠性加速 度计整机的加速贮存模型， 仿真预测石英挠 性加速度计整机的加速因子； 最后， 对石英 挠性加速度计整机贮存寿命预测的敏感性因
图 3 石英挠性加速度计贮存失效模式和失效机理的确定方法
素进行仿真分析， 掌握石英挠性加速度计贮 存寿命的最大影响因素。
石英挠性加速度计贮存失效模式和失效机理的 型， 为无明显退化特征的产品建立加速寿命模型，
确定途径如图 3 所示。
并通过调研确定模型的典型参数； 然后， 利用石英
挠性加速度计的产品组成层次关系， 综合各
石英挠性加速度 计 FMEA 分析
石英挠性加速度 计贮存失效分析
石英挠性加速度 计贮存失效模式
石英挠性加速度 计贮存失效机理
通过收集石英挠性加速度计的
图 4 石英挠性加速度计及其组成部分敏感应力和敏感环境参数确定方法
FMEA 数据， 结合研制中和贮存中发 生 的 失 效 情 况 对 FMEA 进 行 修 改 和 完 善 ， 获 得 石
2.4 石英挠性加速度计的贮存加速建模方法
英挠性加速度计可能存在的失效模式； 通过研制单
Key words： quartz flexible accelerometer； storage life； evaluation method
收稿日期： 2015-10-20
修回日期： 2015-12-18
作者简介： 潘广泽 （1989-）， 男， 广西崇左人， 工业和信息化部电子第五研究所可靠性与环境工程研究中心工程师， 硕士，
随着我国工业装备的研制对石英挠性加速度性 的要求越来越高， 其贮存寿命能否满足要求， 便成 为了一个客户高度关注的问题。 本文以石英挠性加 速度计为研究对象， 针对当前尚未对石英挠性加速 度计贮存寿命开展相关研究的现状， 开展了高精度 石英挠性加速度计的贮存寿命评价研究， 为解决石 英挠性加速度计和其他高精密机电产品的贮存寿命 评价提供了方法和依据。
首先， 结合研究对象的失效模式、 失效机理、
位选取一定的失效样品开展失效分析， 获得石英挠 敏感应力环境和敏感参数等信息， 建立研究对象的
性加速度计的主要失效机理信息， 从而掌握石英挠 失效物理模型； 其次， 进一步地结合加速试验方
性加速度计的主要失效模式和失效机理。
法， 为具有典型退化特征的产品建立加速退化模
石英挠性加速度计属于典型的高精度机电产 品， 在我国航空航天、 交通运输等领域都有广泛的 应用， 其对装备功能的发挥起着至关重要的作用。 石英挠性加速度计由伺服集成混合电路部分、 工艺 结构件 （石英摆片） 和基础材料件 （粘胶、 磁性材 料） 组成， 其组成材料和工艺复杂， 精度要求高达 1 ‰。 石英挠性加速度计具有随时间退化的特性， 粘接老化、 磁性退化和电路漂移等多种因素都有可 能引起其精度下降， 不满足要求。 因此， 随着贮存 时间的延长， 石英挠性加速度计的精度可能会不满 足要求， 从而成为其突出的薄弱环节。
历史贮存薄弱环节 理论贮存薄弱环节
贮存薄弱环节
贮存失效分析
故障模式影响分析 贮存加速试验方法
研究 失效物理模型
贮存失效模式 和失效机理
贮存加速试验
石英挠性加速度 计贮存寿命结论
性能参数模型
整机加速模型
贮存摸底试验
图 1 高精度石英挠性加速度计贮存寿命评价的总体思路
2.1 石英挠性加速度计贮存薄弱环节分析方法
12
评价相关的研究。 根据当前调研掌握到的相关信息得知， 石英挠
性加速度计的研制单位不但不清楚其在长期贮存中 可能存在的失效模式和失效机理， 而且无法确定其 贮存寿命， 在已有型号定延寿时无法回答与其寿命 相关的问题， 在新型号的研制中无法肯定其寿命是 否满足要求。 因此， 急需开展石英挠性加速度计贮 存寿命评价方法的研究。
电子产品可靠性与环境试验 ELECTRONIC PRODUCT RELIABILITY AND ENVIRONMENTAL TESTING
可靠性与环境试验技术及评价
Vol．34 No．1 Feb.， 2016 2016 年 2 月第 34 卷 第 1 期
石英挠性加速度计贮存寿命评价方法研究
潘广泽 1， 黄创绵 1， 2， 李小兵 1， 3， 李锴 1
首先， 调研和收集库存的石英挠性加速度计的 历史贮存信息， 开展统计分析工作， 初步确定石英 挠性加速度计在贮存中暴露的薄弱环节； 然后， 充
DIANZI CHANPIN KEKAOXING YU HUANJING SHIYAN
第1期
潘广泽等： 石英挠性加速度计贮存寿命评价方法研究
分利用石英挠性加速度计的研制 （设计、 材料和制 造） 信息， 提出石英挠性加速度计可能存在的贮存 薄弱环节及其相关依据； 最后， 将石英挠性加速度 计的研制信息与统计信息进行对比， 综合地给出石 英挠性加速度计贮存薄弱环节的结论。 石英挠性加 速度计贮存薄弱环节分析和确定方法如图 2 所示。
1 石英挠性加速度计贮存寿命评价研 究现状
在石英挠性加速度计的贮存可靠性和贮存寿命 方面， 国内开展的研究相对较少， 而且深度有限。 兰州物理研究所开展了摆片断裂特性研究， 得出了 摆片刚度与断裂 g 值间的关联， 为增强摆片抗冲击 能 力 提 供 了 参 考 [1]。 北 京 兴 华 机 械 厂 定 性 地 研 究 了粘胶和激光焊点对石英表芯可靠性的影响， 为提 高表芯的可靠性提供了参考。 石英挠性加速度计的 质量问题大多出现在其加工制造过程中， 表现为产 品不合格； 而在其贮存过程中， 由于其贮存时间相 对较短， 出现的问题也相对较少。 然而， 目前还很 少有与石英挠性加速度计的贮存可靠性和贮存寿命
究， 形成检测规范， 用作后续试验中的检测依据； 最后， 根据选择的研究对象的不同环境特点从高 温、 湿热、 低温和温循等各种环境应力中选取合适 的应力开展摸底试验， 确定敏感环境应力和敏感参 数， 为后续开展贮存寿命评价相关试验设计提供输 入数据。
石英挠性加速度计敏感环境应 力和敏感参数的确定方法如图 4 所 示。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
主要从事可靠性技术研究工作。
DIANZI CHANPIN KEKAOXING YU HUANJING SHIYAN
11
电子产品可靠性与环境试验
2016 年
0 引言
高精度机电产品是当代武器装备中的一类重要 的产品。 高精度机电产品通常不但包含电路部分， 还包括机械机构和基础材料， 其组成、 结构和工艺 复杂， 精度要求高。 高精度机电部件的组成特点决 定了它往往只具有有限的寿命， 而高精度机电部件 组成的复杂性又决定了它的失效模式和失效机理十 分复杂， 因而如何通过研究分析或通过试验来验证 其寿命便成为了一个难题。
PAN Guang-ze1， HUANG Chuang-mian1， 2， LI Xiao-bing1， 3， LI Kai1
（1． CEPREI， Guangzhou 510610， China； 2． Guangdong Provincial Key Laboratory of Electronic Information Products Reliability Technology，
（1. 工业和信息化部电子第五研究所， 广东 广州 510610； 2. 广东省电子信息产品可靠性技术重点实验室， 广东 广州 510610； 3. 广东省电子信息产品可靠性与环境工程技术研究开发中心， 广东 广州 510610）
摘 要： 针对机电类产品石英挠性加速度计贮存寿命评价的问题， 在充分地利用设计信息和历史数据的基础
Abstract： In view of the problem of the storage life evaluation of quartz flexible accelerometer，
the method to analyze the weak link in storage of quartz flexible accelerometer is given based on the full use of design information and historical data， and the method to determine the failure mode and failure mechanism of quartz flexible accelerometer is studied. Based on this， the method to determine the sensitive environmental stresses and sensitive parameters is proposed， and the storage acceleration modeling method of quartz flexible accelerometer is showed. In the end， a storage life evaluation method of quartz flexible accelerometer is put forward， which provides the basis for the storage life evaluation of mechanical and electrical products.
图 2 石英挠性加速度计贮存薄 弱环节分析和确定方法
性能参数因素分析
贮存薄弱环节分析
石英挠性加速度计 贮存寿命对象确定
2.2 石英挠性加速度计薄弱环节的贮 存失效模式和失效机理的确定 方法
贮存失效机理分析
石英挠性加速度计 石英挠性加速度计 贮存检测方法分析 贮存检测规范
石英挠性加速度 石英挠性加速度计贮存 计贮存摸底试验 寿命敏感参数与应力
关键词： 石英挠性加速度计； 贮存寿命； 评价方法 中图分类号： TH 824+.4； TB 114.37 文献标志码： A 文章编号： 1672-5468 （2016） 01-0011-05 doi:10.3969/j.issn.1672-5468.2016.01.003
Research on Storage Life Evaluation Method of Quartz Flexible Accelerometer
2 石英挠性加速度计贮存寿命评价方法
石英挠性加速度计贮存寿命评价的总体思路如 图 1 所示。 首先， 调研和收集石英挠性加速度计的 设计原理、 材料特点、 制造工艺和历史贮存数据等 信息， 通过统计分析和故障模式影响分析等手段获 得石英挠性加速度计的贮存薄弱环节、 主要贮存失 效模式和失效机理； 然后， 研究并建立石英挠性加 速度计的性能参数模型， 根据其不同的环境特点从 高温、 湿热、 低温和温循等各种环境应力中选取合 适的应力开展摸底试验， 研究石英挠性加速度计及 其组成部分的敏感环境应力和敏感参数， 结合薄弱 环节的失效物理模型分析， 建立整机加速模型； 最 后， 根据所确定的敏感应力和敏感参数， 开展石英 挠性加速度计及其组成部分的加速试验， 同时， 建 立石英挠性加速度计的贮存加速模型， 形成石英挠 性加速度计贮存寿命的评价方法。
Guangzhou 510610， China； 3． Guangdong Provincial Research Center of Electronic Information Products Reliability and
Environment Engineering Technology， Guangzhou 510610， China）
2.3 石英挠性加速度计敏感环境应力和敏感参数的
石英挠性加速度计贮存加速建模方法如图 5 所
确定方法
石英挠性加速度计贮存失 效模式和失效机理确定
个部分的加速模型， 综合建立石英挠性加速 度计整机的加速贮存模型， 仿真预测石英挠 性加速度计整机的加速因子； 最后， 对石英 挠性加速度计整机贮存寿命预测的敏感性因
图 3 石英挠性加速度计贮存失效模式和失效机理的确定方法
素进行仿真分析， 掌握石英挠性加速度计贮 存寿命的最大影响因素。
石英挠性加速度计贮存失效模式和失效机理的 型， 为无明显退化特征的产品建立加速寿命模型，
确定途径如图 3 所示。
并通过调研确定模型的典型参数； 然后， 利用石英
挠性加速度计的产品组成层次关系， 综合各
石英挠性加速度 计 FMEA 分析
石英挠性加速度 计贮存失效分析
石英挠性加速度 计贮存失效模式
石英挠性加速度 计贮存失效机理
通过收集石英挠性加速度计的
图 4 石英挠性加速度计及其组成部分敏感应力和敏感环境参数确定方法
FMEA 数据， 结合研制中和贮存中发 生 的 失 效 情 况 对 FMEA 进 行 修 改 和 完 善 ， 获 得 石
2.4 石英挠性加速度计的贮存加速建模方法
英挠性加速度计可能存在的失效模式； 通过研制单
Key words： quartz flexible accelerometer； storage life； evaluation method
收稿日期： 2015-10-20
修回日期： 2015-12-18
作者简介： 潘广泽 （1989-）， 男， 广西崇左人， 工业和信息化部电子第五研究所可靠性与环境工程研究中心工程师， 硕士，
随着我国工业装备的研制对石英挠性加速度性 的要求越来越高， 其贮存寿命能否满足要求， 便成 为了一个客户高度关注的问题。 本文以石英挠性加 速度计为研究对象， 针对当前尚未对石英挠性加速 度计贮存寿命开展相关研究的现状， 开展了高精度 石英挠性加速度计的贮存寿命评价研究， 为解决石 英挠性加速度计和其他高精密机电产品的贮存寿命 评价提供了方法和依据。
首先， 结合研究对象的失效模式、 失效机理、
位选取一定的失效样品开展失效分析， 获得石英挠 敏感应力环境和敏感参数等信息， 建立研究对象的
性加速度计的主要失效机理信息， 从而掌握石英挠 失效物理模型； 其次， 进一步地结合加速试验方
性加速度计的主要失效模式和失效机理。
法， 为具有典型退化特征的产品建立加速退化模
石英挠性加速度计属于典型的高精度机电产 品， 在我国航空航天、 交通运输等领域都有广泛的 应用， 其对装备功能的发挥起着至关重要的作用。 石英挠性加速度计由伺服集成混合电路部分、 工艺 结构件 （石英摆片） 和基础材料件 （粘胶、 磁性材 料） 组成， 其组成材料和工艺复杂， 精度要求高达 1 ‰。 石英挠性加速度计具有随时间退化的特性， 粘接老化、 磁性退化和电路漂移等多种因素都有可 能引起其精度下降， 不满足要求。 因此， 随着贮存 时间的延长， 石英挠性加速度计的精度可能会不满 足要求， 从而成为其突出的薄弱环节。
历史贮存薄弱环节 理论贮存薄弱环节
贮存薄弱环节
贮存失效分析
故障模式影响分析 贮存加速试验方法
研究 失效物理模型
贮存失效模式 和失效机理
贮存加速试验
石英挠性加速度 计贮存寿命结论
性能参数模型
整机加速模型
贮存摸底试验
图 1 高精度石英挠性加速度计贮存寿命评价的总体思路
2.1 石英挠性加速度计贮存薄弱环节分析方法
12
评价相关的研究。 根据当前调研掌握到的相关信息得知， 石英挠
性加速度计的研制单位不但不清楚其在长期贮存中 可能存在的失效模式和失效机理， 而且无法确定其 贮存寿命， 在已有型号定延寿时无法回答与其寿命 相关的问题， 在新型号的研制中无法肯定其寿命是 否满足要求。 因此， 急需开展石英挠性加速度计贮 存寿命评价方法的研究。
电子产品可靠性与环境试验 ELECTRONIC PRODUCT RELIABILITY AND ENVIRONMENTAL TESTING
可靠性与环境试验技术及评价
Vol．34 No．1 Feb.， 2016 2016 年 2 月第 34 卷 第 1 期
石英挠性加速度计贮存寿命评价方法研究
潘广泽 1， 黄创绵 1， 2， 李小兵 1， 3， 李锴 1
首先， 调研和收集库存的石英挠性加速度计的 历史贮存信息， 开展统计分析工作， 初步确定石英 挠性加速度计在贮存中暴露的薄弱环节； 然后， 充
DIANZI CHANPIN KEKAOXING YU HUANJING SHIYAN
第1期
潘广泽等： 石英挠性加速度计贮存寿命评价方法研究
分利用石英挠性加速度计的研制 （设计、 材料和制 造） 信息， 提出石英挠性加速度计可能存在的贮存 薄弱环节及其相关依据； 最后， 将石英挠性加速度 计的研制信息与统计信息进行对比， 综合地给出石 英挠性加速度计贮存薄弱环节的结论。 石英挠性加 速度计贮存薄弱环节分析和确定方法如图 2 所示。
1 石英挠性加速度计贮存寿命评价研 究现状
在石英挠性加速度计的贮存可靠性和贮存寿命 方面， 国内开展的研究相对较少， 而且深度有限。 兰州物理研究所开展了摆片断裂特性研究， 得出了 摆片刚度与断裂 g 值间的关联， 为增强摆片抗冲击 能 力 提 供 了 参 考 [1]。 北 京 兴 华 机 械 厂 定 性 地 研 究 了粘胶和激光焊点对石英表芯可靠性的影响， 为提 高表芯的可靠性提供了参考。 石英挠性加速度计的 质量问题大多出现在其加工制造过程中， 表现为产 品不合格； 而在其贮存过程中， 由于其贮存时间相 对较短， 出现的问题也相对较少。 然而， 目前还很 少有与石英挠性加速度计的贮存可靠性和贮存寿命
究， 形成检测规范， 用作后续试验中的检测依据； 最后， 根据选择的研究对象的不同环境特点从高 温、 湿热、 低温和温循等各种环境应力中选取合适 的应力开展摸底试验， 确定敏感环境应力和敏感参 数， 为后续开展贮存寿命评价相关试验设计提供输 入数据。
石英挠性加速度计敏感环境应 力和敏感参数的确定方法如图 4 所 示。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
主要从事可靠性技术研究工作。
DIANZI CHANPIN KEKAOXING YU HUANJING SHIYAN
11
电子产品可靠性与环境试验
2016 年
0 引言
高精度机电产品是当代武器装备中的一类重要 的产品。 高精度机电产品通常不但包含电路部分， 还包括机械机构和基础材料， 其组成、 结构和工艺 复杂， 精度要求高。 高精度机电部件的组成特点决 定了它往往只具有有限的寿命， 而高精度机电部件 组成的复杂性又决定了它的失效模式和失效机理十 分复杂， 因而如何通过研究分析或通过试验来验证 其寿命便成为了一个难题。
PAN Guang-ze1， HUANG Chuang-mian1， 2， LI Xiao-bing1， 3， LI Kai1
（1． CEPREI， Guangzhou 510610， China； 2． Guangdong Provincial Key Laboratory of Electronic Information Products Reliability Technology，
（1. 工业和信息化部电子第五研究所， 广东 广州 510610； 2. 广东省电子信息产品可靠性技术重点实验室， 广东 广州 510610； 3. 广东省电子信息产品可靠性与环境工程技术研究开发中心， 广东 广州 510610）
摘 要： 针对机电类产品石英挠性加速度计贮存寿命评价的问题， 在充分地利用设计信息和历史数据的基础
Abstract： In view of the problem of the storage life evaluation of quartz flexible accelerometer，
the method to analyze the weak link in storage of quartz flexible accelerometer is given based on the full use of design information and historical data， and the method to determine the failure mode and failure mechanism of quartz flexible accelerometer is studied. Based on this， the method to determine the sensitive environmental stresses and sensitive parameters is proposed， and the storage acceleration modeling method of quartz flexible accelerometer is showed. In the end， a storage life evaluation method of quartz flexible accelerometer is put forward， which provides the basis for the storage life evaluation of mechanical and electrical products.
图 2 石英挠性加速度计贮存薄 弱环节分析和确定方法
性能参数因素分析
贮存薄弱环节分析
石英挠性加速度计 贮存寿命对象确定
2.2 石英挠性加速度计薄弱环节的贮 存失效模式和失效机理的确定 方法
贮存失效机理分析
石英挠性加速度计 石英挠性加速度计 贮存检测方法分析 贮存检测规范
石英挠性加速度 石英挠性加速度计贮存 计贮存摸底试验 寿命敏感参数与应力
关键词： 石英挠性加速度计； 贮存寿命； 评价方法 中图分类号： TH 824+.4； TB 114.37 文献标志码： A 文章编号： 1672-5468 （2016） 01-0011-05 doi:10.3969/j.issn.1672-5468.2016.01.003
Research on Storage Life Evaluation Method of Quartz Flexible Accelerometer
2 石英挠性加速度计贮存寿命评价方法
石英挠性加速度计贮存寿命评价的总体思路如 图 1 所示。 首先， 调研和收集石英挠性加速度计的 设计原理、 材料特点、 制造工艺和历史贮存数据等 信息， 通过统计分析和故障模式影响分析等手段获 得石英挠性加速度计的贮存薄弱环节、 主要贮存失 效模式和失效机理； 然后， 研究并建立石英挠性加 速度计的性能参数模型， 根据其不同的环境特点从 高温、 湿热、 低温和温循等各种环境应力中选取合 适的应力开展摸底试验， 研究石英挠性加速度计及 其组成部分的敏感环境应力和敏感参数， 结合薄弱 环节的失效物理模型分析， 建立整机加速模型； 最 后， 根据所确定的敏感应力和敏感参数， 开展石英 挠性加速度计及其组成部分的加速试验， 同时， 建 立石英挠性加速度计的贮存加速模型， 形成石英挠 性加速度计贮存寿命的评价方法。