дивитися на реферати схожі на "Звіт по практиці"
1 Структура підприємства УППО
Практика проводилась на базі підприємства УППО. Підприємство займаєтьсявиробництвом РЕО для літаків цивільної та військової авіації. Крім того,виробляються товари народного споживання (електробритви «Агидель») ікомплектуючі матеріали для нафтової промисловості (заглушки, вентиля іін) Коротка структура підприємства представлена наступною блок-схемою.
Нижче наведено розшифровку абревіатур відділів.
ПДО - виробничо-технічний відділ;
ОСТУіС - відділ вдосконалення технологій управління та статистики;
ОСіРР - відділ будівництва та ремонтних робіт;
ОАСУП - відділ автоматизованих систем управління виробництвом;
ОГК - відділ головного конструктора;
ЭРО - експлуатаційний відділ;
КВ-98 - конструкторський відділ;
КОС - конструкторський відділ стандартизації;
КВ ТНП - конструкторський відділ товарів народного споживання;
СГТ - служба головного технолога;
ОМРП - відділ потужностей та розвитку виробництва;
БПТ - бюро прогресивних технологій;
ІКО СГТ - інструментально-конструкторський відділ;
РИЦ - рекламно-видавничий центр;
ОСАТПП - відділ систем автоматизації технологічної підготовкивиробництва;
ОПП - відділ інструментального виробництва;
ОГЕ - відділ головного енергетика;
ОГМ - відділ головного механіка;
ВІН - відділ надійності;
БТК - бюро технічного контролю;
ООТіТБ - відділ охорони праці та техніки безпеки;
ОТД - відділ технічної документації;
ОТКіТБ - відділ технічного контролю;
Ометр - відділ метрології;
СНТ - служба нової техніки
ЕКО - економічний відділ;
ОФС - відділ форм власності;
ФО - фінансовий відділ;
ГБ - головна бухгалтерія;
ОВК - відділ зовнішньої кооперації;
ВМТП - відділ матеріально-технічного постачання;
ПБК - планове бюро комплексаціі;
ОРіД - відділ реалізації та договорів;
ОВЕД - відділ зовнішньої економічної діяльності;
ЮО - юридичний відділ;
ХВ - господарський відділ;
Практика на підприємстві носила ознайомлювальний характер.
У перший день практики читалися лекції про загальні напрямкивиробництва підприємства, про техніку безпеки та пожежної безпеки натериторії підприємства і про правила поведінки та дотримання режиму натериторії. Потім була проведена екскурсія у відділ САТПП, де групуознайомили з процесами проектування багатошарових друкованих плат придопомогою програми P-CAD, а також їх продзвонювання і тестуванням за допомогоютієї ж програми.
На другий день ознайомчою практики була проведена екскурсія помеханообробних цехах, де були представлені фрезерні, токарні,координатно-свердлильні верстати з ЧПУ. Після цього була проведена короткаекскурсія по цехах основного виробництва підприємства. Були відвідані спец.ділянки настройки і здачі виробів Вт, лакування, приклейки, промивки,сушки, монтажний зал. Також було відвідано відділ надійності, де проводилосязнайомство з обладнанням для випробування виробів на вібрацію (вібростенді),на перепад температур. Ознайомилися з настроюванням і тестуванням приладу
БВУ-1.3.
На третій день практики також було відвідано складальний цех.
2 Технологія виготовлення друкованих плат
2.1 Організаційні та технологічні передумови автоматизації монтажних робіт
Методи виготовлення РЕА з використанням дискретних елементів іпроводового монтажу були пристосовані для ручної праці. Механізація абонавіть автоматизація окремих операцій (зачистка та оплетене нитками рештпроводів) практично нічого не змінили в загальному характері виробництва зперевагою ручних операцій.
Для підвищення продуктивності праці стали застосовувати спеціальніінструменти, монтажні пристосування й інші засоби механізації, але всеж основним для збільшення випуску РЕА був шлях розчленуваннятехнологічного процесу на найпростіші операції, які могли виконуватиробочі щодо низької кваліфікації.
Зі збільшенням обсягу випуски виробів радіоелектроніки промисловістьстала відчувати гостру нестачу в робочій силі. Це було викликано не тількивідсутністю незайнятого населення, але головним чином тим, що у зв'язку ззростанням освіти та загального культурного рівня населення робота, пов'язаназ виконанням найпростіших, часто одноманітних і монотонних операцій,ставала менш популярною. Спостерігалася тенденція до підвищеннякваліфікації, отримання професій, пов'язаних з управлінням складнимтехнологічним обладнанням, підвищенням ролі інтелектуальної праці.
Вирішення цієї проблеми можливе тільки за рахунок комплексної механізаціїта автоматизації виробничих процесів, при яких робочий стаєоператором складного і високопродуктивного обладнання. Це, у своючергу, зажадало докорінної перебудови сформованих технологічнихпроцесів з ручним керуванням.
З історії техніки відомі приклади, коли впровадження автоматикидозволяло здійснювати технологічні процеси, які без неї булинеможливі. Відомі й досить численні протилежні приклади,коли для успішної комплексної автоматизації технологічних процесівпотрібна їх корінна перебудова, аж до зміни основнихпринципів процесу і конструкції виробів.
Один із способів вирішення виникаючих конструкторсько-технологічнихпротиріч, отримав назву «принцип інверсії", тобто виконання чого -або навпаки. Цей принцип виявився плідним для виробництва РЕА:раніше спочатку ставили радіоелементи, а потім проводами вироблялиелектричний монтаж, тепер спочатку роблять провідники, а потім на плату зготовими провідниками розставляють транзистори, резистори та інші елементи.
Так з'явилися друковані плати (ПП), технологічні процеси виготовленняяких набагато краще пристосовані для механізації і допускають комплекснуавтоматизацію всього виробничого процесу створення РЕА (відавтоматизованого проектування до вихідного контролю готовоїпродукції).
Особливістю виробництва РЕА на сучасному етапі євикористання великої кількості стандартних елементів. Випуск цихелементів у великих кількостях і високої якості - одне з основнихвимог. Масове виробництво стандартних блоків з використанням новихелементів, уніфікація елементів створюють умови для автоматизації їхвиробництва. Висока трудомісткість складальних і монтажних робіт пояснюєтьсянаявністю великої кількості з'єднань і складності їх виконання внаслідокмалих розмірів. Найбільш трудомістким процесом у виробництві РЕА займаєконтроль операцій і готового виробу. Основним напрямом при розробціі створення друкованих плат є широке застосування автоматизованихметодів проектування з використанням ЕОМ, що значно полегшуєпроцес розробки і скорочує тривалість усього технологічногоциклу.
Виходячи з вищесказаного, можна виділити основні переваги друкованихплат:
. Збільшення щільності монтажу і можливість мікромініатюризації виробів.
. Гарантована стабільність електричних характеристик.
. Підвищена стійкість до кліматичних і механічних впливів.
. Уніфікація і стандартизація конструктивних виробів.
. Можливість комплексної автоматизації монтажно-складальних робіт.
2.2 Методи конструювання РЕА на друкованих платах
При конструюванні РЕА на друкованих платах використовують наступніметоди.
Моносхемний застосовують для нескладної РЕА. У тому випадку всяелектрична схема розташовується на одній ПП. Моносхемний метод маєобмежене застосування, тому що дуже складні ПП незручні під час налаштування таремонті РЕА.
схемно-вузловий метод застосовують при виробництві масової та серійної
РЕА. При цьому методі частина електричної схеми, що має чіткі вхідні тавихідні ланцюга (каскади УВЧ, ППЧ, блоки розгорток і т.п.), розташовується наокремій платі. Ремонтопридатність таких виробів більше. Недолік --складність системи сполучних проводів, що зв'язують окремі плати.
Функціонально-вузловий метод застосовують в РЕА з використанняммікроелектронних елементів. При цьому ПП містить провідники комутаціїфункціональних модулів в єдину схему. На одній платі можна зібрати дужескладну схему. Недолік цього методу - різке збільшення складності ПП. Уряді випадків всі провідники не можуть бути розташовані на одній і навіть обохсторонах плати. При цьому використовують багатошарові друковані плати (МПП),об'єднують в єдину конструкцію кілька шарів друкованих провідників,розділених шарами діелектрика.
Відповідно до ДСТУ розрізняють три методи виконання ПП:
. ручной;
. підлозі автоматизований;
. автоматизований;
Кращими є підлозі автоматизований, автоматизованийметоди.
2.3 Класифікація друкованих плат
Всі ПП поділяються на наступні класи.
ОПП - одностороння друкована плата.
Елементи розташовуються з одного боку плати. Характеризується високоюточністю виконуваного малюнка.
ДПП - двостороння друкована плата.
Малюнок розташовується з двох сторін, елементи з одного боку. ДПП наметалевому підставі використовуються в могутніх пристроях.
МПП - багатошарова друкована плата.
Плата складається з чергуються ізоляційних шарів з провідним малюнком.
Між шарами можуть бути чи відсутніми міжшарових з'єднання.
ГПП - гнучка друкована плата.
Має гнучке підстава, аналогічна ДПП.
ППП - дротова друкована плата.
Поєднання ДПП з провідним монтажем з ізольованих проводів.
2.4 Технологічні процеси виготовлення друкованих плат
Друковані плати є основними конструктивними одиницями будь-якоїрадіоелектронної та електронно-обчислювальної апаратури, так як друкованиймонтаж забезпечує повторюваність параметрів від зразка до зразка, даєможливість точно і просто ідентифікувати встановлені на плату елементиі забезпечує високу надійність виробів за рахунок використаннястандартних, добре відпрацьованих технологічних процесів їх виготовлення.
Перевага друкованого монтажу полягає також в компактності апаратурита зменшення її маси.
Крім того, технологія друкованого монтажу не залежить відфункціонального призначення апаратури, тобто технологія виготовлення ПП длярадіомовної апаратури, телевізійних приймачів, персональних ЕОМ,бортових обчислювальних систем літаків однакова. Тому можливімеханізація і автоматизація як технологічних процесів виготовленнясамих плат, так і процесів встановлення на них компонентів і зборкиапаратури.
Друковані плати виготовляють з сформованих під високим тискомшаруватих пластиків, до яких з одного або з двох сторін приклеюють міднуфольгу. Такий пластик складається з шарів волокнистого матеріалу, склеєнихміж собою термореактивною смолою під тиском і при підвищенійтемпературі. Матеріалом може бути діелектрична папір, просоченафенольною смолою, або склотканина з безперервними волокнами, склеєнакомпаундом на основі епоксидної смоли. За кордоном таке матеріали маютьфірмові назви, у нас же перший матеріал отримав назву
«Фольгований гетинакс», а другий - склотекстоліт ».
Матеріали на паперовій основі легше піддаються механічній обробці,однак у порівнянні з склотекстоліту вони менш стійкі до температурнихперепадів і інших зовнішніх впливів.
До друкованим провідникам застосовні ті ж способи виконання монтажу,які використовуються в звичайних конструкціях. Однак якщо при монтажіізольованим проводом можливі перетину провідників, то при друкованомумонтажі їх розміщують тільки в одній площині, а в результаті цьогонеможливо їх перетин.
Щоб у точках перетину провідників не виникали контакти,необхідно змінювати шляху прокладки (траси) провідників (рис. 1). Удеяких випадках для уникнення контактів при пересічних застосовуютьпереходи на протилежний бік за допомогою металізованих наскрізнихотворів (рис. 1, а).
При виборі форми провідників використовують один з варіантів: абозастосовують плавні лінії друкованих провідників, які забезпечуютьнайкоротші з'єднання елементів (мал. 1, а), або вичерчують малюнокдрукованих провідників у вигляді прямих ліній і прямих кутів (мал. 1, б). Цейметод характеризується тим, що місце кожної лінії заздалегідь визначаєтьсякоординатної сіткою, у вузлах якої розташовані отвори. Малюнокпровідників виходить простим. а) б)
Рис.1 Зразки друкованого монтажу: а) - з найкоротшими сполуками елементів; б) - з встановленням елементів у вузлах координатної сітки.
За стандартною технологією друковані плати виготовляють нафольгованим діелектрику комбінованим позитивним або комбінованимнегативним методом. Їх називають комбінованими тому, що в обохвипадках витравлювання малюнка друкованих провідників виробляється хімічнимспособом, а нарощування міді на провідники та контактні площадки --електрохімічним.
Комбінований позитивний метод. Послідовність основнихоперацій виготовлення ПП позитивним методом показана на рис. 2.
Рис.2 Послідовність операцій виготовлення друкованих плат комбінованим позитивним методом:
а) - заготівля з фольгированного діелектрика;б) - нанесення фоторезиста й експонування через фотошаблони;в) - прояв захисного рельєфу;г) - нанесення захисного шару і свердління отворів;д) - хімічна міднення;е) - видалення захисного шару;ж) - гальванічне осадження міді;з) - гальванічне нанесення захисного покриття;и) - видалення фоторезиста;л) - підбурювання фольги.
Заготівля з фольгированного склотекстоліту або гетинакспокривається шаром фоторезиста (рис.2, а).
Фоторезист - це високомолекулярна сполука, яка змінює своївластивості під дією ультрафіолетового випромінювання.
З одного боку, зсув спектральної чутливості вкороткохвильову область спектру - це добре, тому що дозволяє обходитисябез темного приміщення і працювати при світлі звичайних ламп розжарювання. Зіншого боку, чутливість до ультрафіолетових променів викликаєнеобхідність використання ртутних ламп в кварцовому балоні, які менезручні в експлуатації, ніж звичайні.
Під дією випромінювання відбувається фотополімеризації шару, врезультаті якої пропадає розчинність в звичайних розчинниках, томупісля проявлення на освітлених ділянках поверхні утворюється захиснийрельєф, а на затемнених - шар фоторезиста залишається без зміни і внадалі вимивається.
Експонування фоторезистом, нанесених на поверхнюфольгованого діелектрика, проводиться через фотошаблони (рис.2, б), вякому система прозорих і непрозорих ділянок утворить потрібниймалюнок провідників і контактних майданчиків. При наступному проявівидаляється частина фоторезиста і утворюється захисний рельєф, з малюнком ірозмірами, що визначаються фотошаблонів (рис.2, в). При цьому методі захиснийшар фоторезиста зберігається на пробільних ділянках, а провідники іконтактні площадки залишаються відкритими. Оскільки фотошаблони при подібномупроцесі відповідає позитивному зображенню друкованої плати (темніпровідники на світлому фоні), то і сам метод називають позитивним.
Після прояви малюнка схеми плату покривають шаром лаку для захистувід механічних ушкоджень і направляють на свердління отворів (рис.2, г).
Ця операція порушує безперервність процесу, так як сушка і задубліваніелаку займають кілька годин. Потім свердлять перехідні і монтажніотвори і проводять їх хімічну міднення (рис.2, д). Далі йдевидалення захисного шару (мал. 2, е) і гальванічне осадження міді напровідники, контактні майданчики і в отвори (мал. 2, ж).
При електролітичному нарощуванні з'єднання з катодом здійснюєтьсясуцільним шаром мідної фольги, що покриває діелектрик. Цей шар захищаєтакож поверхню діелектрика від дії електроліту.
На наступному етапі поверх мідного шару гальванічним способомнаносять захисне покриття зі сплаву олово-свинець (рис.2, з), після чого зпробільних місць видаляють захисний шар фоторезиста і підбурюють фольгу
(рис.2, і, к).
Виготовлення ПП завершується хімічною обробкою захисного покриття
(освітлення) для покращення його здатності до пайки (остаточна відмиванняі консервація).
Позитивний метод дозволяє і?? готовлять ПП з підвищеною щільністюмонтажу, наприклад, з відстанню між провідниками у вузьких місцях 0,35 -
0,5 мм, з гарними електричними параметрами і високою міцністюзчеплення провідників із основою.
Комбінований негативний метод. При негативному методі захисний шарфоторезиста наноситься на провідники та контактні площадки, томуфотошаблони має негативне зображення плати (прозорі провідники натемному тлі). Порядок операцій при цьому змінюється, але їх кількість ізагальний характер зберігаються.
Після покриття плати лаком для її захисту від механічних пошкодженьвиробляють свердління отворів і їх хімічну металізацію.
Наступною операцією є гальванічне осадження міді напровідники і отвори. Для забезпечення електричного контакту з катодомстворюють додаткові технологічні провідники (перемички) і прошиваютьотвори плати мідним дротом.
У деяких випадках застосовують спеціальні рамки та іншіпристосування, що забезпечують електричний контакт з усіма ділянками, наякі мідь повинна нарощуватися гальванічним способом.
Послідовність технологічних операцій при негативному комбінованомуметоді виготовлення друкованих плат показана на рис.3, а - к.
Основний недолік негативного методу полягає в тому, щолужні і кислі розчини, що застосовуються при металізації отворів,впливають на ділянки діелектрика, незахищені мідною фольгою, що можепризвести до погіршення електричних параметрів готової плати. У той же часнегативний метод менш трудомісткий, ніж позитивний. Тому в тих випадках,коли до плат не пред'являють підвищених вимог, застосовуютькомбінований негативний метод.
2.5 Методи виготовлення багатошарових друкованих плат
Існує три методи виготовлення багатошарових друкованих плат:
1. Металізація наскрізних отворів
Даний метод заснований на тому, що шари між собою з'єднуютьсянаскрізні, металізованими отворами.
Позитивні якості:
. простий ТП;
. висока щільність монтажу;
. велику кількість шарів.
2. Попарно пресування
Застосовується для виготовлення МПП з парною кількістю шарів.
Позитивні якості:
. висока надійність;
. простота ТП;
. допускається встановлення елементів як з штирові так і з планарними висновками.
3. Метод пошарового нарощування
Заснований на послідовному нарощуванні шарів.
Позитивні якості:
. висока надійність.
МПП виготовляють методами побудованими на типових операціях використовуванихпри виготовленні ОПП та ДПП.
Переваги МПП:
. Зменшення розмірів, збільшення щільності монтажу.
. Скорочення трудомісткості виконання монтажних операцій.
Дамо короткий опис технологічного процесу.
Заготівлі з фольгованого діелектрика відрізають з припуском 30 мм насторону. Після зняття задирок по периметру заготовок і в отворах,поверхню фольги зачищають на верстаті і знежирюють хімічно соляноїкислотою у ванні.
Малюнок схеми внутрішніх шарів виконують за допомогою сухогофоторезиста. При цьому протилежна сторона плати повинна не матимеханічних пошкоджень і подтравліванія фольги.
Базові отвори отримують висвердлюванням на універсальному верстаті з
ЧПУ. Орієнтуючись на мітки сполучення, розташовані на технологічномуполе.
Отримані заготовки збирають в пакет. Перекладаючи їх складаютьсяпрокладками зі скло, що містять до 50% термореактивною епоксидноїсмоли. Поєднання окремих шарів проводиться з базових отворів.
Пресування пакету здійснюється гарячим способом. Пристосування зпакетами верств встановлюють на плити преса, підігріті до 120 ... 130 (С.
Перший цикл пресування здійснюють при тиску 0,5 МПа івидержке15 ... 20 хвилин. Потім температуру підвищують до 150 ... 160 (С, а тиск --до 4 ... 6 МПа. При цьому тиску плата витримується з розрахунку 10 хвилин накожен міліметр товщини плати. Охолодження ведеться без зниження тиску.
Свердління отворів проводиться на універсальних верстатах з ЧПУ. Упроцесі механічної обробки плати забруднюються. Для усуненнязабруднення отвори піддають гідроабразивного впливу.
При великій кількості отворів доцільно застосовувати ультразвукову очищення. Після знежирення й очищення плату промивають в гарячій і холодній воді.
Потім виконують хімічну і гальванічну металізацію отворів.
Після цього видаляють маску.
Механічна обробка по контуру , отримання конструктивних отворіві т.д. здійснюють на універсальних, координатно-свердлильних верстатахсумісних з САПР.
Вихідний контроль здійснюється автоматизованим способом наспеціальному стенді, де відбувається перевірка працездатності плати, тобтоїї електричних параметрів. Вихідний контроль здійснюється за ГОСТ 10316 -
78.
Типовий технологічний процес представлений блок-схемою.
6. Основи безпеки виробництва друкованих плат
Обсяг апаратури на друкованих платах та їх виробництво у вітчизнянійпромисловості та за кордоном неухильно збільшується. Саме тому знаннянебезпечних і шкідливих факторів виробництва, що виникають при виготовленнідрукованих плат, є однією з неодмінних умов підготовкифахівців електронної промисловості.
До заготівельним операцій відносять розкрій заготовок, розрізкуматеріалу і виконання базових отворів і виготовлення шарів на друкованихплатах.
У великосерійному виробництві розрізку матеріалу виконують методомштампування в спеціальних штампах на ексцентрикових пресах з одночасноюпробивкою базових отворів на технологічному полі. У серійному тамалосерійному виробництві широкого поширення набули одно-імногоножевие роликові ножиці, на яких матеріал розрізається спочатку насмуги заданої ширини, а потім на заготовки. Розрізку основних ідопоміжних матеріалів (прокладочний склотканини, кабельного паперу іін), необхідних при виготовленні багатошарових друкованих плат вмалосерійному та одиничному виробництві, здійснюють за допомогою гільйотиннихножиць.
Таким чином, виконання заготівельних операцій з розкроюматеріалу пов'язане з небезпекою пошкодження рук працюючого в разіпопадання їх в зону між пуансоном і матрицею, зокрема верхнім інижнім ножем гільйотинних ножиць, при ручній подачі матеріалу.
Найбільшу небезпеку становить робота преса в автоматичномурежимі, що вимагає великої напруги, уваги та обережності працюючого,так як будь-яке уповільнення руху робочого може призвести до травматизму.
Щоб уникнути потрапляння рук робітника в небезпечну зону застосовують системудвурукого включення, при якому прес включається тільки післяодночасного натискання обома руками двох пускових кнопок.
В пресах і ножицях з ножними педалями для запобігання випадковимвключень педаль захищають або роблять запірної. Часто, крім цього, небезпечнузони біля преса захищають за допомогою фотоелементів, сигнал від якихавтоматично зупиняє прес, якщо руки робочого опинилися в небезпечнійзоні. При ручній подачі заготовок необхідно застосовувати спеціальніпристосування: пінцети, гачки і т.д.
Радикальним вирішенням питання безпеки є механізація іавтоматизація подачі і видалення заготовок з штампу, у тому числі звикористанням коштів робототехніки.
Базові отвори отримують різними методами в залежності від класудрукованих плат. На друкованих платах першого класу базові отвори отримуютьметодом штампування з одночасною вирубкою заготовок. Базові отвори назаготовках плат другого і третього класів отримують свердлінням вуніверсальних кондукторів з подальшим розгортанням. В даний час всерійному та великосерійному виробництві традиційне свердління базовихотворів по кондуктору на універсальних свердлильних верстатах поступилося місцемсвердленню на спеціалізованих верстатах. Таким чином, верстати в одномуциклі з свердлінням передбачають встановлення фіксують штифтів, щільнощо входять до просвердлений отвір і скріплюють пакет з 2-6 заготовок. Підуникнути травм при роботі на свердлильних верстатах необхідно стежити затим, щоб всі ремені, шестерні та вали, якщо вони розміщені в корпусі верстатаі доступні для дотику, мали жорсткі нерухомі огорожі.
Рухомі частини і механізми устаткування, що вимагають частого доступу дляогляду, захищаються знімними або відкриваються пристроями огорожі. Уверстатах без електричної блокування повинні бути вжиті заходи, що виключаютьможливість випадкового або помилкового їх включення під час огляду.
Щоб уникнути захоплення одягу і волосся робочого його одяг повинен бутизаправлена так, щоб не було вільних кінців; обшлаги рукавів слідзастебнути, волосся прибрати під бере.
утвориться при свердленні, різанні матеріалу заготовок друкованих платпил необхідно видаляти за допомогою промислових пилососів.
3 Елементи теорії надійності
3.1 Основні поняття і визначення
Надійність - властивість виробу (деталі, компонента, елемента, вузла ,блоку, пристрої, системи) виконувати задані функції (бутипрацездатним) протягом необхідного проміжку часу.
Надійність сучасної електронної апаратури (ЕА) значноюмірою визначається надійністю складових її компонентів, і кордонискладності електронних систем залежать в основному від досяжного рівнянадійності складових їхніх технічних засобів. Проблема забезпеченнянадійності набуває тим більше значення, чим складніше ЕА. Дозвілпротиріччя між складністю пристроїв і їх надійністю є однією знайважливіших інженерних завдань.
В основі проектування надійності ЕА лежить математична теоріянадійності, що спирається на статистичну теорію надійності. Обробкастатистичних матеріалів в області надійності призвела до накопичення великоїстатистичної інформації. Розроблено статистичні характеристики ізакономірності відмов ЕА. Теорія надійності вивчає природу і процесивиникнення відмов в технічних системах, методи боротьби з цимивідмовами, питання прогнозування стану працездатності систем.
Ймовірність безвідмовної роботи - імовірність того, що взаданому інтервалі часу не відбудеться жодної відмови.
Імовірність відмови - імовірність того, що в заданому інтервалічасу відбудеться хоча б один відмову.
Так як працездатність і відмова є несумісними подіями,то
.
(3.1)
При експериментальних дослідженнях досвідчена ймовірність безвідмовноїроботи (оцінка ймовірності) визначається із співвідношення
, де
(3.2)
- Загальна кількість виробів однакового типу при випробуванні нанадійність;
- Кількість відмовили виробів на інтервалі часу.
Диференціювання лівої і правої частин співвідношення (3.2) приводить довисловом
.
Поділивши обидві частини виразу на, одержимо
, де
(3.3)
- оцінка інтенсивності відмов вироби.
При збільшенні кількості виробів, що беруть участь у випробуванні нанадійність до рівня оцінки ймовірності та інтенсивностівідмов прагнуть до постійних істинним значенням ймовірності таінтенсивності відмов. Тому отримуємо рівняння
.
Рішення цього диференціального рівняння знаходиться інтегруванням лівої таправої частин рівняння з урахуванням того, що, маємо
або.
На практиці виконується обмеження, коли не залежить відчасу на досить великому інтервалі часу і дорівнює. Тоді
.
(3.4)
Це співвідношення встановлює зв'язок ймовірності безвідмовної роботи виробу
з інтенсивністю відмов даного виробу.
Використовуючи співвідношення (3.1) та (3.4), отримаємо
.
Визначимо щільність ймовірності відмов вироби
, (3.5)яка підпорядковується експоненціальним законом розподілу. Для будь-якогозакону розподілу відмов справедливі співвідношення
,.
Як показник надійності ЕА використовують тільки середній часбезвідмовної роботи (математичне очікування випадкової величини)
.
Для експоненціального закону розподілу відмов (3.5)
.
(3.6)
При експериментальної оцінку середній час безвідмовної роботи виробувизначається наступним чином
, де
- Час справної роботи i-го виробу,
- Кількість виробів у партії, над якою проводиться випробування.
Використовуючи співвідношення (3.6) для ймовірності безвідмовної роботи (3.4)отримаємо
.
Покладемо. Тоді, тобто на інтервалі часу відмовили
63% виробів і зберегли безвідмовність 37%.
Дисперсія часу безвідмовної роботи визначається з вираження
і при експоненційному законі розподілу відмов дорівнює
.
Звідси середньоквадратичне відхилення часу безвідмовної роботи виробубуде
.
Інтенсивність відмов будь-якого виробу визначається виразом (3.3).
Для невеликих інтервалів часу справедливі наближення,
,, Тому з (3.3) маємо
.
Ця оцінка інтенсивності відмов може бути використана при досвідченомувизначенні інтенсивності відмов. Фізично інтенсивність відмов виробіввизначає відносне число які відмовили виробів за одиницю часу.
Одиницею виміру інтенсивності відмов зазвичай є величина.
Інтенсивність відмов вироби на великому інтервалі часуописується якісної кривої (рис.4). Вона характеризується трьомаявно вираженими періодами: приробляння I, нормальної експлуатації II ізносу III.
На ділянці приробляння спостерігаються раптові пріработочниевідмови. Вони виникають внаслідок того, що частина елементів, що входять досклад виробу, є або бракованими, або мають низький рівеньнадійності. Період приробляння складає звичайно частки і одиниці відсотка відчасу нормальної експлуатації виробу.
На другій ділянці інтенсивність відмов вироби маємінімальний, приблизно постійна номінальний рівень. Для цьогоперіоду роботи вироби характерні раптові відмови, внаслідок діїряду випадкових факторів. Попередити їх наближення практичнонеможливо, тим більше, що до цього часу у виробі залишаються тількиповноцінні компоненти, термін зносу яких ще не настав.
Третій ділянка кривої характеризується збільшенням інтенсивностівідмов. На цьому інтервалі часу спостерігаються як раптові, так іпоступові відмови, пов'язані із зносом (старінням) елементів. При зносівідбувається часткове руйнування матеріалів, зміна їх фізико-хімічнихвластивостей. Період зносу завершується в точці, коли інтенсивністьвідмов вироби наблизиться до максимально допустимої для даноговироби.
При розрахунках виробів на надійність з урахуванням раптових відмов зазвичайберуть інтенсивність відмов виробів, що дорівнює, тобто розрахуноквиробляють для нормального ділянки експлуатації виробів.
Середні значення номінальної інтенсивності відмов для елементів
наведені в таблиці 1. Ці значення дані для нормальних лабораторнихумов експлуатації виробів (температура -, відносна вологість
- 60%, атмосферний тиск - 1013 гПа). У реальних умовах експлуатаціїзовнішні впливи на ЕА можуть істотно відрізнятися від нормальних.
Зміна діючих реальних інтенсивностей відмов елементіввраховується шляхом введення поправочних коефіцієнтів.
При орієнтовних оцінках надійності особливості експлуатації ЕАвраховуються наступним чином
, де
- Поправочний коефіцієнт.
завжди більше одиниці. Коефіцієнт враховує впливуна ЕА механічних факторів (вібрацій, ударних навантажень), --кліматичних (температури, вологості), - умови роботи призниженому атмосферному тиску. Значення цих коефіцієнтів длянапівпровідникової ЕА наведені в таблицях 2, 3, 4 відповідно.
При остаточному розрахунку надійності ЕА розрахункові інтенсивностівідмов елементів уточнюються з поправкою на електричні режими елементіві визначаються виразом
, де
- Поправочний коефіцієнт, що враховує температуру навколишнього середовища
і коефіцієнт електричного навантаження. Значення длярізних типів елементів наведені в таблиці 5. Величина для ітемпературі навколишнього середовища близькою до нормального може бути здійсненонижче одиниці.
Коефіцієнт навантаження елемента дорівнює
, де
Н і Нд - відповідно електричне навантаження у реальному та припустимомуномінальному (за технічними умовами) режимах. Коефіцієнт навантаження аборозраховується, або визначається експериментально, шляхом заміру режимівр?? боти для реальної ЕА.
Коефіцієнти навантажень для різних елементів ЕА знаходяться наступнимчином.
Резистори
, де
- Реальна потужність, розсіює резистором, - допустимарозсіює резистором потужність за довідником.
Конденсатори
, де
- Реальне напруга на конденсаторі, - допустима напругана конденсаторі за довідником.
Напівпровідникові діоди
,, де
- Середній робочий випрямленний струм, - випрямленний допустимийструм, - зворотне робоча напруга, - допустиме зворотненапругу.
Транзистори
,,,,,, де
, - Струми колектора і емітера;, - допустимі струмиколектора та емітера;,, - напруга колектор-база,колектор-емітер, емітер-база;,, - допустимінапруги; - потужність, розсіює транзистором; - допустимапотужність.
При визначенні надійності простої системи зазвичай вводяться следубщіеобмеження.
- Відмови, що відбуваються в системі, є незалежними.
- Відмови системи викликані відмовою елементів. При відмові будь-якого з елементів відбувається відмова системи.
Дані обмеження надійності систем без резервування при розрахункахвстановлюють математичну модель, що складається з послідовновключених елементів (рис.6), незалежно від дійсних зв'язків елементівв реальній системі.
Рис.6 Послідовна модель системи при розрахунках нанадійність
Якщо відомі ймовірності безвідмовної роботи елементів, тоймовірність безвідмовної роботи всієї системи дорівнює
.
Вважаючи у відповідності з виразом (3.4), що і --інтенсивність відмови елемента, маємо
, де
-
(3.8)сумарна інтенсивність відмов, є інтенсивність відмов системи.
Аналогічно виразом (3.6) визначається середній час безвідмовноїроботи системи
.
(3.9)
З наведених співвідношень (3.7) - (3.9) випливає:
- Чим менше інтенсивність відмов елементів системи, тим вище характеристики надійності самої системи;
- Чим менше загальна кількість елементів системи, тим краще характеристики надійності системи.
Таким чином, при конструюванні систем необхідно прагнути до більш простих систем, що складається з високонадійних елементів при заданих обмеженнях на технічні характеристики і вартість системи.
3.2 Фізична надійність елементів ЕА
Надійність резисторів. Статистичні дані показують, що обривструмопровідного шару і порушення контакту резистора - найбільш типовий видвідмови (понад 50%). Значний відсоток відмов (35-40%) відносять за рахунокперегорання струмопровідного шару. Близько 5% відмов викликаються різкимзміною величини опору (в 10-100 разів і більше). Кількістьвідмов резисторів змінюється з часом і залежить від умовзастосування, технології виробництва, якості матеріалів.
Нагрівання резистивного шару за рахунок потужності, що розсіюється на резистори вробочому режимі, і різкі зміни температури навколишнього середовища викликаютьнакопичуються незворотні зміни в резистори, що приводять до раптовоговідмови. Зниження електричної н
