• конструктивные, обеспечивающие необходимую геометрию изделий, сочленение его с другими изделиями и соединение элементов друг с другом;
• активные (рабочие области), физические процессы в которых обеспечивают функционирование изделия;
• защитные, потеря свойств которых приводит к возникновению и усилению деградационных процессов в активных элементах.
Например, в ИС можно выделить кристалл, оксид, металлизацию, внутрисхемные контакты (термокомпрессионные или ультразвуковые), проводники для соединения металлизации с выводами корпуса, корпус. Указанные элементы физической структуры выполняют различные функции: кристалл — активные, конструктивные; оксид — защитные; проводники — активные, конструктивные и т. д.
Условное разделение физической структуры на элементы позволяет: установить основные характеристики РЭСИ и определить критичные для них виды воздействий, а, следовательно, и факторы, вызывающие появление деградационных процессов; выявить элементы с наименьшей потенциальной надежностью, что обеспечивает объективность выбора номенклатуры и уровней воздействующих факторов, которые приводят к наиболее быстрому изменению определенного вида прочности (механической, электрической, тепловой). При выборе ВВФ следует помнить, что результат их совместного действия не является результатом аддитивного действия отдельных факторов и что определенные виды отказов имеют место только при совместном действии факторов. Например, возникновение короткого замыкания между близлежащими на поверхности печатной платы проводниками наиболее вероятно при наличии повышенной влажности и электрического напряжения.
На основании приведенных соображений необходимо при определении условий испытаний выбирать номенклатуру ВВФ, характерную для условий эксплуатации, чтобы обеспечить адекватность условий испытаний условиям эксплуатации. В то же время при эксплуатации, как правило, имеет место более жесткое воздействие на РЭСИ по сравнению с лабораторными или стендовыми испытаниями. Поэтому для испытаний на надежность следует выбирать значения ВВФ, превышающие характерные для нормальных условий эксплуатации РЭСИ.
При физическом подходе к определению условий испытаний РЭСИ и воздействующих на них факторов необходимо учитывать все элементы физической структуры РЭСИ, принимая во внимание деградационные процессы в них и ускоряющие эти процессы объективные факторы.
По характеру воздействующих на РЭСИ факторов можно выделить испытания с парциальным и комплексным воздействием объективных факторов. В том случае, когда РЭСИ характеризуется существенно меньшим запасом прочности (механической, электрической, тепловой), для установления его надежности применяется парциальное воздействие того фактора, который приводит к значительному снижению прочности. Если же РЭСИ несущественно различаются по запасу прочности, а смена факторов во время эксплуатации не приводит к выделению доминирующего процесса деградации, целесообразно проводить комплексное воздействие нескольких факторов. Это необходимо также в тех случаях, когда воздействие определяющего фактора совместно с другими эффективнее его одиночного воздействия.
Основные требования и содержания методики испытаний
Методика испытаний — это организационно-методический документ, обязательный к выполнению. В нем сформулированы: метод испытаний, средства и условия испытаний; порядок отбора проб; алгоритмы выполнения операций по определению одной из нескольких взаимосвязанных характеристик испытываемого изделия; формы представления и оценки точности, достоверности результатов; требования техники безопасности и охраны окружающей среды. Методика испытаний определяет процесс их проведения. Она может быть изложена в самостоятельном документе или в ПИ. Методика является также составной частью НТД (стандарты, ТУ) на изготовляемые РЭСИ.
Воспроизводимость результатов испытаний определяется качеством методики испытаний и свойствами объекта испытаний. При оценке погрешностей результатов испытаний очень важно выделить погрешности, обусловленные методикой. Поэтому основное требование к методике обеспечение максимальной эффективности процесса испытаний и минимальных погрешностей результатов. Общие требования к методике испытаний включают требования к методу испытаний, техническим средствам и условиям проведения испытаний.
Метод испытаний — совокупность правил применения определенных принципов и средств для реализации испытаний, позволяющих обеспечить проверку изделий на соответствие требованиям НТД. При выборе метода учитывают конструктивно-технологические особенности изделий, нормы контролируемых параметров и заданной точности их измерения, требования безопасности проведения испытаний.
В методах испытаний конкретных РЭСИ должно быть предусмотрено воздействие на изделия объективных факторов (прямых и косвенных) по нормам, установленным НТД. Для большинства испытаний воздействующие факторы и их значения разбивают по степеням жесткости, соответствующим различным условиям эксплуатации РЭСИ. При этом учитывается возможность возникновения в элементах физической структуры деградационных процессов или известных механизмов отказов.
Все испытания должны обеспечивать минимальные затраты при максимальном техническом эффекте. Эффективность испытаний повышается при использовании методов, в которых автоматически поддерживаются испытательные режимы. Экономический анализ испытаний показал преимущество неразрушающих методов, особенно актуальных для невосстанавливаемых ЭС, функциональная сложность, а, следовательно, и стоимость которых значительны.
При выборе методов испытаний, применяемых на различных этапах создания ЭС, необходимо учитывать, что допустимые нормы на параметры отличаются на ранних и поздних периодах жизненного цикла изделий. При этом устройства для испытаний должны быть выполнены в полном соответствии с требованиями Единой системы конструкторской документации (ЕСКД) и своевременно аттестованы. Аттестация их предусматривает определение нормированных точностных характеристик, проверку их соответствия НТД и установление пригодности к работе.
В методике испытаний предусмотрено описание следующих этапов процесса испытаний:
• проверка устройств для испытаний;
• подготовка изделий к испытаниям;
• совместная проверка устройств для испытаний и испытываемого изделия;
• регистрация результатов испытаний и данных об условиях их проведения.
Проверка устройств для испытаний и подготовка их к испытаниям имеют решающее значение для успешного проведения последних. По техническим возможностям устройства для испытаний должны соответствовать этапам жизненного цикла испытываемого изделия. При этом требования к характеристикам этих устройств повышаются по мере перехода от этапа проектирования ЭС к эксплуатации. Устройства, удовлетворительно обеспечивающие проведение испытаний на этапе проектирования, не могут быть применены на последующих этапах без учета требуемой точности измерений и заданной точности поддержания значений воздействующих факторов.
Подготовка изделий к испытаниям включает выбор параметров, характеризующих качество изделий, их внешний осмотр и измерение параметров качества. Изделия контролируют по функциональным и физическим параметрам, а также по внешним признакам. При выборе параметров, подлежащих измерениям и контролю в процессе испытаний, необходимо исходить из требований их максимальной информативности, чувствительности к воздействиям и объективной оценки качества испытываемых РЭСИ.
Совместная проверка устройств для испытания и испытываемого изделия должна показать, выполняют ли устройства свои функции при испытании изделия, не повреждаются ли устройства при возможных перегрузках в процессе испытаний, а испытываемые изделия — вследствие несогласованности их параметров с параметрами устройств для испытаний. Такая проверка имеет особенно важное значение, если устройства впервые применяют для испытания этих изделий.
При испытаниях с целью изучения деградационных процессов параметры образцов измеряют после выдержки в нормальных климатических условиях; время выдержки должно обеспечивать стабилизацию параметров. При изучении обратимых процессов выдержка образцов в нормальных условиях не рекомендуется. Измерение параметров должно производиться в одной и той же заранее установленной последовательности.
Для регистрации результатов испытаний следует вести записи в развернутой форме, давать подробное описание выполняемых регулировок, операций с переключениями, схем расположения приборов и монтажных схем. Такая запись, гарантирующая регистрацию всех входных и выходных данных с указанием единиц измерения, приведенных к одной системе, должна включать: перечень параметров, характеризующих окружающие условия (температура, влажность, запыленность); даты регистрации; сведения о лицах, проводящих испытания; описание точной конфигурации испытываемого изделия; сведения о критериях приемки или браковки в случае приемосдаточных испытаний.
Полученные в процессе испытаний закономерности изменения информативных параметров могут быть положены в основу методов прогнозирования состояния изделий в условиях эксплуатации.
Рациональный выбор ограниченного числа информативных параметров, критичных к воздействию объективных факторов, сокращает объем измерений при испытаниях, а, следовательно, и стоимость испытаний в целом. Критерием выбора информативного параметра является соответствие изменения его значений во время испытания основному процессу деградации, приводящему к отказу.
ЛИТЕРАТУРА
| Глудкин О.П. Методы и устройства испытания РЭС и ЭВС. – М.: Высш. школа., 2001 – 335 с | 2001 | |
| Испытания радиоэлектронной, электронно-вычислительной аппаратуры и испытательное оборудование/ под ред. А.И.Коробова М.: Радио и связь, 2002 – 272 с. | 2002 | |
| Млицкий В.Д., Беглария В.Х., Дубицкий Л.Г. Испытание аппаратуры и средства измерений на воздействие внешних факторов. М.: Машиностроение, 2003 – 567 с | 2003 | |
| Национальная система сертификации Республики Беларусь. Мн.: Госстандарт, 2007 | 2007 | |
| Федоров В., Сергеев Н., Кондрашин А. Контроль и испытания в проектировании и производстве радиоэлектронных средств – Техносфера, 2005. – 504с. | 2005 | |