● 摘要
目前对于高可靠电子产品的研究存在两个共性问题：一是如何认识产品故障的发生机理；二是如何描述产品故障的发展规律。产品的故障是内因与外因共同作用的结果，第一个问题重点揭示内因与外因耦合作用下导致产品故障的各种机理；第二个问题重点刻画在多种机理作用下产品故障的表现规律，即故障行为；只有认识了故障机理、描述了故障行为，才能有针对性地开展产品高可靠电子产品的设计分析与试验评估。本论文首先在深入理解故障行为基本概念的基础上，研究一套适用于电子产品的故障行为分析方法和流程。故障行为是产品或产品的一部分相对于它的环境、随时间表现出来的，可从外部探知的状态变化过程。电子产品故障行为分析是利用故障行为模型，分析产品在不同环境条件下的主故障机理和薄弱环节，为进行可靠性预计提供基础，同时也为设计改进提供依据。电子产品故障行为分析流程是以确定所有可能经历的环境剖面为基础，综合采用故障行为三次分析、单元故障机理分析和应力损伤分析等方法对电子产品进行故障行为分析，从而确定主故障机理和薄弱环节。其中，故障行为三次分析是依据三次设计的基本原理，通过对产品进行基本故障行为分析、考虑内因变化的故障行为分析和考虑外因变化的故障行为分析，最终得到在充分考虑产品内在结构参数和外在环境应力变化情况下，产品所有可能的故障机理、薄弱环节以及所对应的环境条件。本论文最后以某航空信号采集和控制设备为例，首先采用FMMEA技术确定设备的潜在故障机理和失效模型，之后采用故障行为三次分析方法确定设备故障行为分析条件，并采用应力损伤方法对其进行仿真分析，最终得到信号采集设备在不同环境剖面作用下的主故障机理类型以及发生次数直方图。该结果充分体现了信息采集设备在其寿命周期内所有可能发生的故障机理以及相应的失效时间，为产品的设计改进和维修策略提供依据。