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A型石英晶振的组成

A型石英晶振结构比较简单,由底座、PCB电路板、元器件、晶体、外壳五部分组成,根据这些零部件的功能分析,可以得到A型晶振的可靠性框图, 可靠性框图见图3-4

4.22A型<b>石英晶振b>的可靠性要求

A型石英晶振的可靠性指标要求如下:

(1)石英晶振在工作n年内不发生致命故障

(2)石英晶振n年内总的工作时间不低于:t=n×365×24。

(3)石英晶振的可靠度为0.95:即Rs=0.95。

4.2.3A型<b>石英晶振b>的可靠度计算

可靠度是指产品在规定的条件和规定的时间内,能正常完成规定功能的概率,通常用R表示。根据对A型石英晶振的结构分析,可以看出A型石英<b>贴片晶振b>为串联结构,可靠度计算公式如下:

RS=R1×R2×R3×…·×Rn&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;公式(4-1)

A型石英晶振由四部分组成:底座、电路板、元器件、晶体、外壳。A型石英晶振可靠度计算公式如下:

RS=R1×R2×R3×R4×R5&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;公式(4-2)

式中:R、R2、R3、R4、R5分别代表底座、电路板、晶体、元器件、外壳的可靠度。

4.24A型石英晶振的可靠性预计

可靠性预计,顾名思义指的是对产品在规定的工作条件下进行可靠行估计也就是根据类似产品的经验数据或组成该产品的各单元的可靠性数据,对产品给定工作或非工作条件下的可靠性参数进行估算。

可靠性预计的意义主要有:

(1)为产品设计阶段的可靠性设计提供依据

(2)为产品的维护阶段提供有价值的信息。

3)站在可靠性设计的角度,筛选设计方案,寻找最佳设计方案。

(4)为改进设计方案提供理论支持。

可靠性预计的方法主要有上下限法、元件计数法、相似产品法、应力分析法评分法、故障率预计法、性能参数预计法。根据W公司实际情况,本文采用应力分析法对贴片晶振,石英晶振,石英晶体进行可靠性预计。因为A型石英晶振的主要部件的故障率均可通过供应商得到,所以本文采用应力分析法。采用GJB/Z299C-2006预计手册。故障率预计法的计算公式为:

4.2.5A型石英晶振的可靠性分配

可靠性分配指的是将整个系统的可靠性指标分配给各个组成部分,是将可靠性指标总整体到局部,从上到下进行分配的过程。可靠性分配有以下意义:将产品的整体可靠性指标进行分配,分配到产品的下级组成部分,可以使每个组成分的可靠性设计指标更加准确细致,便于可靠性设计人员进行分析。

可靠性分配方法主要有&nbsp;AGREE分配法、拉格朗日乘数法、比例分配法、评分分配法、复杂度分配法、动态规划法、重要度法、直接寻查法。

本文采用&nbsp;AGREE分配法对A型<b>石英晶体振荡器b>,贴片晶振,石英晶振进行可靠性分配, AGREE分配法将整体的每一个组成单元的复杂度和重要度纳入到可靠性分配中。&nbsp;AGREE方法的核心是:失效率的分配和整体的各个组成单元的重要度和复杂度有关,组成单

元越重要,分配的失效度就应该越高。相反,组成单元的重要度越高,分配的失效度就应该有所减少。也就是说,分配给每个组成单元的失效度是加权的,加权因子C与组成单元复杂度成正比,与组成单元的重要度成反比。

单元或子系统的复杂度的定义为单元中所含的重要零件、组件(其失效会引起单元失效)的数目Ni(i=1,2.n)与系统中重要零、组件的总数N之比,即第i个单元的复杂度为：

假定设备的寿命符合指数分布,则可靠度为:

单元或子系统的重要度的定义为该单元的失效而引起的系统失效的概率。其表示为考虑装置的重要度之后,把系统变成一个等效的串联系统,则系统的可靠度Rs可以表示为考虑装置的重要度之后,把系统变成一个等效的串联系统,则系统的可靠度Rs可以表示为：

考虑装置的重要度之后,把系统变成一个等效的串联系统,则系统的可靠度Rs可以表示：

式中：

Wi —为系统的失效率

Ki —产为单元的复杂度

对产品的设计、生产、维修等全流程进行诊断分析,通过对Z公司相关控制程序、作业指导书、作业人员的访谈、生产线实地走访、试验过程分析等途径,来分析诊断<b>贴片晶振b>,石英晶振故障原因。通过诊断,发现Z公司的可靠性设计、生产,可靠性试验等方面存在这严重不足,最后运用因果分析图从人、机、料、法、环、测等六个方面来对石英晶振故障原因进行诊断,诊断结果如图4-1。

FRACAS( Failure Report Analysis and Corrective Action Systemm),即故障报告、分析和纠正措施系统。首先通过报告产品的故障来分析故障原因,然后制定有效措施来解决可靠性问题,防止故障再次出现,与此同时,把故障原因和对应的纠正措施反馈到设计过程中,从而形成可靠性增长的良性循环。图4-2为FRACAS工作流程图。

石英晶振可靠性现状

可靠性管理是提高产品可靠性的必由之路,在很多领域有着广泛的应用,大到航空航天,小到电子信息设备,都已经应用可靠性管理来提高企业产品的可靠性。但截至目前,在<b>石英晶振b>制造领域,还没有全方位的将可靠性管理纳入企业日常管理中来。Z公司也不例外,Z公司目前主要按照ISO9001质量管理体系的要求来对石英晶振产品的质量进行管理,虽然公司的管理水平比较先进,但如果要从根本上改善石英晶振产品的可靠性,就要将可靠性管理纳入公司管理中来。目前,A型石英晶振产品占到公司晶振销量的20%左右,是公司的主推产品,&nbsp;该型石英<b>贴片晶振b>的设计也已经很成熟了,但A型石英晶振可靠性仍然存在着很多问题,退换货给公司形象带来负面影响。针对这种现象的出现,本文将以A型石英晶振为例,首先对A型石英晶振产品进行&nbsp;FMECA分析,其次运用模糊FMECA综合评判来量化FMEA的分析结果,并在定量分析的基础上建立模糊CA模型,计算各故障模式的综合危害度等级,并以此为根据对故障模式进行排序,以便判定进行改进措施的优先权,保证系统可靠性工作的效率,最后结合公司实际情况,诊断出产品可靠性不高的原因,尽可能的来帮助企业解决石英晶振的可靠性问题。

3.3A型石英晶振&nbsp;FMECA分析

本文采用故障模式、影响及危害性分析( FMECA)来分析A型石英晶振的故障模式、故障影响以及故障所带来的危害性,试图通过&nbsp;FMECA来找出A型石英晶振,贴片晶振,<b>石英晶体振荡器b>可靠性管理上存在的问题,并针对这些问题运用可靠性管理方法来解决,最终达到提高晶振可靠性的目的。

下面对A型石英晶振进行故障模式、影响及危害性分析:

1.定义产品

石英晶振的功能:石英晶振作为一种高精度的频率源器件,主要作用是输出高精确,高稳定的频率。石英晶振由五部分组成:底座、PCB电路板、晶体元器件和外壳五部分组成。本文按照石英晶振_PCB板一元器件的层次来对石英晶振进行&nbsp;FMECA分析,石英晶振的最高约定层次为石英晶振,最低约定层次为元器件。

2.故障严酷度(S)的划分

故障严酷度划分如下:

I类(灾难性的):晶振无输出的故障

Ⅱ类(致命的):晶振输出幅度小的故障

Ⅲ类(临界的):晶振输出有杂波的故障

IV类(轻度的):晶振相噪不良的故障

3.可靠性框图

石英晶振构造比较简单,<b>石英晶振,贴片晶振b>可靠性框图如图3-4所示

4.故障模式分析

以2015年A型石英晶振故障模式数据为依据,A型石英晶振的故障模式按部件类别可以分为底座、PCB电路板、元器件、晶体和外壳这五个类别。根据A型晶振产品故障统计来确定发生度O,得到A型石英晶振故障发生度如表3-2

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1.质量与可靠性

众所周知,质量是产品的生命,因此,人们十分重视产品的质量。为了全面刻画产品质量,人们从不同侧面提出了众多质量指标,这些质量指标形成了石英<b>贴片晶振b>产品质量指标体系。按照产品质量指标的属性对其进行分类,这些质量指标可分为性能指标、可靠性指标、安全性指标、适应性指标和经济性指标等,如电视机有很多表示图像清晰.石英晶振产品的可靠性指标反映了产品保持其性能指标的能力.如在电视机出厂时其各项性能指标检验是合格的,那么,3000小时后电视机是否仍保持出厂时各项性能指标呢,这是用户十分关心的问题,为了说明产品保持其性能指标的能力,就必须向用户提供有关该石英晶振,贴片晶振产品的可靠性指标,如平均寿命、可靠度等。

由此可见,可靠性也是产品质量指标的一个重要方面,他强调的是产品的质量指标和时间发展之间的关系,人们在使用产品时,使用石英晶振,<b>石英晶体振荡器b>产品的次数不是一定的这就要求了与时间有关的质量指标,也就是可靠性达到人们的需求,质量与可靠性水平俱佳的产品才是真正的好产品。因此,质量与可靠性是相辅相成的,缺一不可的。

2.质量管理与可靠性管理

很多企业认为分不清质量管理与可靠性管理的区别,他们认为可靠性管理就是质量管理,可靠性管理应有质量部门来负责,其他部门没有可靠性管理的责任,&nbsp;这样的认识是错误的。

目前很多企业都对质量管理非常的重视,认识到了质量管理的重要性,也运用可很多质量管理方法来保证产品的质量,大部分企业都通过了ISO9001质量管理体系认证,企业的质量管理水平也都比较高。可以说,绝大部分行业,只要质量管理水平提上去了,就可以满足企业发展的需要。但在某些领域,比如航空航天、卫星通讯、无线电传输、军事装备制造等领域,仅仅依靠质量管理是不够的。如果想达到对石英晶振,贴片晶振产品可靠性要求,那么一定要运用可靠性管理来帮助企业来提升产品的可靠性。

质量管理与可靠性管理既有联系又有区别,在企业进行可靠性管理之前,&nbsp;定要分清楚质量管理与可靠性管理之间的区别,可靠性可以看作是质量特性中的个重要指标。可靠性管理可以当作质量管理的深层次的管理活动,它有着很多不同于质量管理的特点。质量管理相对侧重于<b>石英晶振b>,贴片晶振的生产阶段,强调对产品的生产过程的质量控制。而可靠性管理是对产品实现全阶段的可靠性管理,在设计阶段强调可靠性预计、可靠性分配等预测可靠性的方法,在生产阶段则在质量控制

基础上进行进一步的可靠性要求,在维护阶段也要保证石英晶振,贴片晶振产品可靠性的实现,质量管理与可靠性管理的区别联系如表2-1。

表2-1质量管理与可靠性管理的区别联系

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在第二次大战期间,战争进行得十分惨烈,众多军事装备发挥了巨大作用,&nbsp;战斗机、火箭炮、坦克、各种电子信息设备应用于战场,提高了军队的战斗力。但是,这些先进装备可靠性不稳定,出现各种问题,军方对这些装备的可靠性提出不满,德国科学家最早提出了可靠性的相关理论,在研制V1火箭的过程中,&nbsp;就提出了可靠性乘积理论。

20世纪50年代,为了提高军事装备的可靠性,美国投入了巨大的资源对可靠性理论进行研究。在这期间,美国成立了著名的“电子设备可靠性顾问委员会” ( Advisory Group on Reliability of Electronic Equipment, AGREE)。这是一个专门从事可靠性研究的组织。1957年6月4日, AGREE发布了《军用电子设备可靠性报告》,报告提出了可靠性是可建立、可分配的,这份报告为可靠性的发展奠定了基础。与此同时扌,另一个超级大国苏联为了保证本国航空航天的可靠性,也开始对可靠性理论进行研究。在这一阶段,很多国家大力开展了可靠性理论的研究日本是其中对可靠性研究比较先进的国家,他们认为可靠性理论可以提高本国企业的竞争力。1958年,日本成立“可靠性研究委员会”,专门对可靠性理论进行研究。

20世纪60年代,美国的科技水平已经领先世界,特别是航空航天事业,进入迅速发展的时期,为了保证航天事业的可靠性,美国国家航空航天管理局NASA)开始运用可靠性理论对航天器进行设计和研究。

20世纪80年代,信息技术蓬勃发展,计算机逐渐应用于各种研宄领域中可靠性研究理论也开始运用计算机技术(其中起关键作用的不乏<b>石英晶振b>),计算机的应用,进一步加速了可靠性理论的发展。可靠性的发展方向也在改变,逐渐向更加深层的领域发展,可靠性的地位也在不断提高,已经与费用工期处于基本相同的位置,与此同时可靠性管理的制度化也在不断加强。

21世纪以来,可靠性研究工作对象由电子产品,电子零件,石英<b>贴片晶振b>,向非电子产品,由硬件向软件,由工作状态向储存状态等领域扩展。可靠性工作的开展促进了与之密切相关的装备可用性、保障性、综合技术保障等特性以及效能费用分析的研究。

2.12可靠性定义

人们通常将可靠性理解为石英晶振,<b>石英晶体振荡器b>产品在正常的使用条件下,它是否会出现故障,是否稳定。在国家标准GB/T3187-1994中,对可靠性有明确的定义,把可靠性定义为:“产品在规定条件下和规定时间内,完成规定功能的能力。”。通过对可靠性定义的理解,可以看出.

1.“规定条件”是可靠性定义的一个重要要求,产品使用的条件不是任意的。可靠性也应实在规定的使用条件下,比如固定的温度、湿度等环境条件,在比如固定的振动条件下、储存方法以及使用方法等都是属于“规定条件”的范畴。

2.“规定日时间”也是可靠性定义的要求,产品的可靠性随着时间的流逝不可能保持不变的,时间越久,产品的可靠性也就越低,因此“规定时间”与可靠性要求密不可分。根据产品性质的不同,可靠性对应的时间指标也不尽相同。可靠性里讲的时间是广义的,“规定的时间”也可以指产品使用周期、次数等,对于汽车行业来说,里程也可以说是广义的时间范畴。

3.“规定功能”是另一个重要的可靠性指标,“规定功能”指的是产品应具备的技术指标。不同产品的技术指标是不同的,要想分析产品的可靠性,就先要把握好产品的技术指标,也就是“规定功能”。

在可靠性设计方面,可靠性有基本可靠性和任务可靠性两个分类。任务可靠性指的是产品出现故障后给工作任务造成的影响,也就是完成“规定功能”的能力,任务可靠性通常用致命性故障间隔任务时间&nbsp;MTBCF( Mission time between Critical failure)和任务可靠度MR( Mission Reliability来评价。基本可靠性指的是产品在没有保障的情况下的正常工作的能力,衡量基本可靠性的很重要的一个参数就是平均故障间隔时间MTBF( Mean Time Between Failure)。

在可靠性应用方面,可靠性有固定可靠性和使用可靠性两种分类。使用可靠性指的是<b>石英贴片晶振b>产品在具体的使用过程中,在一定的使用环境下,对产品的设计,制造,&nbsp;维护等方面综合的评价。而固有可靠性顾名思义指的是产品本身所具有的可靠性水平,是对产品设计和制造水平的把握。

2.1.3可靠性管理定义

实现产品规定的可靠性可以从设计层面入手,也可以从生产方面入手,当然通过管理也能保证产品可靠性。在产品的可靠性上,设计人员对产品的设计水平接影响着产品可靠性,设计阶段是产品可靠性能否过关的第一个条件。生产是保证产品可靠性的第二个阶段,生产工艺水平的高低对产品的可靠性影响很大除了产品的设计、生产工艺外,可靠性工作最重要的一个方面就是可靠性管理,&nbsp;可靠性管理水平的高低对产品可靠性的水平至关重要。

可靠性管理指的是为实现规定的产品可靠性所进行的各项管理活动的总称可靠性管理着眼于科学系统的管理方法,它应用一套完善、科学的管理方法来实现可靠管理活动高效有序的开展,可靠性管理试图利用尽可能有限的资源来发挥最大的作用,以满足产品规定的可靠性。可靠性管理是为了实现石英晶振,<b>有源晶振b>,石英晶体振荡器等产品规定的可靠性所采取的所有措施的总和。

可靠性管理一般包括以下几个方面:制定相关可靠性规划;设计可靠性管理且织;明确组织各部门职能;建立可靠性保证管理系统;检查各组织可靠性工作开展情况;维护可靠性管理系统;

产品的可靠性不是石英晶振产品实现的一个阶段所决定的,它是由产品实现的全流程决定的,产品的设计、生产、维护都直接影响到了产品的可靠性。正因如此,&nbsp;可靠性管理才显得如此重要,可靠性管理的职能就是管理好产品实现的设计、生产、维护等全过程的可靠性工作,最终实现产品规定的可靠性。因为可靠性管理涉及到产品实现的全流程中,所以可靠性管理涉及的人员基本包括了企业所有人员,其中比较重要的人员有:设计人员、采购人员、生产人员、质量管理人员以及工程维护人员等。

可靠性管理的意义主要有以下三点：

1.可靠性管理是科技发展的需要

随着科学技术的发展,高可靠性的石英<b>贴片晶振b>产品是开展各种高精尖行业的需要,比如航空航天技术,现代大数据云计算业务。这些行业设备是不能出现任何问题的旦出现问题,轻则导致经济损失,重则危害人员的生命安全,为了满足产品的高可靠性,企业必须将可靠性管理纳入日常管理中。

2.可靠性管理可以给企业带来巨大经济效益

可靠性管理不到位,将影响产品的可靠性。产品的可靠性出现问题,短期来看,因为产品的维修,退换货,返工等等都将增加企业的运营成本,给企业带来损失,从长远看,产品出现可靠性问题,将给企业带来负面影响,进而影响顾客的使用热情,这种影响给公司带了的经济损失是无法估量的,因此可靠性管理可以给企业带来巨大经济效益。

3.可靠性管理可以提高企业的竞争力

良好的企业形象对企业的发展至关重要,企业形象的好坏主要由产品的可靠性水平决定的,产品的可靠性直接影响顾客对企业的印象。可靠性管理可以提高产品的可靠性,可靠性的增长就可以提高企业的形象,最终提高企业的竞争力所以说可靠性管理可以提高企业的竞争力。

晶振广泛应用于生活中的各种机械智能化的产品中,那么装机过程中,若遇到<b>贴片晶振b>,贴片晶振在如何安装,才不会导致晶振的损坏以及电路板的正常使用呢？

随着科技的发展,贴片晶振向尺寸小、重量轻的方向发展,还能进行高密度组装,使电子设备小型化、轻量化和薄型化,也不愧现在人们都追求超薄超轻巧.以下为CEOB2B晶振平台所提供的两脚贴片晶振的手工焊接方操作.

1,在凿子形(扁铲形)或刀口烙铁头处加适量的焊锡；用细毛笔蘸助焊剂或用助焊笔在两端焊盘上涂少量助焊剂,并在焊盘上镀上焊锡；一只手用镊子夹持贴片<b>石英晶振b>,居中贴放在相应的焊盘上,对准后不要移动；另一只手拿起烙铁加热其中一个焊盘大约2秒左右,撤离烙铁；然后用同样的方法加热另一端焊盘大约2秒左右.注意焊接过程中保持<b>贴片晶振b>始终紧贴焊盘放正,避免晶振一端翘起或焊歪.如果焊盘上的焊锡不足,可以一手拿烙铁一手拿焊锡丝进行补焊,时间1秒左右.

2,先在焊盘上镀上适量的焊锡；热风枪使用小嘴喷头,温度调到200℃～300℃,风速调至1～2挡,当温度和风速稳定后,一只手用镊子夹住元器件放置到焊接的位置上,注意要放正.另一只手拿稳热风枪,使喷头离待拆元器件保持垂直,距离1cm～3cm,均匀加热,待贴片石英晶振周围焊锡熔化后移走热风枪,焊锡冷却后移走镊子.工厂使用贴片晶振一般采取自动贴片机进行自动贴装,当然部分工厂也是手工焊接的.焊接时我们要注意几个问题

1,一般情况下烙铁头温度控制在300℃左右,热风枪控制在200℃～400℃；

2,焊接时不允许直接加热贴片<b>石英晶振b>引脚的脚跟以上部位,以免损坏晶振内部电容；

3,需要使用∮0.3mm～∮0.5mm的焊锡丝；烙铁头始终保持光滑,无钩、无刺；烙铁头不得重触焊盘,不要反复长时间在一焊盘加热,常规晶振的工作温度一般在-40—+85℃.&nbsp;