整机产品可靠性问题分析及建议
通信产业网|2022-03-31 10:25:50
作者:郭青帅 高宏玲 翟腾来源:中国软件评测中心

■中国软件评测中心集成电路测评工程技术中心 郭青帅 高宏玲 翟腾

随着国产办公设备的大规模应用,为国产整机设备厂商提供了良好的发展机遇,极大促进了国产办公设备的技术水平提升。在此背景下,国产整机设备不断更新换代,整机企业也不断进行下一代产品的研发,形成了良性发展的大好局面。在此背景下,原有传统整机企业不断退出新产品,同时也涌现出来一大批新的整机企业或者不断有企业将办公整机产品加入到自己的新业务当中。

我国已连续11年成为世界最大的制造业国家,这就决定了我国产业种类多、办公设备面临着各式各样的办公环境。同时我国幅员辽阔,自然环境复杂多变。我国的上述特点,决定了整机设备要能够满足大多数场景使用要求。

整机产品在研制阶段会存在各方面的缺陷,与此同时,产品的安装方式、使用频次、应用场景等都会影响产品的功能及质量。生产过程中进行环境试验鉴别产品品质、确保产品质量的重要手段。

在国家提倡高质量发展的大背景下,整机办公设备可靠性在评价一款产品中所占比重不断加大,开展整理产品可靠性测试及研究具有重要意义。

对于便携式微型计算机、台式微型计算机、服务器、交换机、打印机等办公设备,在满足绝大多数应用场景的前提下,主要依据相关标准进行机械测试、温湿度测试、电磁兼容测试、电源适应能力等可靠性测试。

其中机械试验主要包括振动试验、冲击试验、运输包装件跌落实验;温湿度试验主要包括低温工作下限试验、贮存运输温度下限试验、工作温度上限试验、贮存运输温度上限试验、工作条件下的恒定湿热试验、贮存运输条件下的恒定湿热试验;电磁兼容性试验主要包括静电放电抗扰度试验、浪涌(冲击)抗扰度试验、电快速瞬变脉冲群(EFT)抗扰度试验;电源适应能力主要进行220V市电电源适应能力测试。上述试验有效保证了整机产品可靠性质量。

图1为近3年整机测试数量,图2为与之对应的近3年问题整机数量,图3为问题整机产品中具体试验失效数量。

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图1 近3年整机测试数量

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图2 近3年问题整机数量

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图3 近3年各测试项失效数统计

由上述统计结果,得到如下初步结论:整机产品机械结构导致的问题概率远低于温湿度试验以及电磁兼容试验。结合问题出现后的整改情况,进一步分析可以发现,由于产品机械结构导致的问题相对较少,在出现问题后定位容易,同时只需对存在问题结构部分进行整改即可,因此对整机产品来说,机械可靠性是较为成熟的,对于设备整体可靠性影响最小。

温湿度试验中,贮存运输条件下的恒定湿热试验是一项失效概率比较高的测试项,该试验模拟了设备存储于高温高湿的南方环境,失效原因多是由于内存条金手指氧化导致,对于该类失效,应从金手指抗氧化进行改进。

电磁兼容试验是整机类产品出现问题最多的一类测试。其中,静电放电抗扰度试验问题集中于表面金属外壳抗静电处理不满足要求,浪涌(冲击)是电磁兼容试验中出现问题最少的一项试验,主要问题集中于电源管理模块,可通过更换成熟的同类产品快速提升整机在该项试验中的弱点。

电快速瞬变脉冲群(EFT)试验是电磁兼容试验中问题主要集中的一项试验,电源线干扰模式时,电源管理模块是导致问题的一个重点,同样可通过更换成熟电源管理模块进行问题解决。此外,主板设计缺陷是导致电快速瞬变脉冲群(EFT)试验出现问题的主要原因,包括电源线模式以及信号线模式。对于这类由于主板设计缺陷产生的电磁兼容性问题,问题点定位难度大,整改周期长,花费大。

传统整机设备厂商上述试验中出现的故障相对较少,设计方案较为成熟,且出现问题后整改时间短,而新加入整机设备行列的企业,问题相对较多,且整改难度大,周期长。

后续开展整理产品可靠性测试过程中,在依据测试标准的前提下,将近尽可能细化问题颗粒度,并对已有数据进行横向及纵向分析研究,为国产整机产品高质量发展发挥应有的作用。

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责任编辑:晓燕

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