為什么電子產(chǎn)品要做可靠性試驗(yàn)？可靠性檢測(cè)的具體內(nèi)容

目錄

電子產(chǎn)品開發(fā)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，一般來(lái)說(shuō)為了評(píng)價(jià)分析電子產(chǎn)品可靠性而進(jìn)行的試驗(yàn)稱為可靠性試驗(yàn)，是為預(yù)測(cè)從產(chǎn)品出廠到其使用壽命結(jié)束期間的質(zhì)量情況，選定與市場(chǎng)環(huán)境相似度較高的環(huán)境應(yīng)力后，設(shè)定環(huán)境應(yīng)力程度與施加的時(shí)間，主要目的是盡可能在短時(shí)間內(nèi)，正確評(píng)估產(chǎn)品可靠性。影響電子產(chǎn)品可靠性的因素很多，包括自然環(huán)境、機(jī)械環(huán)境和電磁環(huán)境等?？煽啃栽O(shè)計(jì)工作就是圍繞這些環(huán)境因素，在設(shè)計(jì)和制造中采取相應(yīng)措施，以提高產(chǎn)品的防護(hù)能力和適用性，進(jìn)而保證電子產(chǎn)品的質(zhì)量，提升電子產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

一、現(xiàn)代電子產(chǎn)品的特點(diǎn)

電子產(chǎn)品是指利用電子技術(shù)制造出來(lái)的以電能為工作基礎(chǔ)的相關(guān)產(chǎn)品，包括電力/電氣設(shè)備和微電子儀器、設(shè)備和系統(tǒng)等。電子產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于國(guó)防、國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門及人民生活的各個(gè)領(lǐng)域。

早期的電子產(chǎn)品主要以電子管為基礎(chǔ)元件進(jìn)行制造，功能比較簡(jiǎn)單，電路和結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，制造難度不大。伴隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、新工藝和新材料的應(yīng)用，以及超小型化元器件和中大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的研制和推廣，電子產(chǎn)品在電路上和結(jié)構(gòu)上發(fā)生了巨大的變化，小型化、超小型化、微型化結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，使得一些傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法逐漸被機(jī)電結(jié)合、光電結(jié)合等新技術(shù)所取代。

隨著產(chǎn)品性能的不斷增強(qiáng)、復(fù)雜程度的不斷提高和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，電子產(chǎn)品的可靠性要求日益提高，特別是在軍用、通信、生命醫(yī)療和航空/航天等領(lǐng)域，電子產(chǎn)品的可靠性已成為衡量電子產(chǎn)品使用性能的重要指標(biāo)。

與早期的電子產(chǎn)品相比，現(xiàn)代電子產(chǎn)品具有以下特點(diǎn)。

（1）產(chǎn)品組成更復(fù)雜，組裝密度更大

早期的電子產(chǎn)品通常由少量電子管及分立元件通過(guò)簡(jiǎn)單連接搭建而成，功能單一?，F(xiàn)代電子產(chǎn)品通常具有多種功能，產(chǎn)品組成更復(fù)雜，元器件、零部件數(shù)量更多，同時(shí)產(chǎn)品的體積和質(zhì)量更小，因此組裝密度更大。尤其是超大規(guī)模集成電路及其衍生的各種功能模塊的出現(xiàn)，使電子產(chǎn)品的組裝密度較過(guò)去大幅提高。

（2）設(shè)備使用范圍廣，所處工作環(huán)境復(fù)雜

隨著應(yīng)用場(chǎng)合的不斷拓展，電子產(chǎn)品需要適應(yīng)的工作環(huán)境的范圍不斷擴(kuò)大?，F(xiàn)代電子產(chǎn)品往往要在惡劣而苛刻的環(huán)境下工作，如地質(zhì)鉆探、海上作業(yè)、南極科考、深空探測(cè)等。此時(shí)產(chǎn)品需要承受高溫、低溫和巨大溫差變化，高濕度和低氣壓，強(qiáng)烈的沖擊和振動(dòng)，外界的電磁干擾與宇宙射線輻射等。這些都會(huì)對(duì)電子產(chǎn)品的正常工作產(chǎn)生影響。

（3）設(shè)備可靠性要求高、壽命長(zhǎng)

早期電子產(chǎn)品由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能單一、所用元器件數(shù)量少，往往不容易出現(xiàn)使用問題，而且即使偶爾出現(xiàn)故障，維修起來(lái)也相對(duì)容易。而現(xiàn)代電子產(chǎn)品復(fù)雜程度、精密性更高，元器件數(shù)量更多，如果出現(xiàn)故障，維修的難度和代價(jià)將大幅提升，因此要求具有更高的可靠性和足夠長(zhǎng)的工作壽命，而可靠性低的電子產(chǎn)品將失去使用價(jià)值。為獲得高可靠性電子產(chǎn)品，不僅要求所使用的元器件質(zhì)量等級(jí)更高，在電路設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也要做出更大的努力。

（4）產(chǎn)品要求高精度、多功能和自動(dòng)化

現(xiàn)代電子產(chǎn)品往往要求高精度、多功能和自動(dòng)化，有的還引入了智能控制單元，因而其控制系統(tǒng)更為復(fù)雜。精密機(jī)械廣泛地應(yīng)用于電子產(chǎn)品是現(xiàn)代電子設(shè)備的另一大特點(diǎn)。自控技術(shù)、遙控遙測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)和精密機(jī)械的緊密結(jié)合，智能化的人機(jī)交互，使電子產(chǎn)品的精度和自動(dòng)化程度達(dá)到了相當(dāng)高的水平。

上述電子產(chǎn)品的特點(diǎn)，只是對(duì)整體而言，具體到某種產(chǎn)品又各具特點(diǎn)。當(dāng)代電子產(chǎn)品具有上述特點(diǎn)，對(duì)電路設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求更高，設(shè)計(jì)、生產(chǎn)人員只有充分了解這些特點(diǎn)，才能研制出滿足使用要求的現(xiàn)代電子產(chǎn)品。

二、電子產(chǎn)品的可靠性要求

可靠性是產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要方面，通常所說(shuō)的產(chǎn)品質(zhì)量好包含兩層意思：一是達(dá)到預(yù)期的技術(shù)指標(biāo)，二是在使用中很可靠?？煽啃灾苯雨P(guān)乎產(chǎn)品的使用性能，影響著客戶體驗(yàn)和滿意度，在軍工、導(dǎo)航、通信及航空/航天等領(lǐng)域，可靠性是用戶最為關(guān)注的核心指標(biāo)之一。

評(píng)價(jià)一個(gè)電子產(chǎn)品，一是看功能是否先進(jìn)、外觀是否美觀，這屬于產(chǎn)品的電路及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題；二是看能否以高效率、低成本的方式制造出來(lái)，這屬于產(chǎn)品的可制造性問題；三是看質(zhì)量是否穩(wěn)定、產(chǎn)品是否可靠，這屬于產(chǎn)品的使用性問題。其中，電路和結(jié)構(gòu)決定了電子產(chǎn)品的功能、外觀和性能指標(biāo)，是設(shè)計(jì)師關(guān)注的核心問題；產(chǎn)品的可制造性決定了設(shè)計(jì)方案能否以高效率、低成本的方式轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品，是制造廠家關(guān)注的重點(diǎn)；而產(chǎn)品的可靠性決定了產(chǎn)品能否在各種條件下經(jīng)久耐用，是用戶關(guān)注的問題，代表了產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平，也是企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要體現(xiàn)。

隨著材料技術(shù)、元器件技術(shù)和電子學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品的功能越來(lái)越復(fù)雜、集成度越來(lái)越高，對(duì)電子產(chǎn)品的可靠性也提出了更高的要求。提高產(chǎn)品的可靠性，使其發(fā)揮最佳性能，是提升一個(gè)電子產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)鍵因素，也直接影響著最終用戶的評(píng)價(jià)。電子產(chǎn)品的可靠性提升是一個(gè)極其重要且具備極大挑戰(zhàn)的工作，從某種意義上說(shuō)，提高了產(chǎn)品的可靠性也就提高了產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力，科技進(jìn)步的體現(xiàn)就是產(chǎn)品質(zhì)量的升級(jí)及可靠性的提高。

三、電子產(chǎn)品可靠性簡(jiǎn)介

1.可靠性的概念

GJB450中對(duì)可靠性的定義是：系統(tǒng)、機(jī)械設(shè)備或零部件，在規(guī)定的工作條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力?？煽慷仍谲娪脴?biāo)準(zhǔn)中也有相關(guān)釋義，即在規(guī)定的條件和時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率，它是衡量可靠性水平高低的一個(gè)重要指標(biāo)。

可靠性的概念包含以下三層含義。

（1）產(chǎn)品的可靠性以“規(guī)定的工作條件”為前提: 

所謂“規(guī)定的工作條件”是指在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)品使用時(shí)的應(yīng)力條件、環(huán)境條件和儲(chǔ)存條件等。規(guī)定的條件不同，產(chǎn)品的可靠性也不同。例如，一般半導(dǎo)體元器件使用時(shí)的輸出功率越小其可靠性越高。又如，同一臺(tái)電子設(shè)備在不同使用環(huán)境下，可靠性可能相差很大，環(huán)境條件越惡劣，設(shè)備的可靠性越低。

（2）產(chǎn)品的可靠性與“規(guī)定的時(shí)間”密切相關(guān)

一般說(shuō)來(lái)，產(chǎn)品經(jīng)過(guò)老化時(shí)間后，有一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定使用期，以后，隨著時(shí)間的推移，穩(wěn)定性逐漸下降，可靠性降低。使用時(shí)間越長(zhǎng)，可靠性越低。

（3）產(chǎn)品的可靠性用完成“規(guī)定功能”來(lái)衡量

這里的“功能”是指產(chǎn)品的全部功能，而不是其中一部分功能。產(chǎn)品只有完成全部規(guī)定功能，才被認(rèn)為是可靠的。

2.可靠性的分類

可靠性的形成和評(píng)估和多方面因素有關(guān)，既取決于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造過(guò)程，又受環(huán)境及使用條件等影響。

可靠性主要可分為以下三種：

（1）固有可靠性

固有可靠性是指產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造時(shí)內(nèi)在的可靠性。對(duì)于元器件產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，原料品質(zhì)、制造工藝、工作參數(shù)等均會(huì)影響其固有可靠性。而對(duì)電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，固有屬性則受產(chǎn)品的復(fù)雜程度、電路和元器件的選擇與使用、元器件的工作參數(shù)及可靠性及機(jī)械結(jié)構(gòu)和制造工藝等因素的影響?？傮w而言，電路及結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，所用的元器件越多，制造工序越多，則產(chǎn)品的固有可靠性越低。

（2）使用可靠性

使用可靠性是指使用和維護(hù)人員對(duì)產(chǎn)品可靠性的影響。它包括使用與維護(hù)的程序是否正確、設(shè)備選用是否合理、操作方法是否得當(dāng)及其他人為因素。使用可靠性在很大程度上取決于使用設(shè)備的人。熟練而正確的操作、及時(shí)的維護(hù)和保養(yǎng)都能顯著提高產(chǎn)品的使用可靠性。使用可靠性與人機(jī)工程的設(shè)計(jì)有直接關(guān)系。

（3）環(huán)境適應(yīng)性

環(huán)境適應(yīng)性是指產(chǎn)品所處的環(huán)境條件對(duì)可靠性的影響，包括自然環(huán)境、機(jī)械環(huán)境和電磁環(huán)境等，提高設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性，主要是對(duì)設(shè)備采取各種有效的防護(hù)措施。

四、影響電子產(chǎn)品可靠性的主要因素

一般來(lái)說(shuō)，電子產(chǎn)品的可靠性與壽命有關(guān)。電子元器件的平均壽命越長(zhǎng)，電子產(chǎn)品的可靠性往往越高。但可靠性與壽命又不是同一個(gè)概念，電子產(chǎn)品的可靠性高，不一定壽命就長(zhǎng)，壽命長(zhǎng)其可靠性也不一定高，這都與使用要求有關(guān)。

影響電子產(chǎn)品可靠性的要素主要包括以下幾個(gè)：

（1）自然環(huán)境

電子元器件在工作中受環(huán)境因素影響較大，如溫度、濕度、鹽霧、氣壓、海拔高度、大氣污染顆粒等都會(huì)對(duì)電子元器件的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響，使其電氣性能下降，甚至損傷元器件，從而引發(fā)故障。

（2）機(jī)械結(jié)構(gòu)

電子產(chǎn)品的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要滿足使用工況的要求，強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng)或碰撞會(huì)使設(shè)備產(chǎn)生機(jī)械結(jié)構(gòu)的損傷變形，甚至導(dǎo)致電子元器件的物理?yè)p傷或失效，致使電子產(chǎn)品無(wú)法正常運(yùn)行。

（3）電磁環(huán)境

環(huán)境中的電磁波無(wú)處不在，電子產(chǎn)品在運(yùn)行中，無(wú)時(shí)無(wú)刻不與空間中的電磁信號(hào)進(jìn)行接觸。在電磁信號(hào)的影響下，電子電路的噪聲會(huì)變大，穩(wěn)定性會(huì)變差，如果干擾嚴(yán)重，甚至?xí)?dǎo)致設(shè)備運(yùn)行故障，或危及人身安全。

（4）組裝工藝

除元器件品質(zhì)及設(shè)計(jì)因素外，制造過(guò)程也會(huì)直接影響產(chǎn)品的可靠性，組裝工藝的不同會(huì)直接影響連接牢固度、密封性、耐環(huán)境腐蝕能力等，進(jìn)而影響電子產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。

事實(shí)上，除使用可靠性外，電子產(chǎn)品的固有可靠性和環(huán)境適應(yīng)性，都是由設(shè)計(jì)、制造過(guò)程決定的，也就是說(shuō)，電子產(chǎn)品制造出來(lái)后，電子產(chǎn)品的主要可靠性指標(biāo)已經(jīng)固定不變了，外部環(huán)境只是對(duì)可靠性的一種考驗(yàn)，因此，提高電子產(chǎn)品可靠性的關(guān)鍵在于提高設(shè)計(jì)和制造水平。

五、提高電子產(chǎn)品可靠性的主要措施

提高電子產(chǎn)品可靠性主要是指提高其固有可靠性，入手點(diǎn)在于源頭設(shè)計(jì)和制造過(guò)程，主要措施需根據(jù)影響可靠性的相關(guān)因素制定，包括元器件的品質(zhì)選擇、結(jié)構(gòu)及電路的設(shè)計(jì)、組裝工藝的選擇等方面。

1.可靠性設(shè)計(jì)

提高產(chǎn)品可靠性的措施，在設(shè)計(jì)層面主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）可靠性預(yù)計(jì)

可靠性預(yù)計(jì)屬于設(shè)計(jì)層面的措施，是指針對(duì)產(chǎn)品的可靠性要求，在總體設(shè)計(jì)階段對(duì)可靠性指標(biāo)進(jìn)行預(yù)先分解和評(píng)估，從而可為后續(xù)設(shè)計(jì)工作的順利開展打下基礎(chǔ)。

進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)，應(yīng)注意以下要求。

① 應(yīng)根據(jù)所選用的電路形式、可靠性結(jié)構(gòu)模型、元器件、工作環(huán)境及以前積累的數(shù)據(jù)，對(duì)電子產(chǎn)品的可靠性進(jìn)行預(yù)計(jì)分析，以便提前采取措施，對(duì)這類產(chǎn)品在未來(lái)應(yīng)用中可能發(fā)生的故障進(jìn)行科學(xué)應(yīng)對(duì)。

② 設(shè)計(jì)人員應(yīng)給予電子產(chǎn)品可靠性預(yù)計(jì)足夠的重視，并將相應(yīng)的預(yù)計(jì)分析工作落實(shí)到位，確保這類產(chǎn)品可靠性預(yù)計(jì)的有效性。

（2）電子元器件的合理選用

對(duì)于電子產(chǎn)品而言，元器件的可靠性水平?jīng)Q定了整機(jī)的可靠性程度。電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)工作的開展中，需要重視實(shí)踐中與之相關(guān)的電子元器件的合理選用，從而滿足其可靠性設(shè)計(jì)要求。

電子元器件選用應(yīng)注意以下要求。

① 應(yīng)綜合考慮電路性能、運(yùn)行環(huán)境、成本控制等要素，選擇滿足使用要求且性價(jià)比良好的電子元器件，為電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)方案的形成提供支持。

② 在電子元器件的選用過(guò)程中，需要對(duì)不同類型的元器件進(jìn)行對(duì)比分析，確定電子產(chǎn)品所需的最佳電子元器件。

③ 應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中選用電子元器件的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行科學(xué)評(píng)估，以確保這類元器件在電子產(chǎn)品應(yīng)用中有良好的適用性。

④ 元器件降額使用。元器件選型過(guò)程中，通常將電子元器件的工作應(yīng)力適度降低，低于規(guī)定的額定值，從而降低元器件的基本故障率?！敖殿~設(shè)計(jì)”是降低基本故障率的常用手段，在最佳降額范圍內(nèi)，采取Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)降額等級(jí)，可實(shí)現(xiàn)可靠性提高和成本控制的最優(yōu)方案。

（3）熱設(shè)計(jì)

現(xiàn)代電子產(chǎn)品中元器件密度不斷增大，元器件之間通過(guò)傳導(dǎo)、輻射和對(duì)流產(chǎn)生大量的熱耦合，熱應(yīng)力成為影響電子產(chǎn)品可靠性的重要因素之一。因此，需要對(duì)電子產(chǎn)品進(jìn)行合理的熱設(shè)計(jì)，以確保在其設(shè)計(jì)方案作用下的電子產(chǎn)品能夠處于良好的應(yīng)用模式。

熱設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下要求。

① 電子產(chǎn)品熱設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)使用要求，單獨(dú)或綜合采用散熱、加裝散熱器和制冷三種基本技術(shù)手段，以獲得理想的熱設(shè)計(jì)方案，最大限度地滿足電子產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)要求。

② 在電子產(chǎn)品的熱設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要設(shè)計(jì)人員結(jié)合實(shí)際情況，合理使用對(duì)流散熱方式、傳導(dǎo)散熱方式和利用熱輻射特性方式，使這些方式作用下的電子產(chǎn)品能夠保持良好的散熱狀況。這樣有利于增強(qiáng)電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)的效果，使其在最終的設(shè)計(jì)方案應(yīng)用中更具科學(xué)性。

（4）冗余設(shè)計(jì)

電子產(chǎn)品冗余設(shè)計(jì)是指利用一臺(tái)或多臺(tái)相同的系統(tǒng)構(gòu)成并聯(lián)形式，在其中某一系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)進(jìn)行科學(xué)應(yīng)對(duì)。在冗余設(shè)計(jì)的作用下，電子產(chǎn)品應(yīng)用中的某一元器件發(fā)生故障時(shí)，其他元器件依然可以正常工作，從而滿足電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)要求。

進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)，應(yīng)注意以下要求。

① 在遵循冗余理論的前提下，應(yīng)充分結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以確定電子產(chǎn)品所需的冗余設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而為其可靠性設(shè)計(jì)水平的提升提供保障。

② 冗余設(shè)計(jì)會(huì)增大整個(gè)系統(tǒng)的體積、質(zhì)量和成本。因此只有在較重要的電子產(chǎn)品中（如導(dǎo)彈制導(dǎo)、原子彈引信等）才采用。

（5）電磁兼容性設(shè)計(jì)

在電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了使最終得到的產(chǎn)品能夠達(dá)到國(guó)家電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)要求，避免電子電路運(yùn)行中產(chǎn)生相互干擾，需要考慮電子產(chǎn)品的電磁兼容性設(shè)計(jì)。

電磁兼容性設(shè)計(jì)的一般要求如下。

① 設(shè)計(jì)人員應(yīng)通過(guò)對(duì)印制電路板設(shè)計(jì)、電源線濾波、屏蔽機(jī)箱、信號(hào)線濾波、電纜設(shè)計(jì)、接地等技術(shù)的合理運(yùn)用，使電子產(chǎn)品在應(yīng)用中滿足電磁兼容方面的要求，進(jìn)而提升其應(yīng)用價(jià)值。

② 在電子產(chǎn)品的電磁兼容性設(shè)計(jì)方案形成過(guò)程中，應(yīng)充分考慮元器件的電磁特性和敏感特性，對(duì)電子產(chǎn)品的電路狀況也應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行改進(jìn)處理。

③ 電磁兼容性設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)準(zhǔn)確識(shí)別易受干擾電路和不易受干擾電路，并按照分類處理的原則采取針對(duì)性措施，從而保持電子產(chǎn)品具有良好的電磁兼容性。

（6）可維修性設(shè)計(jì)

實(shí)踐中通過(guò)對(duì)電子產(chǎn)品可修復(fù)性特點(diǎn)的考慮，需要在其可靠性設(shè)計(jì)中注重可維修性方面的設(shè)計(jì)，從而消除電子產(chǎn)品應(yīng)用中可能存在的安全隱患。

進(jìn)行電子產(chǎn)品可維修性設(shè)計(jì)，應(yīng)注意以下要求。

① 應(yīng)從維修便捷性、成本經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行考慮，以確定電子產(chǎn)品所需的可維修性設(shè)計(jì)方案，從而為產(chǎn)品維修工作的開展提供科學(xué)指導(dǎo)。

② 應(yīng)選用性能可靠的維修工具，使這類工具支持下的電子產(chǎn)品維修工作效率得以提高，并完善其可維修性設(shè)計(jì)方案。

③ 應(yīng)處理好電子產(chǎn)品可維修性設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)問題，以確保其設(shè)計(jì)方案應(yīng)用的有效性。

（7）結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)

電子產(chǎn)品在使用、運(yùn)輸中會(huì)受到各種環(huán)境因素的影響，這些環(huán)境因素可能會(huì)加速或造成電子產(chǎn)品的損壞，在電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要充分考慮這些不利因素的影響，提高電子產(chǎn)品的防護(hù)能力，進(jìn)而提高電子產(chǎn)品的可靠性。

結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)的作用及要求主要包括：

① 通過(guò)采用有效的散熱裝置控制元器件的溫升；

② 消減振動(dòng)、沖擊、碰撞等機(jī)械因素對(duì)產(chǎn)品造成的危害；

③ 排除內(nèi)部與外部的噪聲干擾；

④ 加強(qiáng)防腐、防潮、防霉的研究，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)材料使用壽命；

⑤ 設(shè)計(jì)過(guò)程應(yīng)遵循標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化要求。

2.可靠性試驗(yàn)驗(yàn)證

可靠性試驗(yàn)是研究失效及其影響結(jié)果，并為提高或評(píng)價(jià)試驗(yàn)對(duì)象的可靠性而進(jìn)行的各種試驗(yàn)的總稱。從廣義上說(shuō)，凡是為了了解、評(píng)價(jià)、考核、分析和提高可靠性而進(jìn)行的試驗(yàn)，都可稱為可靠性試驗(yàn)?？煽啃栽囼?yàn)技術(shù)是在20世紀(jì)50年代開始發(fā)展起來(lái)的，最早應(yīng)用于軍工產(chǎn)品，至今已在航空、航天、電子、自動(dòng)化、汽車和計(jì)算機(jī)等行業(yè)廣泛應(yīng)用。可靠性試驗(yàn)是對(duì)產(chǎn)品的可靠性進(jìn)行調(diào)研、分析和評(píng)估的一種重要手段，也是提高和保證產(chǎn)品可靠性的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

當(dāng)一個(gè)產(chǎn)品制造出來(lái)后，原則上，其性能指標(biāo)應(yīng)該可以達(dá)到原設(shè)計(jì)所規(guī)定的可靠性要求，但實(shí)際情況要復(fù)雜得多。事實(shí)上，設(shè)計(jì)過(guò)程很難將所有的可靠性問題考慮周全，不同的可靠性指標(biāo)間甚至存在矛盾或沖突，只能采用折中設(shè)計(jì)，對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)，這種情況更為明顯。因此，有必要通過(guò)一系列可靠性試驗(yàn)驗(yàn)證可靠性指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)程度，或發(fā)現(xiàn)并判明各種故障和缺陷。

可靠性試驗(yàn)的原理是：模擬現(xiàn)場(chǎng)工作條件及壽命周期中的其他環(huán)境條件，將各種工作模式和各種應(yīng)力條件按照一定的時(shí)間比例、一定的循環(huán)次序反復(fù)施加到受試產(chǎn)品上。經(jīng)過(guò)對(duì)受試產(chǎn)品的失效進(jìn)行分析和處理，將得到的信息反饋到設(shè)計(jì)、制造、材料和管理等部門進(jìn)行改進(jìn)，以提高產(chǎn)品的固有可靠性，同時(shí)依據(jù)試驗(yàn)的結(jié)果對(duì)電子產(chǎn)品的可靠性做出評(píng)定?？煽啃栽囼?yàn)要達(dá)到預(yù)期的效果，必須特別重視試驗(yàn)條件的選擇、試驗(yàn)周期的設(shè)計(jì)和失效判據(jù)的確定。

值得注意的是，對(duì)于各種電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)條件的擬定，必須根據(jù)具體的使用情況來(lái)考慮。例如，電子產(chǎn)品的循環(huán)試驗(yàn)，采用不同的試驗(yàn)順序，所產(chǎn)生的試驗(yàn)結(jié)果就不一樣。以氣候因素的循環(huán)試驗(yàn)為例，當(dāng)采用高溫→潮濕→低溫的試驗(yàn)順序時(shí)（即電子產(chǎn)品先在烘箱中進(jìn)行加溫，使元器件受熱干燥。然后，將其放進(jìn)潮濕箱，在毛細(xì)力作用下，使元器件吸潮。最后，將元器件置于冷凍箱中冷卻），若產(chǎn)品質(zhì)量不過(guò)關(guān)，則在熱脹冷縮的作用下，極易引起破裂。而如果按潮濕→高溫→低溫的順序進(jìn)行，由于高溫烘烤首先對(duì)元器件進(jìn)行了去潮處理，則潮濕對(duì)產(chǎn)品的影響相當(dāng)于被人為屏蔽了，此時(shí)試驗(yàn)過(guò)程只能反映出產(chǎn)品受冷熱交替變化的影響，結(jié)果顯然是不一樣的。

六、電子產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)介紹

1.可靠性試驗(yàn)的目的

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在電子產(chǎn)品中，元器件和零部件缺陷、工藝缺陷及設(shè)計(jì)缺陷各占1/3左右。糾正這些缺陷，使產(chǎn)品的可靠性逐漸提高，達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，所花費(fèi)的時(shí)間是要求的MTBF的5～25倍。所以，一個(gè)產(chǎn)品從研制定型到批量生產(chǎn)，始終都離不開可靠性試驗(yàn)。盡管可靠性試驗(yàn)往往成本很高，但有效的可靠性試驗(yàn)可以成倍地提高初始樣機(jī)的可靠度，從而取得更大的經(jīng)濟(jì)效益。

可靠性試驗(yàn)的目的就是發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品全壽命周期中的可靠性問題，并加以分析、評(píng)估和處理。可靠性試驗(yàn)貫穿于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用、維護(hù)的各個(gè)階段。

① 在研制階段用以暴露試制產(chǎn)品各方面的缺陷，評(píng)價(jià)電子產(chǎn)品可靠性達(dá)到預(yù)定指標(biāo)的情況，保證出售產(chǎn)品的可靠性。

② 對(duì)新材料、新產(chǎn)品、新工藝和新設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，研究新的試驗(yàn)方法。

③ 生產(chǎn)階段為監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程提供信息，暴露使用過(guò)程中出現(xiàn)的不確定因素，研究預(yù)防故障發(fā)生的措施。

④ 暴露和分析電子產(chǎn)品在不同環(huán)境和應(yīng)力條件下的失效規(guī)律及有關(guān)的失效模式和失效機(jī)理。

⑤ 對(duì)定型產(chǎn)品進(jìn)行可靠性鑒定或驗(yàn)收，研究電子產(chǎn)品的失效分布規(guī)律。

⑥ 為改進(jìn)產(chǎn)品可靠性，制定和改進(jìn)可靠性試驗(yàn)方案，為用戶選用電子產(chǎn)品提供依據(jù)，為進(jìn)行有效的可靠性管理提供依據(jù)。

2.可靠性試驗(yàn)的分類

根據(jù)試驗(yàn)的環(huán)境條件、試驗(yàn)的目的、產(chǎn)品的工作階段、施加的應(yīng)力強(qiáng)度、對(duì)可靠性的影響、試驗(yàn)產(chǎn)品的破壞程度、試驗(yàn)規(guī)模及抽樣方案的類型等，可將可靠性試驗(yàn)分成很多種類。

一）按環(huán)境條件分類

按環(huán)境條件分類，可靠性試驗(yàn)包括：

（1）穩(wěn)定性試驗(yàn)

將產(chǎn)品置于人工模擬的工作環(huán)境之中，按照技術(shù)指標(biāo)的要求，考核產(chǎn)品抵抗每種環(huán)境影響因素的能力。如耐溫、耐濕和耐壓的穩(wěn)定性，不滲水性，以及耐振動(dòng)、沖擊、加速度等各種穩(wěn)定性項(xiàng)目的試驗(yàn)。

（2）綜合性試驗(yàn)

考驗(yàn)產(chǎn)品在綜合因素的作用下所能達(dá)到的性能指標(biāo)。這種試驗(yàn)比較接近實(shí)際使用情況，所以在環(huán)境試驗(yàn)中占有重要地位。

二）按試驗(yàn)項(xiàng)目分類

按試驗(yàn)項(xiàng)目分類，可靠性試驗(yàn)包括：

（1）可靠性壽命試驗(yàn)

通常采用的是破壞性壽命試驗(yàn)，其任務(wù)是在規(guī)定的條件下，抽取一定數(shù)量的樣品做壽命試驗(yàn)，記錄每個(gè)元器件失效時(shí)間，進(jìn)行全部數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，求出元器件的可靠性指標(biāo)，用以評(píng)價(jià)產(chǎn)品的可靠性水平，并進(jìn)一步分析產(chǎn)品失效的原因，提出提高可靠性的措施?？煽啃詨勖囼?yàn)是各種可靠性試驗(yàn)中最主要的內(nèi)容，也是與統(tǒng)計(jì)方法關(guān)系最密切的內(nèi)容。

（2）可靠性環(huán)境試驗(yàn)

可靠性環(huán)境試驗(yàn)研究各種環(huán)境條件對(duì)元器件的影響。環(huán)境應(yīng)力是指產(chǎn)品工作時(shí)所承受的不利環(huán)境條件，如溫度、濕度、電壓、污染、振動(dòng)、霧、輻射等。

（3）可靠性篩選試驗(yàn)

可靠性篩選試驗(yàn)是對(duì)合格產(chǎn)品進(jìn)行全數(shù)檢查，淘汰潛在的早期失效元器件，以提高整批元器件的可靠性?？煽啃院Y選試驗(yàn)是提高產(chǎn)品可靠性行之有效的基礎(chǔ)工作。

（4）整機(jī)可靠性鑒定試驗(yàn)

整機(jī)可靠性鑒定試驗(yàn)安排在新產(chǎn)品試制成功以后，目的是驗(yàn)證設(shè)備設(shè)計(jì)能否在規(guī)定的環(huán)境條件下滿足規(guī)定的性能及可靠性要求。這種試驗(yàn)是以壽命試驗(yàn)的方式進(jìn)行的，要求對(duì)設(shè)備的平均壽命做出定量的鑒定。

當(dāng)產(chǎn)品投入連續(xù)生產(chǎn)后，應(yīng)對(duì)整機(jī)安排一系列定期試驗(yàn)，用以確定設(shè)備能否滿足相應(yīng)的性能和可靠性要求，用來(lái)確定每批產(chǎn)品是否可以出廠交付使用?？煽啃则?yàn)收試驗(yàn)雖然也是以壽命試驗(yàn)的方式進(jìn)行的，但它只要求制定一個(gè)簡(jiǎn)單的驗(yàn)收方案和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，供試驗(yàn)工作人員掌握并做出判斷。整機(jī)可靠性驗(yàn)收方案及其驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)稱為可靠性抽樣檢驗(yàn)方案。

按試驗(yàn)?zāi)康姆诸?，可靠性試?yàn)包括：

（1）可靠性工程試驗(yàn)

可靠性工程試驗(yàn)的目的是暴露產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝、元器件和原材料等方面存在的缺陷或故障，對(duì)其進(jìn)行分析，采取糾正措施并加以排除，使產(chǎn)品的固有可靠性得到提升，達(dá)到合同規(guī)定的可靠性要求。

（2）可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)

可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證產(chǎn)品是否達(dá)到了規(guī)定的可靠性水平，而不是暴露產(chǎn)品存在的缺陷或故障。可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)又稱為可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)。對(duì)于不同的產(chǎn)品，為了達(dá)到不同的目的，可以選擇不同的可靠性試驗(yàn)方法。

總結(jié):

電子產(chǎn)品與我們的生活密不可分。電子產(chǎn)品的質(zhì)量在一定程度上也直接影響著我們的生活水平。電子產(chǎn)品的可靠性是衡量電子產(chǎn)品質(zhì)量和使用性的重要指標(biāo)，可靠性的提升是電子產(chǎn)品穩(wěn)定運(yùn)行的基本保障。

對(duì)于產(chǎn)品的耐用性來(lái)說(shuō)十分的關(guān)鍵。可靠性試驗(yàn)是為了確定已通過(guò)可靠性鑒定試驗(yàn)而轉(zhuǎn)入批量生產(chǎn)的產(chǎn)品在規(guī)定的條件下是否達(dá)到規(guī)定可靠性要求，驗(yàn)證產(chǎn)品的可靠性是否隨批量生產(chǎn)期間工藝，工裝，工作流程，零部件質(zhì)量等因素的變化而降低。只有經(jīng)過(guò)這些，產(chǎn)品性能才是可以信任的，產(chǎn)品的質(zhì)量才是過(guò)硬的。