摘要：文中給出了產(chǎn)品可靠性的定義及衡量可靠性的常見指標(biāo)。提出了電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)一般應(yīng)遵循的原則。并重點(diǎn)介紹了降額設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、冗余設(shè)計(jì)、電磁兼容性設(shè)計(jì)、漂移設(shè)計(jì)和互連可靠性設(shè)計(jì)等多種電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)的技術(shù)方法。

    關(guān)鍵詞：可靠性 設(shè)計(jì)技術(shù) 設(shè)計(jì)原則

1 引言

可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。任何產(chǎn)品不論是機(jī)械、電子，還是機(jī)電一體化產(chǎn)品都有一定的可靠性，產(chǎn)品的可靠性與實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)和產(chǎn)品的維護(hù)有著極大的關(guān)系。

衡量可靠性的指標(biāo)很多，常見的有以下幾種：(1)可靠度R（t），即產(chǎn)生在規(guī)定條件下、規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率，亦稱平均無故障時(shí)間MTBF；（2）均維修時(shí)間MTTR是指產(chǎn)品從發(fā)現(xiàn)故障到恢復(fù)規(guī)定功能所需要的時(shí)間；（3）失效率λ（t）是指產(chǎn)品在規(guī)定的使用條件下使用到時(shí)刻t后，產(chǎn)品失效的概率；另外還有有效度A(t)等。產(chǎn)品的可靠性變化一般都有一定的規(guī)律，其特征曲線如圖1所示，由于其形狀象浴盆，通常稱之為“浴盆曲線”。在實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)初期，由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造中的錯(cuò)誤、軟件不完善以及元器件篩選不夠等原因而造成早期失效率高；通過修正設(shè)計(jì)、改進(jìn)工藝、老化元器件、以及整機(jī)試驗(yàn)等，使產(chǎn)品進(jìn)入穩(wěn)定的偶然失效期；使用一般時(shí)間后，由于器件耗損、整機(jī)老化以及維護(hù)等原因，產(chǎn)品進(jìn)入了耗損失效期。這就是可靠性特征曲線逞“浴盆曲線”型的原因。

可靠性設(shè)計(jì)涉及概率論、布爾代數(shù)、圖論、集合論、優(yōu)化論等方面。本文將對(duì)電子產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行探討。

電子產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)需要注意以下基本準(zhǔn)確：

●產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和電路應(yīng)盡量簡(jiǎn)便。

●盡量選用成熟的結(jié)構(gòu)和典型的電路。

●結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單化、積木化、插件化。

●如采用新電路，應(yīng)注意標(biāo)準(zhǔn)化。

●采用新技術(shù)要充分注意繼承性。

●盡量采用數(shù)字電路。

●盡量采用集成電路。

●邏輯電路要進(jìn)行簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。

●對(duì)性能指標(biāo)、可靠性指標(biāo)要綜合考慮。

●應(yīng)盡量采用傳統(tǒng)工藝和習(xí)慣的操作方法。

●應(yīng)不斷采用新的可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)。

在電子產(chǎn)品中，常采用的可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)包括元器件的降額設(shè)計(jì)、冗余化設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、電磁兼容設(shè)計(jì)、維修性設(shè)計(jì)、漂移設(shè)計(jì)、容錯(cuò)設(shè)計(jì)與故障弱化設(shè)計(jì)等，有些還包括軟件的可靠性設(shè)計(jì)。下面對(duì)這些主要的設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行介紹。

2 可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)

2.1 降額設(shè)計(jì)

所謂降額設(shè)計(jì)，就是使元器件運(yùn)用于比額定值低的應(yīng)力狀態(tài)的一種設(shè)計(jì)技術(shù)。為了提高元器件的使用可靠性以及延長(zhǎng)產(chǎn)品的壽命，必須有意識(shí)地降低施加在器件上的工作應(yīng)力（如：電、熱、機(jī)械應(yīng)力等），降額的條件及降額的量值必須綜合確定，以保證電路既能可靠地工作，又能保持其所需的性能。降額的措施也隨元器件類型的不同而有不同的規(guī)定，如電阻降額是降低其使用功率與額定功率之比；電容降額是使工作電壓低于額定電壓；半導(dǎo)體分立器件降額是使功耗低于額定值；接觸元件則必須降低張力、扭力、溫度和降低其它與特殊應(yīng)用有關(guān)的限制。

電子元器件的降額，通常有一個(gè)最佳的降