曹 瓊

（咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北咸寧，437100）

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電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)

曹 瓊

（咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北咸寧，437100）

摘要：電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)是保障電子產(chǎn)品可以穩(wěn)定運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。本文給出了電子產(chǎn)品可靠性定義，并提出來(lái)電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循的規(guī)則，重點(diǎn)介紹了可靠性預(yù)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、電磁兼容設(shè)計(jì)、抗輻射加固設(shè)計(jì)、冗余設(shè)計(jì)等集中電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)方法，確保了電子產(chǎn)品性能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：電子產(chǎn)品；可靠性設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)方法

1　電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)概述

1.1電子產(chǎn)品可靠性定義

電子產(chǎn)品可靠性是指電子產(chǎn)品在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)和規(guī)定的條件下，是否能夠完成要求功能的一種能力，是衡量電子產(chǎn)品的可靠性水平的定性數(shù)值。主要根據(jù)電子產(chǎn)品的依靠可靠度、平均壽命、失敗率等指標(biāo)來(lái)衡量電子產(chǎn)品的可靠性。在明確電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)的性能和功能要求前，必須要了解電子產(chǎn)品在整個(gè)壽命周期內(nèi)所面臨的換將狀態(tài)，通過(guò)電子產(chǎn)品的定量和定性指標(biāo)來(lái)驗(yàn)證產(chǎn)品的可靠性，進(jìn)而提高電子產(chǎn)品的產(chǎn)品質(zhì)量。

1.2電子產(chǎn)品可靠性技術(shù)指標(biāo)

電子產(chǎn)品可靠性是一種時(shí)間函數(shù)，是指電子產(chǎn)品在規(guī)定的時(shí)間和規(guī)定的環(huán)境下完成規(guī)定功能的一種能力。在進(jìn)行電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)時(shí)，必須要根據(jù)電子產(chǎn)品的依靠可靠率、平均壽命、失敗率、壽命概率密度等數(shù)學(xué)特征值來(lái)對(duì)產(chǎn)品的可靠性進(jìn)行評(píng)估，避免電子產(chǎn)品發(fā)生“先天不足，后患無(wú)窮”的事故，這也是提高電子產(chǎn)品質(zhì)量的一種重要方法。

1.3電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)注意問(wèn)題

（1）選用定型電路和成型結(jié)構(gòu)

（2）盡量簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（3）注意電路標(biāo)準(zhǔn)性和技術(shù)繼承性（4）綜合考慮性能和可靠性指標(biāo)

（5）采用新的可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)

（6）采用習(xí)慣操作方法和傳統(tǒng)工藝

2　電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)

2.1可靠性預(yù)計(jì)

可靠性預(yù)計(jì)指的是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，根據(jù)電路中選用的電路程式、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)，推測(cè)產(chǎn)品的可靠性水平。預(yù)計(jì)的目的是未來(lái)了解產(chǎn)品可能發(fā)生的故障，從而提前設(shè)計(jì)出相應(yīng)的預(yù)防措施，并用定量的方法來(lái)評(píng)價(jià)產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)的效果。本文采用元器件應(yīng)力分析法，該方法是電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用最佳的設(shè)計(jì)方法。

2.2熱設(shè)計(jì)

現(xiàn)代電子產(chǎn)品的電子元器件密度不斷提升，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，所以熱應(yīng)力是影響電子元件失效的一個(gè)重要因素。為了達(dá)到預(yù)期的可靠性，必須就愛(ài)那個(gè)元件的溫度降低到最低水平。電子產(chǎn)品熱設(shè)計(jì)包括散熱、加裝散熱器、制冷三種技術(shù)方法，應(yīng)用中通常采用的散熱技術(shù)有對(duì)流散熱方式、傳導(dǎo)散熱方式和利用熱輻射特性方式三種。在電子產(chǎn)品熱設(shè)計(jì)中通常采用加裝散熱器的方式，其目的就是降低半導(dǎo)體的溫度，將溫度保持在半導(dǎo)體最大結(jié)溫之下。

2.3電磁兼容性設(shè)計(jì)

電磁兼容性問(wèn)題分為兩類(lèi)：一是設(shè)備沒(méi)有受到直接干擾，但是產(chǎn)品不能通過(guò)國(guó)家電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)；二是電子電路、系統(tǒng)等在工作的時(shí)候，產(chǎn)生相互干擾或受到外部干擾，從而達(dá)不到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中通常采用印制電路板設(shè)計(jì)、電源線(xiàn)濾波、屏蔽機(jī)箱、信號(hào)線(xiàn)濾波、電纜設(shè)計(jì)、接地等技術(shù)來(lái)使設(shè)備達(dá)到電磁兼容狀態(tài)。CMOS具有較高的噪聲容限，可以?xún)?yōu)先使用，在對(duì)有源器件電磁特性和敏感特性進(jìn)行篩選和電子電路改進(jìn)后，要對(duì)易受騷擾的電路和騷擾源電路進(jìn)行分類(lèi)集中，從而減小相互影響并便于采取防護(hù)措施。

2.4抗輻射加固設(shè)計(jì)

在一些環(huán)境中，輻射脈沖是非常強(qiáng)的，常常會(huì)使微電子元器件金屬連線(xiàn)熔斷或燒毀，導(dǎo)致工作失?；蛴谰眯該p壞?？馆椛浼庸淘O(shè)計(jì)通常針對(duì)的是微電子元件的應(yīng)用場(chǎng)合、輻射環(huán)境的輻射因素和強(qiáng)度等，主要從元件的制作材料、器件結(jié)構(gòu)、電路設(shè)計(jì)、工藝等多方面進(jìn)行加固考慮。在材料方面，要根據(jù)不同的需求選取鍺材料、硅材料、50 5材料、5 0 1材料、S IG e材料、Ga A s材料、S IC材料、鐵電材料及金剛石材料等不同的材料。在電路設(shè)計(jì)方面，采用提高設(shè)計(jì)余量法，可以提高雙極電路1～2個(gè)抗輻射等級(jí)。在工藝加固方面，采用微電子電子器件工藝中的隔離技術(shù)，根據(jù)電路的功能、性能、封裝等不同的要求，可以選擇P n結(jié)隔離、多晶硅一單晶硅介質(zhì)隔離、凹槽介質(zhì)隔離、深槽介質(zhì)隔離、深槽加50 1的全介質(zhì)隔離等技術(shù)。

2.5冗余設(shè)計(jì)

冗余設(shè)計(jì)是將一臺(tái)或多臺(tái)相同的單元并聯(lián)，當(dāng)其中一臺(tái)發(fā)生故障時(shí)，其他單元仍能夠運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)正常工作。冗余設(shè)計(jì)在增加系統(tǒng)的可靠性的同時(shí)也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性、體積和重量，所以是否采用該設(shè)計(jì)要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行評(píng)定。冗余設(shè)計(jì)可以分為熱冗余儲(chǔ)備和冷冗余儲(chǔ)備，要按照單元的性能特點(diǎn)、失效模式和可靠性指標(biāo)的高低等因素對(duì)冗余方式進(jìn)行選擇。同時(shí)，要注意有些冗余設(shè)計(jì)的采用要增加一些故障檢測(cè)和冗余切換裝置，其失效率應(yīng)該遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于受控部分，只有這樣才能發(fā)揮冗余技術(shù)的優(yōu)越性。

3　結(jié)束語(yǔ)

隨著電子產(chǎn)品越來(lái)越廣泛的應(yīng)用到社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，其使用條件變得越來(lái)越嚴(yán)酷，所以對(duì)電子產(chǎn)品的產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性要求越來(lái)越高。本文以基本可靠性技術(shù)為指導(dǎo)，從電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和環(huán)境出發(fā)，對(duì)電子產(chǎn)品可靠性設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)，從而達(dá)到消除潛在故障、提高電子產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性、增強(qiáng)其社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的目的。

參考文獻(xiàn)

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Reliability design of electronic products

Cao Qiong
（Xianning Vocational Technical College，Xianning Hubei，437100）

Abstract：Are given in this paper,the reliability of electronic products is defined and proposed rules should be followed in the reliability design of electronic products,focusing on the reliability prediction, thermal design,electromagnetic compatibility design and anti radiation hardened design, redundancy design and centralized electronic products reliability design method,to ensure that the electronic product performance meet the design requirements.

Keywords：electronic products;reliability design;design method