1.5 提高电子产品可靠性的主要措施

提高电子产品可靠性主要是指提高其固有可靠性，入手点在于源头设计和制造过程，主要措施需根据影响可靠性的相关因素制定，包括元器件的品质选择、结构及电路的设计、组装工艺的选择等方面。

1.5.1 可靠性设计

提高产品可靠性的措施，在设计层面主要包括以下几个方面：

（1）可靠性预计

可靠性预计属于设计层面的措施，是指针对产品的可靠性要求，在总体设计阶段对可靠性指标进行预先分解和评估，从而可为后续设计工作的顺利开展打下基础。

进行可靠性预计，应注意以下要求。

① 应根据所选用的电路形式、可靠性结构模型、元器件、工作环境及以前积累的数据，对电子产品的可靠性进行预计分析，以便提前采取措施，对这类产品在未来应用中可能发生的故障进行科学应对。

② 设计人员应给予电子产品可靠性预计足够的重视，并将相应的预计分析工作落实到位，确保这类产品可靠性预计的有效性。

（2）电子元器件的合理选用

对于电子产品而言，元器件的可靠性水平决定了整机的可靠性程度。电子产品可靠性设计工作的开展中，需要重视实践中与之相关的电子元器件的合理选用，从而满足其可靠性设计要求。

电子元器件选用应注意以下要求。

① 应综合考虑电路性能、运行环境、成本控制等要素，选择满足使用要求且性价比良好的电子元器件，为电子产品可靠性设计方案的形成提供支持。

② 在电子元器件的选用过程中，需要对不同类型的元器件进行对比分析，确定电子产品所需的最佳电子元器件。

③ 应对设计过程中选用电子元器件的实际应用效果进行科学评估，以确保这类元器件在电子产品应用中有良好的适用性。

④ 元器件降额使用。元器件选型过程中，通常将电子元器件的工作应力适度降低，低于规定的额定值，从而降低元器件的基本故障率。“降额设计”是降低基本故障率的常用手段，在最佳降额范围内，采取Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级降额等级，可实现可靠性提高和成本控制的最优方案。

（3）热设计

现代电子产品中元器件密度不断增大，元器件之间通过传导、辐射和对流产生大量的热耦合，热应力成为影响电子产品可靠性的重要因素之一。因此，需要对电子产品进行合理的热设计，以确保在其设计方案作用下的电子产品能够处于良好的应用模式。

热设计应注意以下要求。

① 电子产品热设计应根据使用要求，单独或综合采用散热、加装散热器和制冷三种基本技术手段，以获得理想的热设计方案，最大限度地满足电子产品的可靠性设计要求。

② 在电子产品的热设计过程中，需要设计人员结合实际情况，合理使用对流散热方式、传导散热方式和利用热辐射特性方式，使这些方式作用下的电子产品能够保持良好的散热状况。这样有利于增强电子产品可靠性设计的效果，使其在最终的设计方案应用中更具科学性。

（4）冗余设计

电子产品冗余设计是指利用一台或多台相同的系统构成并联形式，在其中某一系统发生故障时进行科学应对。在冗余设计的作用下，电子产品应用中的某一元器件发生故障时，其他元器件依然可以正常工作，从而满足电子产品可靠性设计要求。

进行冗余设计，应注意以下要求。

① 在遵循冗余理论的前提下，应充分结合实践经验，以确定电子产品所需的冗余设计方案，进而为其可靠性设计水平的提升提供保障。

② 冗余设计会增大整个系统的体积、质量和成本。因此只有在较重要的电子产品中（如导弹制导、原子弹引信等）才采用。

（5）电磁兼容性设计

在电子产品可靠性设计过程中，为了使最终得到的产品能够达到国家电磁兼容标准要求，避免电子电路运行中产生相互干扰，需要考虑电子产品的电磁兼容性设计。

电磁兼容性设计的一般要求如下。

① 设计人员应通过对印制电路板设计、电源线滤波、屏蔽机箱、信号线滤波、电缆设计、接地等技术的合理运用，使电子产品在应用中满足电磁兼容方面的要求，进而提升其应用价值。

② 在电子产品的电磁兼容性设计方案形成过程中，应充分考虑元器件的电磁特性和敏感特性，对电子产品的电路状况也应重点关注，必要时应进行改进处理。

③ 电磁兼容性设计过程中，应准确识别易受干扰电路和不易受干扰电路，并按照分类处理的原则采取针对性措施，从而保持电子产品具有良好的电磁兼容性。

（6）可维修性设计

实践中通过对电子产品可修复性特点的考虑，需要在其可靠性设计中注重可维修性方面的设计，从而消除电子产品应用中可能存在的安全隐患。

进行电子产品可维修性设计，应注意以下要求。

① 应从维修便捷性、成本经济性等方面进行考虑，以确定电子产品所需的可维修性设计方案，从而为产品维修工作的开展提供科学指导。

② 应选用性能可靠的维修工具，使这类工具支持下的电子产品维修工作效率得以提高，并完善其可维修性设计方案。

③ 应处理好电子产品可维修性设计中的细节问题，以确保其设计方案应用的有效性。

（7）结构可靠性设计

电子产品在使用、运输中会受到各种环境因素的影响，这些环境因素可能会加速或造成电子产品的损坏，在电子产品结构设计过程中，要充分考虑这些不利因素的影响，提高电子产品的防护能力，进而提高电子产品的可靠性。

结构可靠性设计的作用及要求主要包括：

① 通过采用有效的散热装置控制元器件的温升；

② 消减振动、冲击、碰撞等机械因素对产品造成的危害；

③ 排除内部与外部的噪声干扰；

④ 加强防腐、防潮、防霉的研究，延长结构材料使用寿命；

⑤ 设计过程应遵循标准化、系列化、通用化要求。

1.5.2 可靠性试验验证

可靠性试验是研究失效及其影响结果，并为提高或评价试验对象的可靠性而进行的各种试验的总称。从广义上说，凡是为了了解、评价、考核、分析和提高可靠性而进行的试验，都可称为可靠性试验。可靠性试验技术是在20世纪50年代开始发展起来的，最早应用于军工产品，至今已在航空、航天、电子、自动化、汽车和计算机等行业广泛应用。可靠性试验是对产品的可靠性进行调研、分析和评估的一种重要手段，也是提高和保证产品可靠性的一个重要环节。

当一个产品制造出来后，原则上，其性能指标应该可以达到原设计所规定的可靠性要求，但实际情况要复杂得多。事实上，设计过程很难将所有的可靠性问题考虑周全，不同的可靠性指标间甚至存在矛盾或冲突，只能采用折中设计，对于复杂系统，这种情况更为明显。因此，有必要通过一系列可靠性试验验证可靠性指标的实现程度，或发现并判明各种故障和缺陷。

可靠性试验的原理是：模拟现场工作条件及寿命周期中的其他环境条件，将各种工作模式和各种应力条件按照一定的时间比例、一定的循环次序反复施加到受试产品上。经过对受试产品的失效进行分析和处理，将得到的信息反馈到设计、制造、材料和管理等部门进行改进，以提高产品的固有可靠性，同时依据试验的结果对电子产品的可靠性做出评定。可靠性试验要达到预期的效果，必须特别重视试验条件的选择、试验周期的设计和失效判据的确定。

值得注意的是，对于各种电子产品环境试验条件的拟定，必须根据具体的使用情况来考虑。例如，电子产品的循环试验，采用不同的试验顺序，所产生的试验结果就不一样。以气候因素的循环试验为例，当采用高温→潮湿→低温的试验顺序时（即电子产品先在烘箱中进行加温，使元器件受热干燥。然后，将其放进潮湿箱，在毛细力作用下，使元器件吸潮。最后，将元器件置于冷冻箱中冷却），若产品质量不过关，则在热胀冷缩的作用下，极易引起破裂。而如果按潮湿→高温→低温的顺序进行，由于高温烘烤首先对元器件进行了去潮处理，则潮湿对产品的影响相当于被人为屏蔽了，此时试验过程只能反映出产品受冷热交替变化的影响，结果显然是不一样的。