系統(tǒng)可靠性設(shè)計

1、可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計VI.系統(tǒng)的可靠性設(shè)計（方法）系統(tǒng)的可靠性設(shè)計（方法）高嵩2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計2本章內(nèi)容本章內(nèi)容1. 系統(tǒng)可靠性設(shè)計的內(nèi)容及其準(zhǔn)則系統(tǒng)可靠性設(shè)計的內(nèi)容及其準(zhǔn)則2. 元器件的降額設(shè)計元器件的降額設(shè)計3. 耐環(huán)境設(shè)計（系統(tǒng)的熱設(shè)計、三防耐環(huán)境設(shè)計（系統(tǒng)的熱設(shè)計、三防設(shè)計、抗振設(shè)計）設(shè)計、抗振設(shè)計）4. 印制板的可靠性設(shè)計印制板的可靠性設(shè)計1.系統(tǒng)可靠性設(shè)計的系統(tǒng)可靠性設(shè)計的內(nèi)容及其準(zhǔn)則內(nèi)容及其準(zhǔn)則2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計4系統(tǒng)可靠性設(shè)計系統(tǒng)可靠性設(shè)計系統(tǒng)可靠性設(shè)計是為了在設(shè)計過程中挖系統(tǒng)可靠性設(shè)計是為了在設(shè)計過程中挖掘、分析和確定系統(tǒng)或設(shè)備中的薄

2、弱環(huán)掘、分析和確定系統(tǒng)或設(shè)備中的薄弱環(huán)節(jié)及其隱患，采取設(shè)計預(yù)防和改進措施，節(jié)及其隱患，采取設(shè)計預(yù)防和改進措施，以清除薄弱環(huán)節(jié)和隱患，提高設(shè)備和系以清除薄弱環(huán)節(jié)和隱患，提高設(shè)備和系統(tǒng)的固有可靠性。統(tǒng)的固有可靠性。2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計5系統(tǒng)可靠性設(shè)計的內(nèi)容系統(tǒng)可靠性設(shè)計的內(nèi)容一般包括：一般包括：元器件的選擇選擇和降額設(shè)計額設(shè)計元器件的容差和漂移設(shè)計設(shè)計對對高可靠性系統(tǒng)進統(tǒng)進行冗余設(shè)計設(shè)計環(huán)環(huán)境保護設(shè)計護設(shè)計、熱設(shè)計熱設(shè)計和三防設(shè)計設(shè)計抗振動動、沖擊設(shè)計擊設(shè)計電電磁兼容設(shè)計設(shè)計和防電電磁泄漏設(shè)計設(shè)計可維維性和可用性設(shè)計設(shè)計軟軟件可靠性設(shè)計設(shè)計系統(tǒng)統(tǒng)可測試測試性設(shè)計設(shè)計容錯錯技術(shù)術(shù)2

3、022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計6系統(tǒng)可靠性設(shè)計準(zhǔn)則系統(tǒng)可靠性設(shè)計準(zhǔn)則系統(tǒng)可靠性設(shè)計準(zhǔn)則系統(tǒng)可靠性設(shè)計準(zhǔn)則是把已有的、相似的設(shè)備是把已有的、相似的設(shè)備或系統(tǒng)的工程經(jīng)驗和教訓(xùn)總結(jié)起來，使其條理或系統(tǒng)的工程經(jīng)驗和教訓(xùn)總結(jié)起來，使其條理化、科學(xué)化、系統(tǒng)化，成為設(shè)計人員進行可靠化、科學(xué)化、系統(tǒng)化，成為設(shè)計人員進行可靠性設(shè)計所遵循的原則和應(yīng)滿足的要求。性設(shè)計所遵循的原則和應(yīng)滿足的要求。一般都是針對某個設(shè)備或系統(tǒng)的，也可以把各一般都是針對某個設(shè)備或系統(tǒng)的，也可以把各種型號的產(chǎn)品的可靠性設(shè)計準(zhǔn)則的共性內(nèi)容綜種型號的產(chǎn)品的可靠性設(shè)計準(zhǔn)則的共性內(nèi)容綜合成某種類型的設(shè)備的可靠性設(shè)計準(zhǔn)則。合成某種類型的設(shè)備的可

4、靠性設(shè)計準(zhǔn)則。如軍軍用飛飛機控制系統(tǒng)統(tǒng)和高可靠性計計算機系統(tǒng)統(tǒng)的準(zhǔn)則則，繼繼承了多年設(shè)備設(shè)備和系統(tǒng)統(tǒng)的可靠性設(shè)計經(jīng)驗設(shè)計經(jīng)驗，貫徹規(guī)貫徹規(guī)范化設(shè)設(shè)計計，將將其綜綜合起來來作為計為計算機應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)統(tǒng)可靠性準(zhǔn)則則，具有重要意義義。2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計7系統(tǒng)可靠性設(shè)計準(zhǔn)則系統(tǒng)可靠性設(shè)計準(zhǔn)則可靠性設(shè)計準(zhǔn)則，不僅可指導(dǎo)工程技術(shù)人員進行系統(tǒng)可靠性設(shè)計準(zhǔn)則，不僅可指導(dǎo)工程技術(shù)人員進行系統(tǒng)可靠性設(shè)計，而且在項目評審時可用于審查設(shè)計的合可靠性設(shè)計，而且在項目評審時可用于審查設(shè)計的合理性。理性。如果設(shè)備或系統(tǒng)的設(shè)計方案與可靠性設(shè)計準(zhǔn)則相符，如果設(shè)備或系統(tǒng)的設(shè)計方案與可靠性設(shè)計準(zhǔn)則相符，說明該設(shè)備

5、或系統(tǒng)的可靠性定性要求已經(jīng)滿足；如果說明該設(shè)備或系統(tǒng)的可靠性定性要求已經(jīng)滿足；如果因種種原因不能滿足可靠性設(shè)計準(zhǔn)則，則需要對該設(shè)因種種原因不能滿足可靠性設(shè)計準(zhǔn)則，則需要對該設(shè)計方案提出疑問，并做進一步的研究和改進設(shè)計。計方案提出疑問，并做進一步的研究和改進設(shè)計。制定可靠性設(shè)計設(shè)計準(zhǔn)則則是進進行可靠性設(shè)計設(shè)計的重要依據(jù)；貫徹貫徹可靠性設(shè)計設(shè)計準(zhǔn)則則可以提高系統(tǒng)統(tǒng)的固有可靠性；是使可靠性設(shè)計設(shè)計和性能設(shè)計設(shè)計相結(jié)結(jié)合的有效方法；貫徹貫徹可靠性設(shè)計設(shè)計準(zhǔn)則則，其工程實實用價值值高，費費用低；可靠性設(shè)計設(shè)計準(zhǔn)則則是各種種工程經(jīng)驗經(jīng)驗、教訓(xùn)教訓(xùn)的總結(jié)總結(jié)。2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計8系統(tǒng)可靠

6、性設(shè)計準(zhǔn)則系統(tǒng)可靠性設(shè)計準(zhǔn)則系統(tǒng)可靠性設(shè)計準(zhǔn)則的內(nèi)容系統(tǒng)可靠性設(shè)計準(zhǔn)則的內(nèi)容簡簡化設(shè)計設(shè)計準(zhǔn)則則冗余設(shè)計設(shè)計準(zhǔn)則則耐環(huán)環(huán)境設(shè)計設(shè)計準(zhǔn)則則熱設(shè)計熱設(shè)計準(zhǔn)則則降額設(shè)計額設(shè)計準(zhǔn)則則元器件選擇與選擇與控制準(zhǔn)則則電電磁兼容設(shè)計設(shè)計準(zhǔn)則則安全性設(shè)計設(shè)計準(zhǔn)則則人機工程設(shè)計設(shè)計準(zhǔn)則則采用新技術(shù)術(shù)準(zhǔn)則則穩(wěn)穩(wěn)定性設(shè)計設(shè)計準(zhǔn)則則2.元器件的降額設(shè)計元器件的降額設(shè)計2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計10降額設(shè)計的概念降額設(shè)計的概念元器件的可靠性試驗表明，失效率將隨元器件的可靠性試驗表明，失效率將隨著工作電壓、環(huán)境溫度的增加而成倍地著工作電壓、環(huán)境溫度的增加而成倍地增加，降額設(shè)計就是使元器件或設(shè)備、增加，降額設(shè)計就

7、是使元器件或設(shè)備、系統(tǒng)工作時承受的工作應(yīng)力適當(dāng)降低于系統(tǒng)工作時承受的工作應(yīng)力適當(dāng)降低于元器件或設(shè)備、系統(tǒng)規(guī)定的應(yīng)力額定值元器件或設(shè)備、系統(tǒng)規(guī)定的應(yīng)力額定值的條件下工作，從而達到降低基本故障的條件下工作，從而達到降低基本故障率、提高使用可靠性的目的。率、提高使用可靠性的目的。2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計11降額設(shè)計的機理降額設(shè)計的機理對電子設(shè)備最有影響的應(yīng)力包括電應(yīng)力（電壓、對電子設(shè)備最有影響的應(yīng)力包括電應(yīng)力（電壓、電流、功率和頻率）、溫度應(yīng)力（溫度、濕電流、功率和頻率）、溫度應(yīng)力（溫度、濕度）、機械應(yīng)力（振動、沖擊）等。度）、機械應(yīng)力（振動、沖擊）等。降額包括有意識地降低元器件所承受

8、的應(yīng)力和降額包括有意識地降低元器件所承受的應(yīng)力和元器件的降額使用。元器件的降額使用。如元器件承受突然的應(yīng)力變化，如電壓波動等，如元器件承受突然的應(yīng)力變化，如電壓波動等，應(yīng)注意瞬時值也不應(yīng)該超過額定值。同時也要應(yīng)注意瞬時值也不應(yīng)該超過額定值。同時也要考慮批量元器件可靠性參數(shù)的分布情況?？紤]批量元器件可靠性參數(shù)的分布情況。過度降額并無益處。過度降額并無益處。如金屬膜電阻器的基本故如金屬膜電阻器的基本故障率隨工作應(yīng)力的變化障率隨工作應(yīng)力的變化。2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計12降額設(shè)計的主要考慮降額設(shè)計的主要考慮降額設(shè)計主要考慮三個問題：降額設(shè)計主要考慮三個問題：降額額的基準(zhǔn)值值，即從從什么

9、樣么樣的溫溫度、電應(yīng)電應(yīng)力值開值開始降額額；降額額尺度，即降額額多少合適；降額額效果。如薄膜電阻器的降額曲線。如薄膜電阻器的降額曲線。ABC曲線線反映了該該型電電阻器降額額的基準(zhǔn)值值I、II、III級級降額額曲線線反映了不同的降額額尺度降額額效果可以通過對過對元器件的故障率預(yù)計預(yù)計模型獲獲得2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計13降額等級降額等級一般地，元器件的降額可分為三個等級一般地，元器件的降額可分為三個等級I級級降額額，是最大程度地降額額，適用于設(shè)備設(shè)備故障將會將會危及安全、導(dǎo)導(dǎo)致任務(wù)務(wù)失敗敗和造成嚴(yán)嚴(yán)重的經(jīng)濟損經(jīng)濟損失情況時況時的降額設(shè)計額設(shè)計。它它是保障設(shè)備設(shè)備可靠性所必需的最大降

10、額額，若采用比他還還大的降額額，不但設(shè)備設(shè)備可靠性不會會增長長多少，而且設(shè)計設(shè)計上難難以接受。II級級降額額，是中等程度地降額額，適用于設(shè)備設(shè)備故障將會將會使工作任務(wù)務(wù)降級級和發(fā)發(fā)生不合理的維維修費費用情況況下的降額設(shè)計額設(shè)計。這級這級降額額仍處處于降低工作應(yīng)應(yīng)力可對設(shè)備對設(shè)備可靠性提高有明顯顯作用的范圍內(nèi)圍內(nèi)，它它比I級級降額額易于實現(xiàn)實現(xiàn)。III級級降額額，是最小程度的降額額，適用于設(shè)備設(shè)備故障只會對會對任務(wù)務(wù)的完成有小的影響并響并易于修復(fù)復(fù)的情況況，這級這級降額額的可靠性增長長效果最大，設(shè)計設(shè)計上也不會會有什么么困難難。2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計14降額標(biāo)準(zhǔn)降額標(biāo)準(zhǔn)對于數(shù)字電

11、路，實際扇出系數(shù)與額定扇出系數(shù)對于數(shù)字電路，實際扇出系數(shù)與額定扇出系數(shù)之比應(yīng)小于之比應(yīng)小于0.9。規(guī)定的電源電壓不能超出。規(guī)定的電源電壓不能超出。一般電容器的電壓降額系數(shù)取為一般電容器的電壓降額系數(shù)取為0.4-0.5，其失，其失效率約為額定失效率的效率約為額定失效率的1/10。電阻器的功率降額系數(shù)取為電阻器的功率降額系數(shù)取為0.5左右。左右。對于開關(guān)及連接件，其電流降額系數(shù)應(yīng)在對于開關(guān)及連接件，其電流降額系數(shù)應(yīng)在0.5以以下。如繼電器，指的是觸點電流降額。下。如繼電器，指的是觸點電流降額。降額設(shè)計不能隨便用，降額不足或降額太大都降額設(shè)計不能隨便用，降額不足或降額太大都可能出現(xiàn)危險?？赡艹霈F(xiàn)危險

12、。3.耐環(huán)境設(shè)計耐環(huán)境設(shè)計2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計16耐環(huán)境設(shè)計的內(nèi)容耐環(huán)境設(shè)計的內(nèi)容19711971年，美國對機載電子設(shè)備全年發(fā)生的故障年，美國對機載電子設(shè)備全年發(fā)生的故障進行剖析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，進行剖析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，50%50%以上的故障都與環(huán)以上的故障都與環(huán)境因素有關(guān)，其中，溫度、濕度、振動、沖擊境因素有關(guān)，其中，溫度、濕度、振動、沖擊造成的故障占造成的故障占44.69%44.69%。因此，為了提高系統(tǒng)可。因此，為了提高系統(tǒng)可靠性和對各種環(huán)境的適應(yīng)能力，需要進行耐環(huán)靠性和對各種環(huán)境的適應(yīng)能力，需要進行耐環(huán)境設(shè)計。包括：境設(shè)計。包括：抗氣氣候環(huán)環(huán)境設(shè)計設(shè)計。即進進行熱設(shè)計熱設(shè)計和三

13、防設(shè)計設(shè)計?？箼C械環(huán)環(huán)境設(shè)計設(shè)計，即抗振動動、沖擊設(shè)計擊設(shè)計?？馆椵椛洵h(huán)環(huán)境設(shè)計設(shè)計，即針對針對核輻輻射進進行的防護設(shè)計護設(shè)計。抗電電磁干擾設(shè)計擾設(shè)計，即電電磁兼容性設(shè)計設(shè)計。2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計17系統(tǒng)熱設(shè)計系統(tǒng)熱設(shè)計熱設(shè)計產(chǎn)生熱設(shè)計產(chǎn)生溫溫度是影響電響電子產(chǎn)產(chǎn)品可靠性的一個個重要環(huán)環(huán)境因素。一般地,電電子產(chǎn)產(chǎn)品的故障率隨隨著環(huán)環(huán)境溫溫度的增長長呈指數(shù)數(shù)增長長。半導(dǎo)導(dǎo)體元器件、尤其是集成電電路對溫對溫度最為為敏感。除了故障率隨溫隨溫度的增加呈指數(shù)數(shù)增長長，耐壓值壓值、漏電電流、放大倍數(shù)數(shù)等參數(shù)參數(shù)均是溫溫度的函數(shù)數(shù)。熱設(shè)計的必要性與目的熱設(shè)計的必要性與目的在航空航天等高科技

14、產(chǎn)產(chǎn)品中熱設(shè)計熱設(shè)計技術(shù)術(shù)日益得到重視視。對電對電子產(chǎn)產(chǎn)品熱設(shè)計熱設(shè)計分析的目的是基于對對系統(tǒng)熱統(tǒng)熱交換過換過程的分析和熱場熱場的計計算或測測量，從熱從熱源、熱熱流、散熱熱等方面對電對電子產(chǎn)產(chǎn)品進進行熱熱控制，以達達到減減少參數(shù)參數(shù)漂移，保持電氣電氣性能穩(wěn)穩(wěn)定，提高產(chǎn)產(chǎn)品可靠性的目的。2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計18系統(tǒng)熱設(shè)計系統(tǒng)熱設(shè)計方法方法熱交換的途徑熱交換的途徑熱熱交換換的方式主要有三種種：熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)、熱對熱對流、熱輻熱輻射。在固體材料內(nèi)內(nèi)部由于分子之間間相互作用而產(chǎn)產(chǎn)生的熱熱交換換，稱稱之為熱傳導(dǎo)為熱傳導(dǎo)；在固體表面與與流體表面之間間的熱熱交換換，稱稱之為熱對為熱對流；以電

15、電磁波傳傳播的形式由物體表面直線輻線輻射出去的熱熱交換換，稱稱之為熱輻為熱輻射。2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計19系統(tǒng)熱設(shè)計系統(tǒng)熱設(shè)計方法方法電子產(chǎn)品熱環(huán)境的影響因素電子產(chǎn)品熱環(huán)境的影響因素電電子產(chǎn)產(chǎn)品在工作過過程中都存在著各種種能量（如電電能、動動能）向熱熱能的轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換，根據(jù)其發(fā)熱發(fā)熱的多少形成大小不同的熱熱源。電電子產(chǎn)產(chǎn)品中熱熱源產(chǎn)產(chǎn)生的方式一般有以下幾種種：電電能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為熱為熱能機械摩擦產(chǎn)產(chǎn)生熱熱能航空航天產(chǎn)產(chǎn)品中的空氣動氣動力加熱熱熱設(shè)計熱設(shè)計中，只考慮發(fā)熱慮發(fā)熱量這個這個因素往往是不夠夠的，還還必須須考慮熱慮熱耗散密度問題問題。2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計20系統(tǒng)熱

16、設(shè)計系統(tǒng)熱設(shè)計方法方法電子產(chǎn)品常用的冷卻方法電子產(chǎn)品常用的冷卻方法自然冷卻完全靠自然對對流、傳導(dǎo)傳導(dǎo)和輻輻射進進行散熱熱，是最簡單簡單、最經(jīng)經(jīng)濟濟的散熱熱方法，廣泛使用。散熱熱能力較較差。強迫空氣氣冷卻采用風(fēng)風(fēng)機進進行吹氣氣或抽氣氣冷卻的方式，熱熱耗散能力較較高。缺點是內(nèi)內(nèi)部污污染問題問題，引入不干凈氣凈氣流和噪聲污聲污染。冷板式冷卻比以上方式熱熱耗散能力都要高的方式。2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計21系統(tǒng)熱設(shè)計系統(tǒng)熱設(shè)計方法方法元器件的布局與安裝元器件的布局與安裝除了要考慮慮元器件工作溫溫度的控制和元器件的自然散熱熱情況況外，主要應(yīng)應(yīng)考慮慮的問題問題是元器件的布局與與安裝。主要原則則

17、有：發(fā)熱發(fā)熱元器件的位置安排應(yīng)盡應(yīng)盡可能分散；為盡為盡量提高產(chǎn)產(chǎn)品的可靠性，應(yīng)應(yīng)使熱熱敏感元器件處處于溫溫度最低區(qū)區(qū)域；采用短通路，加大安裝面積積，采用導(dǎo)熱導(dǎo)熱率高的材料，盡盡量減減少傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)熱阻；應(yīng)應(yīng)采取措施使接觸觸面的熱熱阻降到最小。2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計22系統(tǒng)熱設(shè)計系統(tǒng)熱設(shè)計方法方法機箱的熱設(shè)計機箱的熱設(shè)計機箱設(shè)計設(shè)計的任務(wù)務(wù)是在保證設(shè)備證設(shè)備承受外界各種環(huán)種環(huán)境和應(yīng)應(yīng)力的前提下，采用各種種必要的散熱熱手段，最大限度地把設(shè)備產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)生的熱熱量散發(fā)發(fā)出去。在設(shè)計時設(shè)計時，應(yīng)應(yīng)根據(jù)設(shè)備設(shè)備的實際實際情況況建立機箱與設(shè)備與設(shè)備的熱熱模型，進進行熱熱分析計計算及溫溫度測試測試

18、，改進進方案優(yōu)優(yōu)化設(shè)計設(shè)計，使機箱的熱設(shè)計達熱設(shè)計達到預(yù)預(yù)期效果。機箱的形式主要有密封機箱、通風(fēng)風(fēng)機箱和強制風(fēng)風(fēng)冷通風(fēng)風(fēng)機箱三種種。2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計23系統(tǒng)熱設(shè)計系統(tǒng)熱設(shè)計熱分析手段熱分析手段進進行電電子產(chǎn)產(chǎn)品熱熱分析的目的是確定電電子產(chǎn)產(chǎn)品及其組組成部分的溫溫度及分布，并對熱設(shè)計并對熱設(shè)計的成果進進行檢驗檢驗和優(yōu)優(yōu)化。獲獲得電電子產(chǎn)產(chǎn)品溫溫度場場的途徑徑主要有數(shù)值數(shù)值分析計計算和熱測熱測量兩種兩種方式。熱場熱場的數(shù)值數(shù)值分析計計算方法主要適用于產(chǎn)產(chǎn)品的設(shè)計過設(shè)計過程，此時尚時尚無實實物產(chǎn)產(chǎn)品可供測測量。采用熱測熱測量的方式確定實實物產(chǎn)產(chǎn)品表面溫溫度及溫溫度場場很方便，所

19、得結(jié)結(jié)果也較較準(zhǔn)確。2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計24系統(tǒng)熱設(shè)計系統(tǒng)熱設(shè)計熱分析手段熱分析手段BETAsoft可以對對印刷電電路板的熱熱效應(yīng)進應(yīng)進行準(zhǔn)確，可靠的分析。通過過確定印刷電電路板的溫溫度及其梯度，器件和焊焊點的溫溫度，設(shè)計設(shè)計者可以方便地確定設(shè)計設(shè)計中潛在的散熱熱及可靠性問題問題。由于采用了局部變變步長長的有限元微分算法，與傳統(tǒng)與傳統(tǒng)的有限元算法相比，其計計算速度大大提高。針對熱傳導(dǎo)針對熱傳導(dǎo)，對對流和輻輻射情況況，BETAsoft可建立復(fù)雜復(fù)雜的三維氣維氣流與熱場與熱場模型，并并考慮慮器件上是否加裝了散熱熱片，芯片風(fēng)風(fēng)扇及導(dǎo)熱墊導(dǎo)熱墊等散熱熱裝置。BETAsoft 的分析結(jié)

20、結(jié)果與實際測與實際測量誤誤差小于10%，可確保分析的準(zhǔn)確性 。2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計25系統(tǒng)熱設(shè)計系統(tǒng)熱設(shè)計熱分析手段熱分析手段2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計26系統(tǒng)三防設(shè)計系統(tǒng)三防設(shè)計“三防三防”是指對潮濕、鹽霧和霉菌的防護。是指對潮濕、鹽霧和霉菌的防護?！叭廊馈痹O(shè)計就是防潮濕、防鹽霧和防霉菌的設(shè)計就是防潮濕、防鹽霧和防霉菌的設(shè)計，也包含防塵及其它腐蝕氣體。設(shè)計，也包含防塵及其它腐蝕氣體。潮濕、鹽霧、霉菌和灰塵對系統(tǒng)可靠性的影響潮濕、鹽霧、霉菌和灰塵對系統(tǒng)可靠性的影響主要表現(xiàn)在使系統(tǒng)設(shè)備的絕緣性能降低、霉?fàn)€主要表現(xiàn)在使系統(tǒng)設(shè)備的絕緣性能降低、霉?fàn)€腐蝕和其他性能惡化

21、或斷路失效。一般是：腐蝕和其他性能惡化或斷路失效。一般是：絕緣絕緣材料被水汽所濕潤濕潤，縫縫隙中侵入水汽后結(jié)結(jié)露；高溫溫、高濕時濕時霉菌容易生長長，使器件變質(zhì)變質(zhì)失效；金屬屬表面產(chǎn)產(chǎn)生電電化腐蝕蝕和使氧氧化作用加劇?。粔m塵埃的堆積積和水汽的濕潤會濕潤會造成各種種材料的腐蝕蝕。2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計27系統(tǒng)三防設(shè)計系統(tǒng)三防設(shè)計潮濕潮濕使有機和無機材料受潮、發(fā)漲、變形，使使有機和無機材料受潮、發(fā)漲、變形，使金屬材料加速腐蝕，使絕緣材料絕緣性能降低金屬材料加速腐蝕，使絕緣材料絕緣性能降低甚至擊穿。甚至擊穿。鹽霧鹽霧引起金屬電化學(xué)腐蝕，也使其絕緣電阻降引起金屬電化學(xué)腐蝕，也使其絕緣電阻

22、降低。氯氣、氨氣及二氧化硫等有害氣體與潮濕低。氯氣、氨氣及二氧化硫等有害氣體與潮濕氣體結(jié)合，會產(chǎn)生酸、堿性氣體，加速金屬件氣體結(jié)合，會產(chǎn)生酸、堿性氣體，加速金屬件的腐蝕作用，直接影響電子設(shè)備的絕緣性能。的腐蝕作用，直接影響電子設(shè)備的絕緣性能。霉菌霉菌可使絕緣電阻大大降低，抗電強度降低，可使絕緣電阻大大降低，抗電強度降低，加速塑料老化、金屬材料腐蝕，破壞漆膜的保加速塑料老化、金屬材料腐蝕，破壞漆膜的保護作用。護作用。2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計28系統(tǒng)三防設(shè)計系統(tǒng)三防設(shè)計對潮濕、鹽霧、霉菌和灰塵的防護采用結(jié)構(gòu)性防護、材料防護、對潮濕、鹽霧、霉菌和灰塵的防護采用結(jié)構(gòu)性防護、材料防護、隔離

23、防護和工藝防護，即設(shè)計或選擇良好的預(yù)防結(jié)構(gòu)，選用良好隔離防護和工藝防護，即設(shè)計或選擇良好的預(yù)防結(jié)構(gòu)，選用良好的防護材料和裝置，采用優(yōu)良的制造工藝和可靠的涂覆層或鍍層。的防護材料和裝置，采用優(yōu)良的制造工藝和可靠的涂覆層或鍍層。具體有：具體有：采用元件密封、組組件密封、零件涂覆等措施，防止腐蝕蝕性氣氣體介質(zhì)質(zhì)與與材料接觸觸，如用氣氣體、液體填填充，實現(xiàn)實現(xiàn)全密封、硅覆蓋陶瓷等氣氣密性結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)。通過過排濕氣濕氣、冷卻方法消除潮濕濕、霉菌、鹽霧鹽霧等影響響，改善工作環(huán)環(huán)境。采用不受潮濕濕、鹽霧鹽霧、霉菌腐蝕蝕的材料，如聚氨樹氨樹脂漆、有機硅漆等，以及采用對對金屬屬可起防護護作用的油漆、有機薄膜、電鍍構(gòu)

24、電鍍構(gòu)成防護層護層。對對整機或系統(tǒng)統(tǒng)采用加固式防護護外殼殼。印制板電電路和組組件涂覆防潮材料。采用表面不易被破壞和防塵塵的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，密封或灌封是有效的三防措施。2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計29系統(tǒng)抗振動、沖擊設(shè)計系統(tǒng)抗振動、沖擊設(shè)計振動、沖擊對系統(tǒng)可靠性的影響振動、沖擊對系統(tǒng)可靠性的影響機械振動動沖擊對擊對系統(tǒng)統(tǒng)的可靠性也會產(chǎn)會產(chǎn)生影響響，該類該類振動動包括變頻變頻振動動、線線性加速等沖擊擊。在系統(tǒng)設(shè)備統(tǒng)設(shè)備中，振動動、沖擊會擊會造成元器件變變形，接觸觸不良，嚴(yán)嚴(yán)重的還會還會造成元器件損損壞。因此，進進行抗振動動沖擊設(shè)計擊設(shè)計，就是在設(shè)計設(shè)計上采用各種種有效措施，減輕減輕機械環(huán)環(huán)境對

25、對系統(tǒng)設(shè)統(tǒng)設(shè)備備可靠性的影響響。2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計30系統(tǒng)抗振動、沖擊設(shè)計系統(tǒng)抗振動、沖擊設(shè)計抗振動、沖擊的措施抗振動、沖擊的措施消除相關(guān)關(guān)振源消除設(shè)備內(nèi)設(shè)備內(nèi)外的相關(guān)關(guān)振源是設(shè)備設(shè)備振動與動與沖擊擊防護護的主要措施。提高結(jié)構(gòu)剛結(jié)構(gòu)剛度，防止低頻頻激振設(shè)備設(shè)備的振動動特性由其質(zhì)質(zhì)量、剛剛度和阻尼特性確定。當(dāng)當(dāng)激振頻頻率較較低時時，在不增加質(zhì)質(zhì)量和改變變阻尼特性的情況況下，通過過提高結(jié)構(gòu)剛結(jié)構(gòu)剛度，來來提高設(shè)備設(shè)備及元器件的固有頻頻率與與激振頻頻率的比值值，達達到防振的目的。采用隔離措施，防止高頻頻激振當(dāng)當(dāng)激振頻頻率較較高時時，通過過提高結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的剛剛度等措施來來改變設(shè)變設(shè)備

26、備的振動動特性不可取，這時這時可在設(shè)備設(shè)備和傳遞傳遞振動動的基礎(chǔ)結(jié)礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)之間間采取隔離措施（如安裝減減振器）。2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計31系統(tǒng)抗振動、沖擊設(shè)計系統(tǒng)抗振動、沖擊設(shè)計抗振動、沖擊的措施抗振動、沖擊的措施采用去耦措施，優(yōu)優(yōu)化固有頻頻率振動過動過程中，印制板及其所裝配的元器件之間會間會出現(xiàn)現(xiàn)相互振動動耦合，從從而使設(shè)備設(shè)備的固有頻頻率分布很寬寬，容易與與外界激振產(chǎn)產(chǎn)生共振。這時這時可用硅橡膠膠封裝整個個印制板組組件，使之成為為一個個整體，消除元器件與與印制板之間間的相互振動動耦合，使設(shè)備設(shè)備的固有頻頻率分布變變窄，達達到不易共振的目的。阻尼減減振技術(shù)術(shù)可以采用粘彈彈阻尼

27、材料粘貼貼或噴噴涂在需要減減振的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)上進進行減減振。采用阻尼減減振技術(shù)術(shù)，可以達達到在不增加設(shè)備質(zhì)設(shè)備質(zhì)量和提高系統(tǒng)剛統(tǒng)剛度的情況況下，提高設(shè)備設(shè)備的振動動防護護能力。2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計32系統(tǒng)抗振動、沖擊設(shè)計系統(tǒng)抗振動、沖擊設(shè)計具體措施具體措施在結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計上，應(yīng)盡應(yīng)盡量提高產(chǎn)產(chǎn)品的耐振能力，它與產(chǎn)它與產(chǎn)品的重量、剛剛度和安裝布局均有密切的關(guān)關(guān)系。減輕減輕重量有利于產(chǎn)產(chǎn)品耐振，但有一定的限制，主要應(yīng)應(yīng)保證產(chǎn)證產(chǎn)品有足夠夠的剛剛度。對對于系統(tǒng)統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，既既要保證穩(wěn)證穩(wěn)定可靠，又要保證證使用靈靈活。必要部位都應(yīng)應(yīng)加裝彈彈簧墊墊圈。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)布局應(yīng)應(yīng)利于耐振，重量

28、分布應(yīng)當(dāng)應(yīng)當(dāng)均勻勻，重心位置應(yīng)應(yīng)居于設(shè)備設(shè)備中心，較較重的物體應(yīng)盡應(yīng)盡量靠近整機中心位置。2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計33系統(tǒng)抗振動、沖擊設(shè)計系統(tǒng)抗振動、沖擊設(shè)計具體措施具體措施對對于電電子元器件，應(yīng)當(dāng)應(yīng)當(dāng)注意防止斷線斷線、斷斷腳或拉脫焊脫焊點等故障。對電對電容、電電阻或二極極管等，一般應(yīng)該臥應(yīng)該臥裝。對較對較重的元器件及印制板都應(yīng)應(yīng)采用固定結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)?？刹捎铆h(huán)氧樹環(huán)氧樹脂粘接、加卡或緊緊固螺釘釘。導(dǎo)線導(dǎo)線、線線束及電纜應(yīng)進電纜應(yīng)進行綁綁扎，分段固定。可調(diào)電調(diào)電位器使用方便，但盡盡量少裝，調(diào)調(diào)整后應(yīng)鎖應(yīng)鎖緊緊，固定阻值值。2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計34系統(tǒng)抗振動、沖擊設(shè)計系

29、統(tǒng)抗振動、沖擊設(shè)計具體措施具體措施采用局部或整機灌封結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)是提高耐震能力的有效辦辦法，同時時，也有利于三防，但不利于散熱熱，且會導(dǎo)會導(dǎo)致重量增加，不便維維修等。4.印制板的可靠性設(shè)計印制板的可靠性設(shè)計2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計36印制板可靠性設(shè)計的目的印制板可靠性設(shè)計的目的PCBPCB可靠性設(shè)計的目的，是為了實現(xiàn)可靠性設(shè)計的目的，是為了實現(xiàn)PCBPCB良好地良好地散熱和電磁兼容性，保證散熱和電磁兼容性，保證PCBPCB上的元器件和功上的元器件和功能電路工作可靠。能電路工作可靠。為了提高為了提高PCBPCB裝配的可靠性，必須在結(jié)構(gòu)選材、裝配的可靠性，必須在結(jié)構(gòu)選材、元器件及電路布局

30、和制造工藝等方面滿足電路元器件及電路布局和制造工藝等方面滿足電路性能要求。性能要求。PCBPCB裝配板常出現(xiàn)的失效模式有：信號干擾、裝配板常出現(xiàn)的失效模式有：信號干擾、印制線剝落和銹蝕、元器件引線蝕斷、耐用沖印制線剝落和銹蝕、元器件引線蝕斷、耐用沖擊性能差、接插件斷開、電暈打火、板面翹曲擊性能差、接插件斷開、電暈打火、板面翹曲及元器件損壞等。及元器件損壞等。2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計37印制板可靠性提高的措施印制板可靠性提高的措施覆銅箔印制板的選擇覆銅箔印制板的選擇印制板按結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式分為為：單單面印制電電路板雙雙面印制電電路板多層層印制電電路板撓撓性印制電電路板平面印制電電路板根

31、據(jù)覆銅銅箔板材料不同可分為為：酚醛紙酚醛紙基覆銅銅箔板(紙銅紙銅箔板)環(huán)氧酚醛環(huán)氧酚醛玻璃布覆銅銅箔板(布銅銅箔板)環(huán)氧環(huán)氧玻璃布覆銅銅箔板聚四氟氟乙烯烯玻璃布覆銅銅箔板2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計38印制板可靠性提高的措施印制板可靠性提高的措施類型類型工作溫度范圍工作溫度范圍特點特點覆銅箔環(huán)氧酚醛覆銅箔環(huán)氧酚醛玻璃布層壓板玻璃布層壓板小于小于100100適用于制作工作頻率較高適用于制作工作頻率較高的電子的電子/ /電器設(shè)備中的印電器設(shè)備中的印制板制板覆銅箔環(huán)氧玻璃覆銅箔環(huán)氧玻璃布層壓板布層壓板可達可達130130透明性好，適用于制作電透明性好，適用于制作電子子/ /電器設(shè)備中的印制

32、板電器設(shè)備中的印制板覆銅箔聚四氟乙覆銅箔聚四氟乙烯玻璃布層壓板烯玻璃布層壓板可在可在200200下長下長期工作期工作介質(zhì)損耗小、介電常數(shù)低，介質(zhì)損耗小、介電常數(shù)低，價格昂貴，適用于制作國價格昂貴，適用于制作國防尖端產(chǎn)品和高頻微波設(shè)防尖端產(chǎn)品和高頻微波設(shè)備中的印制板備中的印制板常用覆銅箔層壓板的工作溫度范圍和特性表常用覆銅箔層壓板的工作溫度范圍和特性表2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計39印制板可靠性提高的措施印制板可靠性提高的措施覆銅箔印制板的選擇覆銅箔印制板的選擇實際實際中，基板的選選材應(yīng)應(yīng)依據(jù)整機的性能指標(biāo)標(biāo)，使用條條件（如氣氣候、電氣環(huán)電氣環(huán)境、化學(xué)條學(xué)條件酸堿堿度等）以及經(jīng)濟經(jīng)濟性

33、，否則則可能會會影響電響電路正常穩(wěn)穩(wěn)定工作或者造成浪費費。對對于高壓電壓電路，應(yīng)選應(yīng)選用具有良好高壓絕緣壓絕緣性能的板材。如果選選用絕緣絕緣性能差的酚醛紙酚醛紙基覆銅銅箔板，則則可能會會造成基板擊擊穿打火而產(chǎn)產(chǎn)生火花放電電干擾擾，嚴(yán)嚴(yán)重時時可能碳碳化短路；高頻電頻電路要選擇選擇高頻損頻損耗小的基板，如聚四氟氟乙烯烯板。如果選選用高頻頻特性差的酚醛酚醛板，將會將會由于高頻損頻損耗過過大而影響電響電路高頻頻性能；一般的低頻頻低壓壓及民用電電路，則則要求基板經(jīng)濟經(jīng)濟性好，價格低廉，如果選選用成本較較高的玻璃布板，則會則會造成不必要的浪費費。2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計40印制板可靠性提高的

34、措施印制板可靠性提高的措施覆銅箔印制板的選擇覆銅箔印制板的選擇以袖珍晶體管收音機為為例，由于機內(nèi)線內(nèi)線路板本身尺寸小，印制板線條寬線條寬度較較大，使用環(huán)環(huán)境良好，整機售價較較低，因此在選選材上應(yīng)應(yīng)十分注意考慮慮價格因素，故選選用酚醛紙質(zhì)酚醛紙質(zhì)基板即可，而沒沒必要選選用高性能的環(huán)氧環(huán)氧玻璃布基板。在微型計計算機等高檔電檔電子產(chǎn)產(chǎn)品中，由于元器件密度高，印制導(dǎo)線導(dǎo)線窄，板面尺寸大，線線路板制造費費用只占整機成本的一個個很小的比例，所以在設(shè)計選設(shè)計選材時時，應(yīng)應(yīng)以覆銅銅板的各項項技術(shù)術(shù)性能作為為考慮慮因素，不能片面追求成本低廉。 2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計41印制板可靠性提高的措施印制

35、板可靠性提高的措施印制板裝配的散熱印制板裝配的散熱印制板的散熱熱主要是設(shè)設(shè)法將將印制板及印制線線上安裝的元器件工作時產(chǎn)時產(chǎn)生的熱熱量散布出去。選選用厚度大的印制線線，以利于導(dǎo)熱導(dǎo)熱和自然對對流散熱熱。應(yīng)減應(yīng)減少元器件引線線腳與與印制線線間間的熱熱阻。當(dāng)當(dāng)元器件的發(fā)熱發(fā)熱密度過過大，單單靠元器件引線線腳和元器件本身不足以充分散熱時熱時，可采用散熱網(wǎng)熱網(wǎng)、匯匯流條條、散熱熱管等措施，以增加元器件的熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)。若元器件的發(fā)熱發(fā)熱密度非常高，可考慮慮安裝散熱熱器，并并在元器件、散熱熱材料和散熱熱器之間間涂抹導(dǎo)熱導(dǎo)熱膏。對對于安裝密度較較高，采用上述措施后還還不能充分散熱時熱時，應(yīng)應(yīng)采用導(dǎo)熱導(dǎo)熱性能好

36、的PCB，如金屬屬基底印制板和陶瓷基底印制板。2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計42印制板可靠性提高的措施印制板可靠性提高的措施元器件的布局元器件的布局設(shè)計設(shè)計印制電電路板不僅僅僅僅是簡單簡單地將將各個個元器件之間間用印制導(dǎo)線連導(dǎo)線連接起來來，更重要的是應(yīng)應(yīng)當(dāng)當(dāng)考慮電慮電路的特點和要求。如高頻電頻電路對對于低頻電頻電路的影響響，各元器件之間間是否會產(chǎn)會產(chǎn)生有害的干擾擾，以及熱傳遞熱傳遞等方面的影響響等。由于布局不正確帶來帶來的分布參數(shù)參數(shù)的影響響也不可以忽略，所以在設(shè)計設(shè)計印制電電路板時應(yīng)當(dāng)時應(yīng)當(dāng)充分考慮慮元器件的擺擺放位置。 2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計43印制板可靠性提高的措

37、施印制板可靠性提高的措施元器件的安裝技術(shù)元器件的安裝技術(shù)為為了提高PCB裝配板的耐振動動和沖擊擊的性能，元器件的安裝應(yīng)應(yīng)有一定的措施。靜電靜電敏感器件的安裝在等電電位工作臺上進進行，以免靜電損靜電損壞器件。對對大電電流器件（如整流二極極管），其引腳有散熱熱作用，不可過過短，也不宜套上絕緣絕緣管。必須須保證焊證焊接質(zhì)質(zhì)量，消除虛焊虛焊。焊焊接處處的清潔清潔是保證焊證焊接質(zhì)質(zhì)量的首要條條件。焊焊接組組裝完畢畢后，需要進進行檢查檢查和清清洗。表面貼貼裝技術(shù)術(shù)的應(yīng)應(yīng)用2022-4-20可靠性設(shè)計可靠性設(shè)計44印制板可靠性提高的措施印制板可靠性提高的措施布線原則布線原則不相容的地線線分別別布置。為為了防止公共地線線阻抗耦合干擾擾，對對不相容的地線線如大電電流與與小電電流、高頻頻與與低頻頻、模擬與數(shù)擬與數(shù)字、不同電電源電壓電壓的地線應(yīng)線應(yīng)分別別布置。對對于單單、雙雙面板而言，常采用軌線軌線作為為地線線。為為了減減小其阻抗，應(yīng)應(yīng)使之盡盡量加粗，但當(dāng)當(dāng)干擾頻擾頻率很高時時，地線線上的干擾電壓擾電壓仍可能加大，所以要采用分地的方法防止不同地回路間