電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)-第章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)

第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》教師：董武北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)1.1可靠性的重要性1.2可靠性的概念1.3可靠性定量表征1.4可靠性技術(shù)概要1.5可靠性設(shè)計(jì)北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》1.1可靠性的重要性2011年，溫州高鐵追尾事故：北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》國(guó)家安監(jiān)總局公布溫州動(dòng)車事故調(diào)查報(bào)告：原因：通信系統(tǒng)在雷擊下失靈通號(hào)集團(tuán)所屬通號(hào)設(shè)計(jì)院，在LKD2-T1型列控中心設(shè)備，存在嚴(yán)重設(shè)計(jì)缺陷和重大安全隱患。當(dāng)溫州南站列控中心采集驅(qū)動(dòng)單元，采集電路電源回路中保險(xiǎn)管F2遭雷擊熔斷后，采集數(shù)據(jù)不再更新，錯(cuò)誤地控制軌道電路發(fā)碼及信號(hào)顯示，使行車處于不安全狀態(tài)。雷擊也造成5829AG軌道電路發(fā)送器與列控中心通信故障。北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》該動(dòng)車安全控制系統(tǒng)的可靠性有重大缺陷：1）防雷設(shè)計(jì)有缺陷應(yīng)采用防雷電保護(hù)接地、內(nèi)部設(shè)備的嚴(yán)格屏蔽、浪涌保護(hù)元件，等多種防護(hù)手段，防止雷電襲擊2）冗余設(shè)計(jì)列控中心采集電路只有一路獨(dú)立電源。應(yīng)配備兩路獨(dú)立電源，只有當(dāng)兩路電源同時(shí)失效時(shí)，才會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)故障3）設(shè)備設(shè)計(jì)重大缺陷列控中心主機(jī)：雖收到故障信息，未采取任何防護(hù)措施北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》2014中國(guó)探月工程“嫦娥三號(hào)”玉兔月球車：北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》月球車是我國(guó)最高智能機(jī)器人：能夠自主導(dǎo)航:根據(jù)照相機(jī)拍到的四周情況，自己決定該走哪條路、怎么走；能夠自主避障；能夠自動(dòng)上坡下坡動(dòng)力來源：可伸縮的太陽(yáng)能電池帆板，白天工作時(shí)展開，夜晚則收起來，保護(hù)各種儀器不被凍壞。白天時(shí)太陽(yáng)能電池帆板還要調(diào)整角度，避免被陽(yáng)光照射得太熱。移動(dòng)裝置：為“六輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向”的方案。月球車“玉兔”出現(xiàn)問題北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》全國(guó)大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽2011第六屆太原理工大學(xué)賽場(chǎng)北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》2012年第七屆河北大學(xué)賽場(chǎng)北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》2013第八屆東北大學(xué)秦皇島分校賽場(chǎng)北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》2014第九屆北京理工大學(xué)賽場(chǎng)北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》2015第十屆北京工業(yè)大學(xué)賽場(chǎng)北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》智能車曾經(jīng)出現(xiàn)的可靠性問題：1、智能車正常運(yùn)行后停下后，又運(yùn)行，又停下來：?jiǎn)纹瑱C(jī)不停的復(fù)位，原因：直流電機(jī)運(yùn)行干擾單片機(jī)的電源電壓；程序中數(shù)組的指針越界2、智能車前期運(yùn)行正常，突然不能正常運(yùn)行（程序一直沒有變）：傳感器的位置發(fā)生了變化（線性CCD的螺絲松動(dòng)，電感的位置發(fā)生了變化）直流電機(jī)經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，已經(jīng)損壞；舵機(jī)拐彎的軸承松動(dòng)北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》火車網(wǎng)上訂票系統(tǒng)：刷票軟件，高峰時(shí)崩潰，硬件和軟件的問題電子監(jiān)管碼自動(dòng)識(shí)別排廢系統(tǒng)：編碼器輸出脈沖信號(hào)雜亂?北美防空聯(lián)合司令部，早期警報(bào)指揮中心一個(gè)價(jià)值僅45美分極小的集成電路失效，兩次發(fā)生虛假的蘇聯(lián)人進(jìn)攻的警報(bào)北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》?83年，科羅拉多州洪水泛濫計(jì)算機(jī)預(yù)告錯(cuò)誤，水庫(kù)被沖垮?意大利國(guó)家數(shù)據(jù)庫(kù)被破壞6秒鐘，要6年才可修復(fù)。?1996年6月，歐洲阿里亞那五火箭發(fā)射失敗升空40秒，在4000米自爆，損失5億英鎊。原因：火箭設(shè)計(jì)師重硬件可靠性設(shè)計(jì)，輕軟件可靠性設(shè)計(jì)，導(dǎo)致火箭慣性制導(dǎo)系統(tǒng)軟件出現(xiàn)規(guī)格和設(shè)計(jì)錯(cuò)誤北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》軟件系統(tǒng)存在的問題：?據(jù)統(tǒng)計(jì)：“約75%的軟件開發(fā)費(fèi)用于可靠性測(cè)試和維護(hù)”IBM開發(fā)OS360：花費(fèi)5000人年，每個(gè)新版本存在100個(gè)bug據(jù)調(diào)查：“對(duì)軟件系統(tǒng)，每百萬(wàn)行代碼有兩萬(wàn)個(gè)Bug，測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)90％，余下Bug中，200個(gè)在運(yùn)行的第一年出現(xiàn)，其他則不被發(fā)現(xiàn)”?“例行維護(hù)通常在修復(fù)200個(gè)Bug時(shí)引入200個(gè)新的Bug”–美國(guó)國(guó)防部《軟件開發(fā)水平評(píng)估》?最高級(jí)企業(yè)：每4行代碼，平均缺陷數(shù)0.32個(gè)?最低級(jí)企業(yè)：每4行代碼，平均缺陷數(shù)11.95個(gè)–據(jù)統(tǒng)計(jì)：“軟件故障率是硬件的10倍”北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》1.2可靠性的概念1、元器件元器件，也稱為“電子元器件”：是電子系統(tǒng)的最基本單元，包括二極管、三極管、電阻、電容、電感、集成電路芯片、繼電器、電纜等，零部件，也稱為“機(jī)械零部件”：指機(jī)械系統(tǒng)的基本單元，包括螺栓、螺帽、軸承、銷子、彈簧、軟管、齒輪、密封件等產(chǎn)品：指系統(tǒng)、設(shè)備、部件、元器件、軟件等裝備：指由各種元器件、零部件組裝而成，具有獨(dú)立功能的系統(tǒng)例如：電子設(shè)備、衛(wèi)星、飛機(jī)、潛艇等北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》元器件的分類：北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》2、可靠性任何電子產(chǎn)品的評(píng)價(jià)，有4個(gè)指標(biāo)：功能、性能、成本、可靠性。電子系統(tǒng)可靠性的定義1：指電子系統(tǒng)不出故障，或盡可能少出故障，如果出現(xiàn)故障，能夠在最短時(shí)間內(nèi)修復(fù)。電子系統(tǒng)可靠性的定義2：電子系統(tǒng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)、規(guī)定條件下完成規(guī)定功能的能力，是產(chǎn)品質(zhì)量的重要方面北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》故障或失效：在規(guī)定時(shí)間內(nèi)、規(guī)定條件下，產(chǎn)品失去規(guī)定的功能故障：指可修復(fù)產(chǎn)品（如電子整機(jī)，經(jīng)更換元器件可以修復(fù)），短時(shí)間內(nèi)失去規(guī)定功能（如電磁干擾）失效：指不可修復(fù)產(chǎn)品（如電子元器件，只能更換，無(wú)法修復(fù)），為失效永久，失去規(guī)定功能（如雷電引發(fā)燒毀）北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)：第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》規(guī)定條件:包括使用條件、環(huán)境條件使用條件：動(dòng)力負(fù)載條件（電源、輸出功率、載荷等），使用頻率條件（工作頻率、速度、數(shù)據(jù)率等），過電應(yīng)力條件（靜電、浪涌、過電壓、過電流、雷擊等）環(huán)境條件：氣候環(huán)境（溫度、濕度、空間輻射、氣壓等），生物和化學(xué)環(huán)境（霉菌、鹽霧、臭氧、污染等），機(jī)械環(huán)境（振動(dòng)、沖擊、加速度等），電磁環(huán)境（電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)等）北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》電子系統(tǒng)的可靠性，有三個(gè)因素決定：1）電子元器件的可靠性2）電路和結(jié)構(gòu)的可靠性設(shè)計(jì)3）電子整機(jī)的組裝可靠性可靠性是電子系統(tǒng)的生命線特別是：應(yīng)用在惡劣環(huán)境下，例如:野外、強(qiáng)電環(huán)境、雷擊、高濕度、高溫、航天宇宙中北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》3.可維修性和可保障性可維修性：指產(chǎn)品在固定的時(shí)間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方法進(jìn)行維修時(shí)，恢復(fù)到能完成規(guī)定功能的能力，使用平均維修時(shí)間(MTTR,Meantimetorepair可保障性：指產(chǎn)品在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，按規(guī)定的程序和方法進(jìn)行保障時(shí)，保持完成規(guī)定功能的能力,使用平均故障延誤時(shí)間(MLDT,MeanLogisticsDelayTime)表示。平均故障延誤時(shí)間：指從出現(xiàn)故障，到開始維修，之間的平均時(shí)間可用性，或可信性：指可維修、可保障產(chǎn)品在某時(shí)刻具有或維持規(guī)定功能的能力。)表示。北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》4.安全性和健壯性安全性(Safety)：正確地安裝、維護(hù)和使用設(shè)備，使之不會(huì)危害人、家畜和財(cái)產(chǎn)健壯性(Robustness)，或魯棒性、堅(jiān)固性：系統(tǒng)從各種出錯(cuò)條件下恢復(fù)原有功能的能力。北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》5.可靠性的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀20世紀(jì)40年代：可靠性引起重視50、60年代：對(duì)可靠性進(jìn)行深入研究70年代：研究成熟，制定了很多可靠性標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范80年代：在各種電子設(shè)備，民用、工業(yè)設(shè)備、軍事設(shè)備都非常強(qiáng)調(diào)可靠性現(xiàn)狀：從元器件的研制、生產(chǎn)，到設(shè)備和系統(tǒng)的開發(fā)研制，都嚴(yán)格遵守可靠性原則特別是：在惡劣環(huán)境下的武器裝備和工控設(shè)備北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》6.可靠性研究的2個(gè)方面1)可靠性理論研究：從數(shù)學(xué)理論出發(fā)，研究電子設(shè)備的可靠性理論2)可靠性工程研究可靠性理論在工程上的實(shí)現(xiàn)這門課程：主要學(xué)習(xí)可靠性工程研究北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》1.3可靠性定量表征1.3.1失效率1.3.2壽命1.3.3失效分布北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》1.3.1失效率可靠性可用定量的指標(biāo)來表征。我們無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)計(jì)產(chǎn)品在何時(shí)失效，只能得到產(chǎn)品在何時(shí)失效的可能性高低，所以，可靠性的定量表征指標(biāo)均為概率或平均值1）可靠度R(t)定義：產(chǎn)品在t時(shí)間內(nèi)不失效的概率R(t)=P{τ>t}τ為產(chǎn)品的壽命有N個(gè)產(chǎn)品，工作到t時(shí)間，有n(t)個(gè)失效，N(t)個(gè)未失效，則R(t)的估計(jì)值（實(shí)際的可靠性定量指標(biāo)只能通過試驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)得到其近似值，亦稱觀測(cè)值）產(chǎn)品在剛投入使用時(shí)不會(huì)失效：R(0)=1產(chǎn)品只要使用時(shí)間足夠長(zhǎng)，最終一定會(huì)失效：R(+∞)=0北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》2）失效概率(也稱為不可靠度)F(t)定義：產(chǎn)品在t時(shí)間內(nèi)失效的概率F(t)=P{τ≤t}τ為產(chǎn)品的壽命顯然:F(t)+R(t)=1若N個(gè)產(chǎn)品工作到t時(shí)間有n(t)個(gè)失效，則產(chǎn)品在剛投入使用時(shí)不會(huì)失效：F(0)=0產(chǎn)品只要使用時(shí)間足夠長(zhǎng)，最終一定會(huì)失效：F(+∞)=1北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》3）失效密度(也稱累積失效率或失效概率密度)f(t)定義：產(chǎn)品在t時(shí)刻附近的單位時(shí)間內(nèi)，發(fā)生失效的概率若N個(gè)產(chǎn)品，在t時(shí)刻附近的單位時(shí)間段△t內(nèi)，有△n(t)個(gè)失效，則失效密度和其它參數(shù)的關(guān)系：因?yàn)椋核裕罕本┯∷W(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》4）失效率λ(t)定義：在t時(shí)刻，尚未失效的產(chǎn)品在t時(shí)刻附近的單位時(shí)間內(nèi)，發(fā)生失效的概率若N個(gè)產(chǎn)品，在t時(shí)刻未失效的產(chǎn)品有N(t)個(gè)，在t時(shí)刻附近的單位時(shí)間段△t內(nèi)，有△n(t)個(gè)失效，則失效率和其它參數(shù)的關(guān)系：λ(t)的單位：Fit：1Fit=10-9/h，每十億個(gè)小時(shí)的失效元件數(shù)Fpmh：1Fpmh=10-6/h，每百萬(wàn)個(gè)小時(shí)的失效元件數(shù)北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)，表明：電子元器件的失效率有一定的規(guī)律元器件電容插座接點(diǎn)二極管集成電路大、中、小規(guī)模石英晶體電阻焊點(diǎn)變壓器晶體管（三極管）可變電阻導(dǎo)線絞接點(diǎn)失效率（%1000h）0.020.050.0130.010.050.0020.00020.50.040.010.00002北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》1.3.2壽命1.壽命的定義平均壽命：壽命的平均值壽命方差：北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》2.壽命的估值不可修復(fù)產(chǎn)品：θ是MTTF(平均無(wú)故障時(shí)間)的估計(jì)值當(dāng)所有試驗(yàn)樣品都觀察到壽命終了的實(shí)際值時(shí)，θ是它們的算術(shù)平均值。若有N個(gè)產(chǎn)品投入試驗(yàn)，都觀察到壽命終了期，壽命為ti的有ni個(gè)（i=1,2,…,k)，則可修復(fù)產(chǎn)品：θ是MTBF(平均故障間隔時(shí)間)的估計(jì)值θ的估計(jì)值：產(chǎn)品使用壽命期內(nèi)，在某個(gè)觀察期間，累計(jì)工作時(shí)間T與故障次數(shù)r之比北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》1.3.3失效分布1.浴盆曲線絕大多數(shù)電子元器件、電子系統(tǒng)整機(jī)的失效率曲線：早期失效期：失效率較高，呈下降趨勢(shì)，失效原因：由于設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、工藝缺陷(焊接不牢、密封不良、材料中有雜質(zhì)、缺陷)、裝配問題、管理不當(dāng)?shù)韧ㄟ^篩選老化的方法，剔除早期失效的產(chǎn)品，提高可靠性初始失效期的時(shí)間：一般幾十至幾百小時(shí)北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》絕大多數(shù)電子元器件、電子系統(tǒng)整機(jī)的失效率曲線：偶然失效期，?也稱為使用壽命期:失效率較低，穩(wěn)定，基本保持常數(shù)，是產(chǎn)品的最佳工作階段失效原因：大多由于產(chǎn)品固有質(zhì)量、或者偶然因素引起偶然失效期的時(shí)間：不同器件不一樣；同一種器件：不同用途的也不一樣民用級(jí)芯片：失效期達(dá)百萬(wàn)、千萬(wàn)小時(shí)工業(yè)級(jí)、軍用級(jí)芯片：失效期更長(zhǎng)北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》絕大多數(shù)電子元器件、電子系統(tǒng)整機(jī)的失效率曲線：耗損失效期，又稱衰老期：失效率再度呈現(xiàn)上升趨勢(shì)相對(duì)于一般電子設(shè)備或電子元器件，半導(dǎo)體器件在損耗期的上升更緩慢一些失效原因：由于元器件材料磨損、疲勞、老化等只能更換元器件解決元器件失效的形式：1）突然失效，或稱為災(zāi)難性失效：突然短路或開路2）退化失效：元器件的參數(shù)逐漸變差系統(tǒng)的失效的兩種形式：局部失效、整體失效北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》2.指數(shù)分布處于偶然失效期的絕大多數(shù)電子元器件，以及由許多元器件獨(dú)立組成，且無(wú)過多冗余的電子系統(tǒng)，均符合指數(shù)分布。指數(shù)分布：用于描述偶然沖擊引起的失效。偶然沖擊：指在很短的時(shí)間間隔內(nèi)，幾乎不會(huì)發(fā)生多于一次的沖擊，而且發(fā)生各次沖擊的事件是彼此獨(dú)立的可靠度：失效概率：失效密度：失效率為常數(shù)：北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》平均壽命：平均壽命與失效率互為倒數(shù)壽命方差：北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)例如:野外、強(qiáng)電環(huán)境、雷擊、高濕度、高溫、北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)1失效率可靠性可用定量的指標(biāo)來表征。1）電子元器件的可靠性包括使用條件、環(huán)境條件第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》對(duì)集成電路功耗的影響：R(t)=P{τ>t}τ為產(chǎn)品的壽命北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)5）射頻電路設(shè)計(jì)與高速數(shù)字設(shè)計(jì)應(yīng)用可靠性和固有可靠性的比較：例如：電腦死機(jī)后，再也無(wú)法開機(jī)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》這門課程：主要學(xué)習(xí)可靠性工程研究為ti的有ni個(gè)（i=1,2,…,k)，第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》1.4可靠性技術(shù)概要1.4.1全壽命周期的可靠性保證技術(shù)全壽命周期：包括電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試檢驗(yàn)、工作、失效等各個(gè)階段。在各個(gè)階段：必須采用不同的可靠性技術(shù)手段，保證電子系統(tǒng)的可靠性北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》第一代可靠性保證技術(shù)：老化篩選：對(duì)所有的器件、產(chǎn)品實(shí)施，使其工作在最大功耗下，連續(xù)工作100小時(shí)或更長(zhǎng)，剔除早期失效的產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)：抽樣進(jìn)行，使其在比正常工作高得多的條件下，工作失效分析：對(duì)老化篩選、可靠性試驗(yàn)進(jìn)行分析，得到失效模式、失效機(jī)理，為改進(jìn)提供依據(jù)。北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》第二代可靠性保證技術(shù)：提出“內(nèi)建可靠性”的理念，認(rèn)為可靠性是設(shè)計(jì)出來的、生產(chǎn)出來的、維修出來的。無(wú)論是設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、維修，必定包含著管理1）需求調(diào)查階段分析用戶對(duì)可靠性、維修性的要求、對(duì)影響可靠性的因素進(jìn)行分析：用戶使用條件、使用環(huán)境、操作人員2）設(shè)計(jì)方案階段制定可靠性、維修性的實(shí)施方案，制定可靠性、維修性的工作計(jì)劃、工作規(guī)范北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》3）硬件、軟件方案設(shè)計(jì)開發(fā)階段對(duì)可靠性、維修性的實(shí)施方案進(jìn)行分解和細(xì)化，落實(shí)到細(xì)節(jié)上，選擇合適的元器件、合理的軟件設(shè)計(jì)方法4）生產(chǎn)制造階段在研發(fā)的系統(tǒng)經(jīng)過多個(gè)用戶、長(zhǎng)時(shí)間（幾個(gè)月）使用，并被專家、用戶鑒定、認(rèn)可之后，進(jìn)入生產(chǎn)制造階段采取嚴(yán)格的可靠性保障措施：每道工序進(jìn)行質(zhì)量控制，仔細(xì)設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝，使用經(jīng)過老化篩選的元器件，認(rèn)真測(cè)試，進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)對(duì)故障進(jìn)行記錄，并做分析，寫出故障報(bào)告北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》5）使用階段產(chǎn)品使用時(shí)：必須保證產(chǎn)品在規(guī)定的條件下工作必須對(duì)使用者進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，提供技術(shù)資料，保證一旦出現(xiàn)故障，知道如何進(jìn)行維修，保證在最短時(shí)間內(nèi)修好。北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要注意的問題1）一慢一快的原則一慢：指在用戶需求調(diào)查、制定方案時(shí)，要仔細(xì)、認(rèn)真、全面、周到制定方案：慎重，選擇最佳方案，無(wú)論是硬件還是軟件，方案都是合理，每個(gè)器件都要考慮只有方案合理、可以實(shí)現(xiàn)，后續(xù)工作才有意義需要經(jīng)驗(yàn)，對(duì)電子的硬件、軟件有全面的了解和把握北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》一快原則：一旦方案確定，要調(diào)動(dòng)所有開發(fā)人員的積極性，以最快的速度進(jìn)行開發(fā)制定各部分的開發(fā)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，例如：各個(gè)硬件模塊、軟件模塊的開發(fā)和調(diào)試時(shí)間、聯(lián)調(diào)時(shí)間等如果沒有按照這個(gè)原則，最終結(jié)果都不好北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》2）在設(shè)計(jì)階段要考慮調(diào)試問題制定方案時(shí)：考慮如何聯(lián)調(diào)，采用什么步驟、順序進(jìn)行調(diào)試；準(zhǔn)備需要的信號(hào)源、測(cè)試設(shè)備硬件軟件開發(fā)階段：考慮選擇的元器件是否能夠正常工作軟件要進(jìn)行調(diào)試：模擬各種可能的情況，測(cè)試軟件的錯(cuò)誤北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》3）硬件和軟件的折中應(yīng)用有些功能既可以軟件實(shí)現(xiàn)，又能夠硬件實(shí)現(xiàn)，要充分考慮各種可能，進(jìn)行最優(yōu)設(shè)計(jì)例如：1）進(jìn)行數(shù)字電路設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)器，時(shí)序狀態(tài)控制：可以使用數(shù)字電路芯片，進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)也可以使用CPLD、FPGA，編寫程序進(jìn)行實(shí)現(xiàn)2）單片機(jī)要進(jìn)行以太網(wǎng)通信：TCPIP協(xié)議既可以使用C語(yǔ)言編寫，也可以使用硬件實(shí)現(xiàn)了的以太網(wǎng)接口芯片，例如W5100北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》第三代可靠性保證技術(shù)：失效檢測(cè)和壽命預(yù)報(bào)：在產(chǎn)品內(nèi)部嵌入監(jiān)控模塊，檢測(cè)退化過程，在產(chǎn)品失效前預(yù)報(bào)、及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，更換元器件、切換到冗余系統(tǒng)上。北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》1.4.2可靠性篩選技術(shù)篩選的定義：指對(duì)所有的元器件進(jìn)行非破壞性測(cè)試、應(yīng)力試驗(yàn)，經(jīng)過一定時(shí)間后，把特性測(cè)試一遍，剔除失效的器件，或具有潛在缺陷的元器件的過程元器件篩選的目的：是淘汰有缺陷的器件。元器件的固有可靠性：即使廠家采取了很多措施，但是難以避免有不合格的產(chǎn)品在元器件生產(chǎn)的過程中，由于材料的缺陷、設(shè)備工藝的原因，元器件存在內(nèi)傷，在出廠之前，沒有暴漏出來?？煽啃院Y選效果的表示：篩選剔除率：被淘汰的產(chǎn)品占產(chǎn)品總數(shù)的比率北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》篩選應(yīng)力的大小、應(yīng)力施加的時(shí)間：應(yīng)保證早期容易失效的器件，能夠被發(fā)現(xiàn)并剔除，同時(shí)不會(huì)對(duì)無(wú)早期失效的器件帶來?yè)p傷篩選應(yīng)力越大，則應(yīng)力施加的時(shí)間應(yīng)越短，例如：125℃、100小時(shí)的篩選與100℃、240小時(shí)的篩選，效果是相同的北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》一次篩選和二次篩選：為什么需要進(jìn)行二次篩選？1）元器件生產(chǎn)公司使用的篩選條件，低于產(chǎn)品的實(shí)際使用條件2）元器件在生產(chǎn)公司出產(chǎn)后，在使用之前，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)輸、存儲(chǔ)，其性能可能會(huì)發(fā)生變化北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》（4）振動(dòng)沖擊篩選把元器件放在振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上，連續(xù)振動(dòng)，后測(cè)試性能，把不合格的去掉（5）濕度篩選把元器件放在高濕度的環(huán)境下，存放數(shù)十個(gè)小時(shí)，后測(cè)試元器件的性能（6）密封檢測(cè)篩選氦質(zhì)譜檢漏：檢測(cè)出細(xì)微的漏氣浸油法：把元器件放在100°的碳氟油液體中，元器件內(nèi)部的空氣，遇到高溫膨脹會(huì)有氣泡冒出（7）樣機(jī)的連續(xù)工作樣機(jī)在進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)之前，加電連續(xù)工作數(shù)十到數(shù)百小時(shí)北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》1.4.3可靠性與成本的權(quán)衡一個(gè)電子產(chǎn)品的壽命周期成本：包括研發(fā)生產(chǎn)成本、運(yùn)行維護(hù)成本研發(fā)生產(chǎn)成本：包括原材料采購(gòu)、設(shè)計(jì)、工藝改進(jìn)等方面的成本運(yùn)行維護(hù)成本：包括修理、維護(hù)、備件和保障等方面的成本可靠性越低：研發(fā)成本越低，運(yùn)行維護(hù)成本越高可靠性越高：研發(fā)成本越高，運(yùn)行維護(hù)成本越低前期研發(fā)階段：投入越多，后期的運(yùn)行維護(hù)成本越低可靠性最低端、最高端：壽命周期成本都很高壽命周期成本最低，也是性價(jià)比的最佳點(diǎn)：下面兩條曲線的交叉點(diǎn)北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》在設(shè)計(jì)階段解決可靠性問題：比在測(cè)試、生產(chǎn)階段來解決，不僅可用的技術(shù)手段多，而且投入經(jīng)濟(jì)成本少得多手段北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》國(guó)外某短程導(dǎo)彈項(xiàng)目，在研制階段的七個(gè)節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行設(shè)計(jì)修改，所付出的平均花費(fèi)在產(chǎn)品研發(fā)中：越早考慮可靠性設(shè)計(jì)，成本就會(huì)越低北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》1.5可靠性設(shè)計(jì)1.5.1應(yīng)用可靠性和固有可靠性1.5.2環(huán)境應(yīng)力1.5.3失效模式和失效原因1.5.4可靠性設(shè)計(jì)的重要性人為因素北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》1.5.1應(yīng)用可靠性和固有可靠性電子元器件可靠性的分類：固有可靠性和應(yīng)用可靠性固有可靠性：器件制造完成時(shí)，所具有的可靠性，取決于器件的設(shè)計(jì)、制造工藝和原材料，和出廠時(shí)的可靠性檢測(cè)條件應(yīng)用可靠性：器件在實(shí)際使用時(shí)，在整個(gè)系統(tǒng)中，表現(xiàn)出的可靠性除與固有可靠性有關(guān)之外，還與器件的工作條件與非工作條件有關(guān)工作條件：元件實(shí)際工作時(shí)的條件非工作條件：元器件在運(yùn)輸、存儲(chǔ)、焊接、裝配、測(cè)試時(shí)的條件北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》應(yīng)用可靠性和固有可靠性的比較：1）應(yīng)用可靠性<固有可靠性例如：元器件工作時(shí)所處的條件，不符合元器件自身的特點(diǎn)；在運(yùn)輸、存儲(chǔ)、焊接、裝配時(shí)，器件受到了不適當(dāng)?shù)碾?、熱、機(jī)械、化學(xué)等應(yīng)力、或誤操作等“一類元件裝出三類整機(jī)”2）應(yīng)用可靠性>固有可靠性在運(yùn)輸、存儲(chǔ)、焊接、裝配時(shí)，器件的操作正常；元器件工作時(shí)所處的條件，符合額定條件；整機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)采取了降額、冗余、容錯(cuò)等措施，“三類元件裝出一類整機(jī)”，北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》1.5.2環(huán)境應(yīng)力環(huán)境應(yīng)力：指電子系統(tǒng)所處的各種環(huán)境環(huán)境應(yīng)力的分類：電應(yīng)力、溫度應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力、氣候應(yīng)力等北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》引起電子設(shè)備失效的環(huán)境應(yīng)力分布：野外地面電子設(shè)備機(jī)械電子設(shè)備航空電子設(shè)備溫度：對(duì)各種電子設(shè)備影響都大振動(dòng)：對(duì)航空電子設(shè)備影響最大北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》按應(yīng)力強(qiáng)度（從小到大）及產(chǎn)生的后果，環(huán)境應(yīng)力的分類：A級(jí)、B級(jí)、C級(jí)，通常叫“干擾”例如：電磁干擾、噪聲等，通常由元器件的功能暫時(shí)失效所致A級(jí)：設(shè)備仍然能在規(guī)定的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)正常功能，但性能有下降例如：電腦運(yùn)行速度變慢B級(jí)：設(shè)備出現(xiàn)誤動(dòng)作，或喪失局部功能，但設(shè)備總體上仍在正常運(yùn)轉(zhuǎn)。干擾消失后，設(shè)備自動(dòng)恢復(fù)正常狀態(tài)，不再出現(xiàn)誤動(dòng)作或局部功能失常例如：電腦個(gè)別軟件無(wú)法運(yùn)行C級(jí)：設(shè)備運(yùn)行停止，需要外部干預(yù)（如操作者重新啟動(dòng)）才能重新開始運(yùn)行例如：電腦死機(jī)，重新開機(jī)，可恢復(fù)正常北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》如果應(yīng)力類型為電應(yīng)力：D級(jí)、E級(jí)，通常叫“電過應(yīng)力”例如：浪涌、靜電放電、雷擊、核輻射等通常由元器件的永久性失效所致D級(jí)：故障現(xiàn)象同C級(jí)，但已給設(shè)備引入不可恢復(fù)的潛在損傷，設(shè)備的壽命及抗環(huán)境應(yīng)力能力已下降例如：電腦死機(jī)后重新開機(jī)可正常運(yùn)行，但之后會(huì)頻繁死機(jī)E級(jí)：設(shè)備即時(shí)永久喪失功能，必須進(jìn)行維修例如：電腦死機(jī)后，再也無(wú)法開機(jī)北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》c.溫度對(duì)電容的影響溫度變化影響電容的電介質(zhì)、技術(shù)參數(shù)、使用壽命2）電源的影響電源自身的波動(dòng)、瞬時(shí)掉電、沖擊：電源電壓升高：對(duì)放大器的影響：使放大器的放大倍數(shù)增加，放大器不穩(wěn)定，產(chǎn)生自激，嚴(yán)重的使器件擊穿對(duì)集成電路功耗的影響：使集成電路的功耗增加，過大功耗會(huì)損壞器件對(duì)電容的影響：可能使電容擊穿電容的失效率和電容的電壓成正比會(huì)使系統(tǒng)的硬件產(chǎn)生暫時(shí)、永久性的故障北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》3）濕度的影響使元器件的絕緣性能變差，引起漏電。特別是既有高壓，又有低壓的電路4）振動(dòng)、沖擊的影響損壞系統(tǒng)的器件使器件斷裂、脫焊、接觸不良使導(dǎo)體碰撞，引起短路5）其他環(huán)境因素的影響電磁干擾、壓力、鹽霧、粉塵、粒子輻射等高濕度：腐蝕密封不良的器件；電子設(shè)備故障統(tǒng)計(jì)結(jié)果:原因溫度振動(dòng)濕度粉塵鹽霧氣壓沖擊其他百分比22.211.4104.21.91.91.147.3結(jié)論：環(huán)境因素引起的故障，占到了一半以上北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》6）結(jié)構(gòu)和工藝的影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理：需要通風(fēng)的地方?jīng)]有留出位置晶閘管、大繼電器等產(chǎn)生大干擾的器件，放在易受干擾的元器件附近操作人員觀察、維修十分困難弱信號(hào)電纜和強(qiáng)信號(hào)電纜放在了一起工藝上的不完善：焊點(diǎn)虛焊、電路板加工不良、金屬化孔斷開例如：有些元器件靠近熱源；北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》1.5.3失效模式和失效原因元器件失效按照嚴(yán)重程度，有三個(gè)類型：1）即時(shí)失效元器件功能立刻喪失，影響整機(jī)的合格率、成本必須更換元器件2）潛在失效當(dāng)時(shí)元器件的功能正常，但給元器件的功能帶來隱性損傷，其壽命、環(huán)境適應(yīng)能力明顯退化，存在失效隱患影響整機(jī)壽命及環(huán)境適應(yīng)能力，比較隱蔽3）暫時(shí)失效元器件功能暫時(shí)失常，但是在干擾消失后，會(huì)恢復(fù)正常北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》元器件失效的其它分類：1）按照失效模式，指失效后的表現(xiàn)開路失效、短路失效、功能退化失效、突變失效2）按失效的原因初始失效、隨機(jī)失效、耗損失效、誤用失效、環(huán)境應(yīng)力失效3）按時(shí)間特征漸變失效、突然失效、間歇失效、退化失效北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù):（來源：航天部失效分析中心）我國(guó)航天設(shè)備的故障：大約50％是由元器件失效引起其中，元器件失效中，因?yàn)樵骷褂貌徽_，又占30～50％北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》元器件失效的原因：1）元器件自身的原因芯片集成度→↑工藝尺寸↓→片內(nèi)電流密度↑，電場(chǎng)強(qiáng)度↑，熱不匹配性↑芯片工作電壓→↓噪聲容限↓→抵抗外界過電壓的余度↓數(shù)字電路工作頻率↑、模擬電路靈敏度↑→片內(nèi)防護(hù)電路設(shè)計(jì)制造難度↑北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》電子元器件的發(fā)展：從電子管、晶體管、集成電路，到超大規(guī)模集成電路，其抗應(yīng)力沖擊的能力，下降了5個(gè)數(shù)量級(jí)μJ：表示抗應(yīng)力沖擊能力的單位北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》隨著集成電路工藝尺寸的縮小、集成電路工作電壓的降低、集成電路速度的提升，要保證同樣的片內(nèi)靜電防護(hù)級(jí)別，所需的成本將會(huì)按指數(shù)規(guī)律上升北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》2）片外原因系統(tǒng)高頻高速化：電過應(yīng)力與干擾的傳播路徑多樣化、復(fù)雜化應(yīng)用環(huán)境多樣化：如航天、航空、車載、手持移動(dòng)設(shè)備等保護(hù)手段低成本化：如采用無(wú)屏蔽作用的塑料機(jī)箱取代金屬機(jī)箱，用塑料封裝取代高可靠的金屬、陶瓷封裝等北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》3）元器件失效的浴盆曲線大量實(shí)驗(yàn)表明：元器件的失效率有一定規(guī)律在規(guī)定條件(額定條件)下，元器件的失效率曲線：浴盆特性曲線特點(diǎn)：不同的時(shí)期，失效率不一樣使用方法：避開元器件的初始失效期使其工作在隨機(jī)失效期(失效率低)在到達(dá)損耗失效期之前，更換新的元器件北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》4）使用不當(dāng)在正常使用條件（額定工作條件）下：元器件有失效期，經(jīng)過若干時(shí)間的使用，會(huì)逐漸衰老失效，是正?，F(xiàn)象在非額定工作條件下：元器件的故障率會(huì)大大提高實(shí)際使用時(shí)：許多故障是由于使用不當(dāng)、錯(cuò)誤使用造成的額定工作條件：各種元器件的正常工作條件：包括額定電壓、額定電流、額定功率、額定溫度、額定電磁環(huán)境、額定濕度、額定頻率等北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信息工程專業(yè)第一章電子設(shè)計(jì)可靠性基礎(chǔ)《電子系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)》（1）電阻器電氣特性：阻值、額定功率、誤差、溫度系數(shù)、溫度范圍、線性度、噪聲、頻率特性、穩(wěn)定性例如：薄膜電阻：用于高頻、脈沖電路線繞電阻：用于低頻、直流電路功率電阻：用于功率大的場(chǎng)合使用不當(dāng)?shù)睦樱撼^電阻的額定功率，應(yīng)該使用大功率電阻北京印刷學(xué)院信息工程學(xué)院電子信