电子产品可靠性设计

曹 琼

（咸宁职业技术学院，湖北咸宁，437100）



电子产品可靠性设计

曹 琼

（咸宁职业技术学院，湖北咸宁，437100）

摘要：电子产品可靠性设计是保障电子产品可以稳定运行的重要基础。本文给出了电子产品可靠性定义，并提出来电子产品可靠性设计中应遵循的规则，重点介绍了可靠性预计、热设计、电磁兼容设计、抗辐射加固设计、冗余设计等集中电子产品可靠性设计方法，确保了电子产品性能满足设计要求。

关键词：电子产品；可靠性设计；设计方法

1　电子产品可靠性设计概述

1.1电子产品可靠性定义

电子产品可靠性是指电子产品在规定的时间内和规定的条件下，是否能够完成要求功能的一种能力，是衡量电子产品的可靠性水平的定性数值。主要根据电子产品的依靠可靠度、平均寿命、失败率等指标来衡量电子产品的可靠性。在明确电子产品的设计的性能和功能要求前，必须要了解电子产品在整个寿命周期内所面临的换将状态，通过电子产品的定量和定性指标来验证产品的可靠性，进而提高电子产品的产品质量。

1.2电子产品可靠性技术指标

电子产品可靠性是一种时间函数，是指电子产品在规定的时间和规定的环境下完成规定功能的一种能力。在进行电子产品可靠性设计时，必须要根据电子产品的依靠可靠率、平均寿命、失败率、寿命概率密度等数学特征值来对产品的可靠性进行评估，避免电子产品发生“先天不足，后患无穷”的事故，这也是提高电子产品质量的一种重要方法。

1.3电子产品可靠性设计注意问题

（1）选用定型电路和成型结构

（2）尽量简化电路设计和产品结构（3）注意电路标准性和技术继承性（4）综合考虑性能和可靠性指标

（5）采用新的可靠性设计技术

（6）采用习惯操作方法和传统工艺

2　电子产品可靠性设计

2.1可靠性预计

可靠性预计指的是在产品设计阶段，根据电路中选用的电路程式、可靠性结构模型、元器件、工作环境及以前积累的数据，推测产品的可靠性水平。预计的目的是未来了解产品可能发生的故障，从而提前设计出相应的预防措施，并用定量的方法来评价产品可靠性设计的效果。本文采用元器件应力分析法，该方法是电子产品可靠性设计过程中应用最佳的设计方法。

2.2热设计

现代电子产品的电子元器件密度不断提升，元器件之间通过传导、辐射和对流产生大量的热耦合，所以热应力是影响电子元件失效的一个重要因素。为了达到预期的可靠性，必须就爱那个元件的温度降低到最低水平。电子产品热设计包括散热、加装散热器、制冷三种技术方法，应用中通常采用的散热技术有对流散热方式、传导散热方式和利用热辐射特性方式三种。在电子产品热设计中通常采用加装散热器的方式，其目的就是降低半导体的温度，将温度保持在半导体最大结温之下。

2.3电磁兼容性设计

电磁兼容性问题分为两类：一是设备没有受到直接干扰，但是产品不能通过国家电磁兼容标准；二是电子电路、系统等在工作的时候，产生相互干扰或受到外部干扰，从而达不到预期标准。在电子产品设计中通常采用印制电路板设计、电源线滤波、屏蔽机箱、信号线滤波、电缆设计、接地等技术来使设备达到电磁兼容状态。CMOS具有较高的噪声容限，可以优先使用，在对有源器件电磁特性和敏感特性进行筛选和电子电路改进后，要对易受骚扰的电路和骚扰源电路进行分类集中，从而减小相互影响并便于采取防护措施。

2.4抗辐射加固设计

在一些环境中，辐射脉冲是非常强的，常常会使微电子元器件金属连线熔断或烧毁，导致工作失常或永久性损坏。抗辐射加固设计通常针对的是微电子元件的应用场合、辐射环境的辐射因素和强度等，主要从元件的制作材料、器件结构、电路设计、工艺等多方面进行加固考虑。在材料方面，要根据不同的需求选取锗材料、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、铁电材料及金刚石材料等不同的材料。在电路设计方面，采用提高设计余量法，可以提高双极电路1～2个抗辐射等级。在工艺加固方面，采用微电子电子器件工艺中的隔离技术，根据电路的功能、性能、封装等不同的要求，可以选择P n结隔离、多晶硅一单晶硅介质隔离、凹槽介质隔离、深槽介质隔离、深槽加50 1的全介质隔离等技术。

2.5冗余设计

冗余设计是将一台或多台相同的单元并联，当其中一台发生故障时，其他单元仍能够运行时系统正常工作。冗余设计在增加系统的可靠性的同时也增加了系统的复杂性、体积和重量，所以是否采用该设计要根据实际情况进行评定。冗余设计可以分为热冗余储备和冷冗余储备，要按照单元的性能特点、失效模式和可靠性指标的高低等因素对冗余方式进行选择。同时，要注意有些冗余设计的采用要增加一些故障检测和冗余切换装置，其失效率应该远远低于受控部分，只有这样才能发挥冗余技术的优越性。

3　结束语

随着电子产品越来越广泛的应用到社会各个领域，其使用条件变得越来越严酷，所以对电子产品的产品质量和可靠性要求越来越高。本文以基本可靠性技术为指导，从电子产品的设计和环境出发，对电子产品可靠性设计等几个方面进行了分析和设计，从而达到消除潜在故障、提高电子产品质量和可靠性、增强其社会效益和经济效益的目的。

参考文献

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[3] 李海泉、李刚.系统可靠性分析与设计[M] .北京: 科学出版社.2003

[4] 庄奕琪.电子元器件可靠性工程[M] .北京:电子工业出版社,2002

[5] 高社生、张玲妓.可靠性理论与工程应用[M] .北京:国防工业出版社.2002

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