电子产品结构设计与制造工艺bwvx.docx

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1、第一章 概述述11 电子设备备结构设设计与制制造工艺艺111现代电电子设备备的特点点当前，电电子技术术广泛地地应用于于国防、国国民经济济各部门门以及人人民生活活等各个个领域。由于生产产和科学学技术的的发展，新新工艺和和新材料料应用，超超小型化化元器件件和中大大规模、超超大规模模集成电电路的研研制和推推广，使使电子设设备在电电路上和和结构上上产生巨巨大的变变化。小小型化、超超小型化化、微型型化结构构的出现现，使得得一些传传统的设设计方法法逐渐被被机电结结合、光光点结合合等新技技术所取取代，再再加上电电子设备备要适应应更加广广泛的用用途和恶恶劣苛刻刻的工作作环境，就就使当代代电子设设备具有有不同于

2、于过去的的特点。这这些特点点可归纳纳为以下下几方面面：1 设备组成成较复杂杂，组装装密度大大现代电子子设备要要求具有有多种功功能，设设备组成成较复杂杂，元器器件、零零部件数数量多，且且设备体体积要小小，组装装密度大大。尤其其是超大大规模集集成电路路及其衍衍生的各各种功能能模块的的出现，使使电子设设备的组组装密度度较过去去提高了了很多。2 设备使用用范围广广，所处处的工作作环境条条件复杂杂。现代电子子设备往往往要在在恶劣而而苛刻的的环境条条件下工工作。有有时要承承受高温温、低温温和巨大大温差变变化；高高湿度和和低气压压；强烈烈的冲击击和振动动；外界界的电磁磁干扰等等。这些些都会对对电子设设备的正

3、正常工作作产生影影响。3 设备可靠靠性要求求高、寿寿命长现代电子子设备要要求具有有较高的的可靠性性和足够够的工作作寿命。可可靠性低低的电子子设备将将失去使使用价值值。高可可靠性的的电子设设备，不不仅元器器件质量量要求高高，在电电路设计计和结构构设计中中都要作作出较大大的努力力。4 设备要求求高精度度、多功功能和自自动化现代电子子设备往往往要求求高精度度、多功功能和自自动化，有有的还引引入了计计算机系系统，因因而其控控制系统统较为复复杂。精精密机械械广泛地地应用于于电子设设备是现现代电子子设备的的一大特特点。自自控技术术、遥控控遥测技技术、计计算机数数据处理理技术和和精密机机械的紧紧密结合合，有

4、的的电子设设备要求求有智能能实现人人机交流流，使电电子设备备的精度度和自动动化程度度达到了了相当高高的水平平。上述电子子设备的的特点，只只是对整整体而言言，具体体到某种种设备又又各具自自己的特特点。由由于当代代电子设设备具有有上述特特点，对对电路设设计和结结构设计计的要求求更高了了，设计计、生产产人员充充分了解解电子设设备的特特点，对对于确保保电子设设备的性性能满足足使用要要求十分分必要的的。112 电子子设备的的制造工工艺和结结构设计计工艺工作作是企业业生产技技术的中中心环节节，是组组织生产产和指导导生产的的一种重重要手段段。在产产品的设设计阶段段，它的的内容是是确定产产品的制制造方案案并完

5、善善生产前前的技术术准备工工作；在在产品的的生产制制造阶段段，它的的主要内内容是组组织指导导符合设设计要求求的加工工生产，直直至出厂厂为止而而采取的的必要的的技术和和管理措措施。工工艺工作作按内容容可分为为工艺技技术和工工艺管理理，前者者是生产产实践劳劳动技能能和应用用科学研研究成果果的积累累和总结结，是工工艺工作作的核心心；后者者是对工工艺工作作的计划划、组织织、协调调与实施施，是保保证工艺艺技术在在生产中中贯彻和和发展的的管理科科学。工工艺技术术的实现现和发展展是由科科学的工工艺管理理工作来来保证和和实现的的。工艺艺工作将将各个部部门、各各个生产产环节联联系起来来成为一一个完整整的整体体。

6、它的的着眼点点就是促促进每项项工作操操作简单单、流畅畅、高效效率、低低强度。设计和制制造电子子设备，除除满足工工作性能能的要求求外，还还必须满满足加工工制造的的要求，电电路性能能指标的的实现，要要通过具具体的产产品结构构体现出出来。电电子设备备是随着着电子技技术的发发展而发发展的，其其结构和和构成形形式也随随之发生生变化。初初期的设设备较简简陋，考考虑的主主要问题题是电路路设计。到到二十世世纪四十十年代，出出现了将将复杂设设备分为为若干部部件，树树立起结结构级别别的先进进想法；为防止止气候影影响，研研制出密密封外壳壳；为防防止机械械过载而而研制出出减振器器，设备备结构功功能进一一步完善善，结构

7、构设计成成为电子子设备设设计的内内容。随随后，由由于军用用电子技技术的发发展和野野战的需需要，结结构设计计的内容容逐步丰丰富起来来。目前前，结构构设计在在电子设设备的设设计中占占有较大大的比重重，直接接关系到到电子设设备的性性能和技技术指标标（条件件）的实实现。电电子设备备结构设设计和生生产工艺艺的任务务就是以以结构设设计为手手段，保保证所设设计的电电子设备备在既定定的工作作环境条条件和使使用要求求下，达达到技术术条件所所规定的的各项指指标，并并能稳定定可靠地地完成预预期的功功能，即即保证电电子设备备的可靠靠性。113电电子设备备结构设设计与制制造工艺艺课程程内容电子设设备结构构与工艺艺包含含

8、了力学学、机械械学、材材料学、热热学、电电学、化化学、美美学、环环境科学学等多门门基础学学科的内内容，是是一门综综合性的的应用型型边缘学学科，作作为一门门课程，它它的内容容只能涉涉及电子子设备机机构与工工艺的最最基本内内容，具具体包括括以下内内容：1. 电子设备备的工作作环境及及其对设设备的要要求；2. 可靠性及及提高可可靠性的的方法；3. 电子产品品常用材材料的防防腐蚀措措施；4. 温度对电电子设备备的影响响及散热热方法；5. 减振缓冲冲原理及及常用减减振器的的选用；6. 电磁干扰扰及其屏屏蔽，接接地技术术；7. 电子设备备元器件件布局与与装配；8. 印制电路路板的结结构设计计与制造造工艺；

9、9. 电子设备备整机装装配与调调试；10. 电子产品品的微型型化结构构及整机机结构。1.2 电子子设备的的工作环环境及其其对设备备的影响响电子设备备所处的的工作环环境，按按其成因因大体可可为自然然环境、工工业环境境和特殊殊使用环环境。除除自然环环境外，工工业环境境和特殊殊使用环环境一般般是人为为制造和和改变的的，故也也被称为为诱发环环境。表表1.11中列举举的环境境分类包包含了电电子设备备可能遭遭遇的各各种基本本环境。环境因素素造成的的设备故故障是严严重的。国国外曾对对机载电电子设备备进行故故障剖析析，结果果发现，550%以以上的故故障是由由环境因因素所致致。而温温度、湿湿度、振振动三项项环境

10、造造成的故故障率则则高达444%。环境因素素造成的的设备故故障和失失效可分分为两类类：一类类是功能能故障，指指设备的的各种功功能出现现不利的的变化，或或受环境境条件的的影响功功能不能能正常发发挥，一一旦外界界因素消消失，功功能仍能能恢复；另一类类是永久久性损坏坏，如机机械损坏坏等。表1.11自然环境境工业环境境和特殊殊使用环环境（诱诱发环境境）温度雾气温度梯度度加速度湿度辐射高压、低低压高强度噪噪声大气压真空瞬态冲击击电磁场降雨磁场高能冲击击腐蚀性介介质风沙静电场周期振动动固体粉尘尘盐雾生物因素素随机振动动电子设备备所处的的环境虽虽然复杂杂多样，但但按其对对设备的的影响划划分，归归纳起来来不外

11、乎乎三个方方面，即即气候因因素影响响，机械械因素影影响，电电磁干扰扰（也称称噪声干干扰）影影响。13 对电子子设备的的基本要要求为使电子子设备具具有较好好的使用用性能与与制造工工艺性能能，并使使其在各各种工作作环境下下能正常常可靠地地工作，设设计和制制造电子子设备时时应满足足相应的的要求。131 工作作环境对对电子设设备的要要求如前所述述，工作作环境包包括气候候环境、机机械环境境和电磁磁环境，它它们影响响着设备备的性能能与寿命命，为减减少和防防止各种种因素对对设备的的不良影影响，使使其能适适应工作作环境，对对设备提提出了以以下要求求：1 气候条件件对电子子设备的的要求（1）采采取散热热措施，保

12、保证电子子设备工工作温度度不会过过高，元元器件工工作温度度不超过过允许温温度。（2）采采取防护护措施，保保证设备备内的结结构件、零零部件不不受潮湿湿、盐雾雾、大气气污染等等气候因因素的侵侵蚀。对对某些电电子设备备或部件件还应采采取密封封措施。2 机械条件件对电子子设备的的要求（1）采采取减振振缓冲措措施，保保证设备备内的各各种元器器件、零零部件在在外界机机械条件件的作用用下不致致损坏和和失效。（2）提提高设备备的耐振振动抗冲冲击能力力，保证证其工作作的可靠靠性。3 电磁环境境对电子子设备的的要求（1）采采取各种种屏蔽措措施，使使电子设设备在各各种干扰扰存在的的情况下下，还能能有效地地工作，从从

13、结构上上提高电电子设备备的电磁磁兼容能能力。（2）通通过合理理的布线线、线路路设计和和接地，从从电路方方面减少少电磁干干扰对设设备的影影响。132 使用用方面对对电子设设备的要要求电子设备备的生产产设计是是基于使使用的，应应充分考考虑使用用方面对对设备的的要求。1 体积重量量要求电子设备备正在向向小型化化发展，体体积和重重量日益益减小，这这是电子子设备得得到广泛泛应用的的原因之之一。减减小设备备体积和和重量不不但有经经济意义义，有时时甚至起起决定作作用。例例如军用用电子设设备，减减小其体体积重量量，直接接影响部部队的战战斗力和和装备使使用的灵灵活性，同同时对减减小体力力消耗，提提高战斗斗力有重

14、重要作用用。研究究电子设设备体积积重量的的要求，应应考虑设设备的用用途、运运载工具具、机械械负荷等等因素。另另外，对对于生产产批量很很大的产产品还要要特别考考虑经济济因素。描述电子子设备体体积重量量的指标标主要有有两个：平均比比重（重重量体积积比）和和体积填填充系数数。首先，紧紧凑性提提高，受受到温升升限制。设设备的平平均比重重增大，则则单位体体积发热热量增加加，为保保证设备备正常工工作，就就需要采采用冷却却系统，而而冷却系系统本身身就具有有一定的的体积和和重量，反反而提高高了设备备的总体体积和总总重量。温温升限制制是大多多数设备备（尤其其是大功功率设备备）提高高紧凑性性时遇到到的最大大困难。

15、其次，紧紧凑性提提高，设设备稳定定度下降降。尤其其是超高高频和高高压设备备，分布布电容广广，易产产生自激激和脉冲冲波形变变坏。另另外，元元器件之之间距离离小还容容易产生生短路和和击穿。再次，紧紧凑性提提高给生生产时的的装配和和使用时时的维护护修理带带来一定定困难，降降低设备备的可靠靠性。最后，紧紧凑性高高的设备备，在整整机结构构方面要要求有较较高的零零件加工工精度和和装配精精度，因因而提高高了产品品成本。2操纵纵维修要要求电子设备备的操纵纵性能如如何，是是否便于于维护修修理，直直接影响响设备的的可靠性性。在设设备的结结构设计计中要全全面考虑虑。（1）设设备要操操纵简单单，控制制结构轻轻便，为为

16、操纵者者提供良良好的工工作条件件。（2）设设备安全全可靠，有有保险装装置。当当操纵者者发生误误操作时时，不会会损坏设设备，更更不能危危及人身身安全。（3）设设备的体体积填充充系数在在可能的的情况下下应取低低一些（最最好不超超过0.3），以以保证元元器件间间有足够够的空间间，便于于装拆和和维修。（4）有有便于维维修的结结构。如如采用插插入式或或折叠式式的结构构；快速速装拆结结构；可可换部件件式结构构；可调调元件、测测试点布布置在设设备的同同一面等等。（5）设设备应具具有过负负荷保护护装置（如如过电流流、过电电压保护护），危危险和高高压处应应用警告告标志和和自动安安全保护护装置（如如高压自自动断路

17、路门开关关）等，以以确保维维修安全全。（6）设设备最好好具备监监测装置置和故障障预报装装置，能能使操纵纵者尽早早发现故故障或预预测失效效元器件件，及时时更换维维修。133 生产产方面对对电子设设备的要要求1生产产条件对对电子设设备的要要求电子设备备在研制制阶段之之后要投投入生产产。生产产厂的设设备情况况、技术术水平、工工艺水平平、生产产能力、生生产周期期、生产产管理水水平等因因素，都都属于生生产条件件。电子子设备如如果要顺顺利地生生产必须须满足生生产条件件对它的的要求，否否则，就就不可能能生产出出优质的的产品，甚甚至根本本无法生生产。（1）电电子设备备中的零零部件、元元器件的的品种和和规格尽尽

18、可能地地少，技技术参数数、形状状、尺寸寸应尽最最大限度度标准化化和规格格化，尽尽量采用用生产厂厂以前曾曾经生产产过的零零部件或或其它专专业厂生生产的通通用零部部件或产产品，这这样便于于生产管管理，有有利于提提高产品品质量，保保持产品品继承性性，并能能降低成成本。（2）设设备中的的机械零零部件、元元器件必必须具有有较好的的结构工工艺性，能能够采用用先进的的工艺方方法和流流程，原原材料消消耗降低低，加工工工时短短。例如如，零件件的结构构、尺寸寸和形状状便于实实现工序序自动化化；以无无屑加工工代替切切削加工工；提高高冲制件件、压塑塑件的数数量和比比例等。（3）设设备所使使用的原原材料，其其品种规规格

19、越少少越好，应应尽可能能地少用用或不用用贵重材材料，立立足于使使用国产产材料和和来源多多、价格格低的材材料。（4）设设备（含含零部件件）的加加工精度度的要求求要与技技术要求求相适应应，不允允许无根根据地追追求高精精度。在在满足产产品性能能指标的的前提下下，其精精度等级级应尽可可能的低低，装配配也应简简易化，尽尽量不搞搞选配和和修配，便便于自动动流水生生产。2经济济性对电电子设备备的要求求电子设备备的经济济性包括括使用经经济性和和生产经经济性两两方面内内容。设设备在使使用、贮贮存和运运输过程程中所消消耗的费费用，称称为使用用经济性性，其中中维修费费所占的的比例最最大，电电费次之之。生产产经济性性

20、是指生生产成本本，它包包括生产产准备费费用，原原材料和和辅助材材费用，工工资和附附加费用用、管理理费用等等。为提提高产品品的经济济性。在在设计阶阶段应考考虑以下下几个问问题：（1）研研究产品品的技术术条件，分分析产品品设计参参数、性性能和使使用条件件，正确确制定设设计方案案和确定定产品的的复杂程程度，这这是产品品经济性性的首要要环节。（2）由由产量确确定产品品结构形形式和生生产类型型。产量量的大小小决定着着生产批批量的规规模，进进而影响响生产方方式类型型。（3）在在保证产产品性能能的条件件下，按按最经济济的生产产方式设设计零部部件，在在满足产产品技术术要求的的条件下下，选用用最经济济合理的的原

21、材料料和元器器件，以以降低产产品的成成本。（4）周周密设计计产品的的结构，使使产品具具有较好好的操作作维修性性能和使使用性能能，降低低设备的的维修和和使用费费用。14 可制造造性设计计（DFFM）概概念1.4.1可制制造性设设计概念念为什么现现今的管管理对设设计师在在这方面面的表现现特别重重视呢？主要是是因为设设计是整整个产品品寿命的的第一站站。在效效益学的的观点上上来说，问问题越早早发现就就能够越越早解决决，其成成本效益益也就越越高，问问题对公公司造成成的损失失也就越越低。在在电子生生产管理理上，曾曾有学者者做出这这样的预预测，即即在每一一个主要要工序上上，其后后工序的的解决成成本费用用为前

22、一一道工序序的100倍以上上。例如如设计问问题如果果在试制制时才给给予更正正，其所所需要将将会较在在设计时时解决高高出超过过10倍，而而如果这这设计问问题没法法在试制制时解决决，当它它流到再再下一个个主要工工序的批批量生产产时，其其解决费费用就可可能高达达1000倍以上上。此外外，对于于设计造造成的问问题，即即使公司司拥有最最好的设设备和工工艺知识识，也未未必能够够很完善善的解决决。所以以基于以以上的原原因，把把设计工工作做好好是门很很重要的的管理。所所谓把设设计做的的好，这这里指的的是包括括产品功功能、性性能、可可制造性性和质量量等各方方面。当前技术术的快速速发展，如如芯片集集成、电电子组装

23、装、材料料、生产产设备和和管理技技术等方方面快速速发展使使得电路路板组装装密度越越来越高高，电子子产品亦亦向微型型化、低低价格、多多功能方方向发展展，这就就导致制制造对设设计的依依赖越来来越强。不论公司司从事的的是什么么样的产产品，不不论设计计师面对对的顾客客是内部部或是外外部顾客客，对设设计师的的要求都都可说是是一致的的。他们们的要求求都离开开不三方方面。即即优良或或至少满满意的品品质、相相对较低低的成本本（或价价格）、和和有较短短而及时时的交货货期。而而身为一一代的设设计师，其其职责已已不是单单纯的把把产品的的功能和和性能设设计出来来那么简简单，而而是必须须对以上上所提到到的三方方面负责责

24、，并做做出贡献献。目前在工工业界里里，几乎乎没有人人不谈品质管理的的。先进进管理观观念强调调，品质质不是制制造出来来的，而而应该是是设计出出来的。这这观念有有其重要要的地方方，是使使用用户户从以往往较被动动的关注注点（生生产线上上）移到到较主动动的关注注点（设设计上）。但但说法不不够完善善。严格格和具体体来说，品品质既不不是生产产来的，也也不是单单靠设计计来的，而而应该是是配合来来的。好好的品质质是通过过良好的的设计（配配合工艺艺和生产产能力的的设计），优优良的工工艺调制制，和生生产线上上的工艺艺管制而而获得的的。而这这三者又又是需要要有良好好的品质质管理理理念、知知识、系系统和制制度来确确保

25、的。在确保产产品高而而稳定的的品质、高高生产效效率和低低生产成成本、以以及准确确的交货货时间，我我们的生生产线必必须要有有一套所所谓的坚固工工艺（Robbustt Prroceess）。而而坚固工工艺是必必须通过过设计、工工艺能力力、各设设备性能能之间的的完好配配合才能能实现的的。所谓谓坚固工工艺，是是指其对对外界各各种影响响它表现现的因素素的灵敏敏度很低低。也就就是说，对对这些因因素的大大变化，其其整体效效果还是是稳定不不变或只只限于合合格范围围内的变变动。坚固的的工艺是相对对的，所所以一套套设计规规范也是是有其针针对性的的。它在在某一生生产环境境下（设设备、管管理、材材料、工工艺能力力、品

26、质质标准）也也许是坚固的，但但在另一一个环境境下却可可能变得得不坚固。因此此，设计计的好与与不好，也也是有它它的特定定性。用用户必须须了解和和牢记这这一点。1.4.2 DDFM涉涉及的内内容DFM涉涉及的内内容有以以下一些些方面，l 热对产品品的影响响l 器件特性性l 可检查和和可测试试性l 对环境的的高度适适应能力力（稳定定性）l 耐腐蚀性性l 可制造性性、可维维修性l 防静电能能力对DFMM/DFFT/DDFR/DFAA等的要要求，给给设计人人员增加加了压力力，对于于相关不不确定的的问题，可可求助于于工艺或或相关人人员。产品设计计要素有有如下一一些方面面，不同同的产品品有不同同的考虑虑重点

27、l DFV价格格设计DDesiign forr Vaaluee (pperfformmancce / prricee raatioo)l DFR可靠靠性设计计(Deesiggn ffor Relliabbiliity)l DFM可制制造性设设计(DDesiign forr Maanuffactturaabillityy)l DFA 可装装配性设设计(DDesiign forr Asssemmblyy)l DFT 可测试试设计(Dessignn foor TTesttabiilitty)l DFS 可维维护性设设计(DDesiign forr SServvicaabillityy) 各设计阶阶段

28、考虑虑因素亦亦有所不不同，设设计者应应明白在在设计中中应考虑虑何种内内容。设计步骤骤和内容容注意点点电路DFFV, DFMM, DDFT, DFFRPCBB DFAA, DDFM, DFFT, DFRR, DDFS热设计DDFREMCC, EEMI, ESSD DFTT, DDFR机械设计计DFVV, DDFA, DFFM, DFTT, DDFR, DFFS软件DFFT, DFSS材料选择择DFAA, DDFM, DFFT, DFRR, DDFS封装及包包装DFFA, DFRR优良制造造性的标标准从22方面来来定义。一一是产品品的可制制造性，包包括高的的生产效效率、产产品的高高稳定性性、生产产

29、线可接接受的缺缺陷率几几方面的的定义；另一方方面是产产品的高高可靠性性的定义义，如产产品适应应不同环环境的变变化的参参数定义义、产品品的使用用周期定定义。工艺设计计内容包包括以下下一些方方面，从从可制造造性的角角度看，设设计人员员应有所所了解，从从而在设设计中灵灵活运用用，更好好的与工工艺人员员沟通。l 基本工艺艺路线的的选取l 设备能力力的考虑虑l 设备辅助助工具的的考虑l 工艺设计计规范l 工艺参数数的调制制l 工艺管制制及检验验15 产品可可靠性151 可靠靠性概述述1可靠靠性的概概念可靠性是是指产品品在规定定的时间间内和规规定的条条件下，完完成规定定功能的的能力。可可靠性的的概念包包含

30、三层层涵义：首先，产产品的可可靠性是是以“规定的的条件”为前提提的。所所谓“规定的的条件”是指在在规定的的时内产产品使用用时的应应力条件件、环境境条件和和储存条条件等，。规规定条件件不同，产产品可靠靠性不同同。例如如，一般般半导体体器件使使用时的的输出功功率越小小，其可可靠性越越高。又又如，同同一台电电子设备备在实验验室中使使用和在在野外使使用，可可靠性相相差很大大，环境境条件越越恶劣，设设备的可可靠性越越低。其其次，产产品的可可靠性与与“规定的的时间”密切相相关。一一般说来来，产品品经过一一个老化化时间后后，有一一个较长长时间的的稳定使使用期，以以后，随随着时间间的推移移，稳定定性逐渐渐下降

31、，可可靠性降降低。时时间越长长，可靠靠性越低低。最后后，产品品的可靠靠性是用用完成“规定的的功能”来衡量量的。这这里所谓谓功能是是指产品品的全部部功能，而而不是其其中一部部分。产产品只有有完成规规定的全全部功能能，才被被认为是是可靠的的。可靠性是是产品质质量的一一个重要要方面，通通常所说说的产品品质量好好，包含含两层意意思：一一是达到到预期的的技术指指标，二二是要在在使用中中很可靠靠。根据据研究的的具体对对象，应应对电子子产品的的使用条条件、使使用时间间、功能能和失效效做出具具体规定定。产品的可可靠性是是用概率率来表示示的。产产品在使使用过程程中，常常常因为为各种偶偶然因素素，如元元件的突突然

32、损坏坏、应力力（电负负荷、温温度、机机械影响响等）突突变、维维护或使使用不当当等的影影响而失失效，即即某一具具体产品品的失效效具有偶偶然性。但但是，大大量偶然然事件中中包含规规律性是是必然的的。我们们可以用用概率的的方法来来表示随随机事件件发生的的可能性性大小。即即我们虽虽无法确确切地知知道产品品出现失失效的时时间，但但我们可可以求出出产品在在规定时时间和条条件下完完成规定定功能的的可能性性大小。2可靠靠性的主主要指标标电子产品品功能的的发挥，在在很大程程度上取取决于产产品可靠靠性的高高低。在在可靠性性理论中中，描述述可靠性性的特征征量有许许多种，这这里给出出可靠性性的最基基本的几几个指标标。

33、（1）可可靠度（正正常工作作概率）可靠度是指产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率。显然，可靠度是可靠性的定量表示。通常用R(t)表示。R(t)=1000% （1.11）式中 RR(t)产品在在时间tt内正常常工作的的概率； N试验验样品数数； n 规定定时间tt内的故故障数；（N - n）规定定时间tt内仍然然完好的的产品数数。可靠度的的物理意意义是：到某个个试验期期时，仍仍然完好好的产品品数与试试验产品品总数的的比例，即即完好产产品（不不失效）的的概率。试试验样品品按规定定抽取，不不可能无无穷多，有有足够数数量即可可。在1.11式中，当当t=0时，表表示产品品试验或或工作初初期，R

34、R(0)=1，表表示产品品全部完完好；当当t=，即产产品试验验或工作作了无穷穷长时间间， RR()=0，表表示产品品全部达达到寿命命终止期期。显然然，0R(tt)1 ，R(tt)越接接近1，表示示可靠度度越大。（2）故故障率故故障率是是指产品品在规定定的条件件和规定定的时间间内，失失去规定定功能的的概率。通通常用FF(t)表示。F(t)= 1000% （1.22）F(t)越接近近1，表示示产品故故障率越越高。FF(t)与R(tt)是对对立事件件，二者者的关系系是：F(t)+R(tt)=11 （1.33）（3）失失效率（瞬瞬时失效效率）失失效率是是指产品品工作到到t时刻后后的一单单位时间间内的失

35、失效数与与在t时刻尚尚能正常常工作的的产品数数之比。用用(t)表示，即即(t)=（1.44）式中N试验验样品数数；t实验时时的测试试时间间间隔，单单位为小小时（hh）n(t)时间间从0到t时的失失效数； n(tt+t)时间从从0到（t+t）时的失失效数； n(tt+t) nn(t)t时刻后后，在t时间间间隔内的的失效数数；N n(tt)时刻t时尚能能正常工工作的产产品数。失效与产产品的可可靠度有有密切联联系。一一般情况况下，当当为常数数时，失失效率与可靠靠度R(t)满足足R(t)= ee-t（1.55）即失效率率越低，可可靠度越越高。(t)用单位位时间的的百分数数表示，用用110-66/100

36、00hh（或110-99/h）作作为失效效率单位位，即1100万万个元件件工作110000小时后后出现一一个失效效元件，称称为1菲特。失失效率等等级划分分如表11.3表表示。（4）平平均寿命命（平均均正常工工作时间间）平均寿命命是指产产品正常常工作的的平均时时间；对对不可修修复产品品，是指指产品失失效前的的平均工工作或贮贮存时间间；对可可修复产产品，平平均寿命命是指相相邻两次次故障间间的平均均时间。平平均寿命命可表达达为： t=ti/N （11.6）式中t平均均寿命；ti试验验样品数数正常工工作时间间之和；N试试验样品品数（对对可修复复产品，N是试验样品中的维修总次数）。表1.33失效率率等级

37、名称符号最大失效效率(11/h)名称符号最大失效效率(11/h)亚五级Y3100-5八级B1100-8五级W1100-5九级J1100-9六级N1100-6十级S1100-100七级Q1100-73可靠靠性的分分类（1）固固有可靠靠性固有有可靠性性是指产产品的设设计、制制造时内内在的可可靠性。对对电子产产品来说说，产品品的复杂杂程度、电电路和元元器件的的选择与与使用、元元器件的的工作参参数及其其可靠度度，以及及机械结结构和制制造工艺艺等影响响产品的的固有可可靠性。对对于元器器件来说说，原料料品质、制制造工艺艺、工作作参数等等影响固固有可靠靠性。电电子产品品的固有有可靠性性在很大大程度上上依赖于

38、于元器件件的可靠靠性。产产品越复复杂，所所用元器器件越多多，产品品固有可可靠性越越低。（2）使使用可靠靠性使用用可靠性性是指使使用和维维护人员员对产品品可靠性性的影响响。它包包括使用用与维护护的程序序是否正正确、设设备选用用是否合合理，操操作方法法是否得得当以及及其它人人为的因因素。使使用可靠靠性在很很大程度度上依赖赖于使用用设备的的人。熟熟练而正正确的操操作，及及时的维维护和保保养都能能显著提提高使用用可靠性性。（3）环环境适应应性环境境适应性性是指产产品所处处的环境境条件对对可靠性性的影响响。提高高设备的的环境适适应性，主主要是对对设备采采取各种种有效的的防护措措施。4可靠靠性设计计的基本

39、本原则（1）设设计方案案的简化化在满足足产品性性能的要要求下，要要尽量减减化设计计方案，减减少所用用元器件件的数目目，选用用可靠性性高的元元器件，尽尽可能降降低元器器件的使使用应力力强度（降降额使用用），这这是提高高电子产产品可靠靠性的重重要环节节。在设设计阶段段一定要要按可靠靠性要求求进行设设计。（2）注注意可靠靠性与经经济性的的关系产产品的可可靠性提提高，将将造成生生产和科科研费用用增加，即即生产成成本提高高，但使使用和维维修费用用将随可可靠性提提高而降降低，因因此总的的费用不不一定增增加。若若降低产产品可靠靠性，虽虽然研制制、生产产费用下下降了，但但其使用用和维修修费将上上升，总总费用仍

40、仍有可能能增加。（3）可可靠性与与可维修修性考虑虑电子产产品可靠靠性设计计时，还还应考虑虑可维修修（4）加加工工艺艺的可靠靠性工艺艺加工必必须保证证产品元元器件在在加工过过程中，不不致受到到热力、机机械的和和电气的的损伤，并并严格按按照工艺艺文件的的要求进进行加工工。应当当把可靠靠性设计计与加工工的可靠靠性密切切配合起起来，以以保证产产品的质质量要求求。关于于加工工工艺的要要求，在在以后各各章中均均有涉及及，在此此不再赘赘述。（5）充充分考虑虑元器件件和产品品的可靠靠性，适适当采用用余度设设计和备备份设计计。152 元器器件可靠靠性与产产品可靠靠性1元器器件的可可靠性元器件的的可靠性性通常用用

41、失效率率来表征征。实践践发现，普普通元器器件和半半导体元元器件的的失效规规律不尽尽相同。（1）元元器件的的失效规规律普通电子子元器件件的失效效规律如如图1.2所示示，这就就是常说说的船形形曲线或或浴盆曲曲线，它它分为三三个阶段段：图1.22典型普普通元器器件失效效曲线在使用的的早期，由由于设计计、制造造上的缺缺陷而发发生的失失效叫做做早期失失效，对对应的失失效期为为早期失失效期。这这个时期期失效高高，但随随元件的的工作时时间的增增加而失失效率迅迅速降低低；在早早期失效效之后，进进入偶然然失效期期，也称称随机失失效期。此此时，失失效率是是常数，且且较低，偶偶然失效效期是元元件使用用的寿命命期；在

42、在产品使使用的后后期，进进入老化化失效期期，失效效率迅速速上升，产产品报废废。通过过对原材材料和生生产工艺艺加强检检验、质质量控制制和对元元器件进进行筛选选老化，可可以大大大降低早早期失效效率。研研究偶然然失效期期对实践践指导最最有意义义，电子子设备的的所有元元器件和和组件都都应工作作在失效效率较低低的偶然然失效期期,尽量避避免工作作在耗损损失效期期。（2）一一般元器器件的可可靠性通通常用失失效率表表示。元元器件工工作在偶偶然失效效期，其其失效率率为常数数，由（11.5）式式，其可可靠度为为：R(t)=e-t元器件可可靠性与与使用条条件有密密切关系系，使用用条件包包括工作作环境条条件和负负荷条

43、件件。一般般说来，元元器件所所处的条条件越恶恶劣，其其失效率率越高，因因此，元元器件一一般都是是降额使使用，使使其失效效率降低低，延长长工作寿寿命，提提高可靠靠性。所所谓降额额使用就就是元器器件的额额定参数数要高于于使用参参数。但但并不是是说所有有元器件件都是减减额越多多越好，如如继电器器减额则则吸引力力减少，氧氧化膜磨磨不掉，可可靠性降降低。所所以降额额使用要要根据具具体的元元器件区区别对待待。2系统统可靠性性一个复杂杂的系统统可以由由多个子子系统或或部件组组成。而而每一个个子系统统或部件件又由多多个元器器件组成成。我们们可以根根据元器器件的可可靠性求求得系统统可靠性性，也可可以根据据系统可

44、可靠性分分配各子子系统的的可靠性性。（1） 串联系统统设一个复复杂的系系统C，可以以由多个个子系统统或部件件A1A2AA3Ann组成，只只要任何何一个AAi失效效，则CC失效；若要CC可靠，则则Ai 必须全全部可靠靠。这样样的系统统C的可靠靠性为R(C)=R(A1)R(AA2)R(AA3)R(An)=（1.77）由于R(Ai)1，所以以相乘项项越多，则则积越小小，因此此，为提提高系统统的可靠靠性，应应尽量减减少串联联系统的的数目。（2）冗冗余系统统（备份份系统）串联系统统的可靠靠度低于于各子系系统的可可靠度，当当串联系系统的可可靠性设设计不能能满足预预定要求求时，可可以采用用备份元元件或备备份

45、系统统的方法法提高可可靠性，称称为冗余余系统或或备份系系统。冗冗余系统统只在极极端重要要的场合合（如导导弹发射射与制导导、卫星星系统等等）或元元件可靠靠性满足足不了系系统要求求时才采采用。并并联系统统是最常常见的冗冗余系统统。它的的特点是是只要系系统中任任何一元元件（或或子系统统）可靠靠，则系系统就可可靠，只只有所有有元件（或或子系统统）全部部失效时时，系统统才失效效。可见，备备份越多多，可靠靠性越高高，但设设备费用用却成倍倍增加，因因此，可可靠性的的提高，要要着重提提高基础础件（或或子系统统）的可可靠性，而而不提倡倡采用备备份。16 提高高电子产产品可靠靠性的方方法电子产品品是由电电子元器器

46、件、组组件、部部件按照照一定的的工艺要要求组合合起来的的，电子子产品的的可靠性性的基础础是电子子元器件件的可靠靠性，电电子元器器件的正正确选用用、合理理的结构构设计、有有效的防防护措施施是保证证电子产产品可靠靠性最有有效的办办法。本本节主要要从上述述几方面面介绍提提高电子子产品可可靠性的的方法。151 正正确选用用电子元元器件1选用用电子元元器件的的原则（1）根根据电性性能指标标和使用用条件选选用合适适的元器器件，使使用条件件不得超超过元器器件参数数和环境境条件，并并留有富富余量；（2） 尽可能地地压缩元元器件的的品种和和规格数数量，提提高它们们的复用用率；（3）除除特殊情情况外，所所有电子子元器件件都要按按不同要要求进行行可靠性性筛选，然然后才能能用到电电子产品品中去；（4）仔仔细分析析比较同同类元器器件的差差异，择择优选用用，并注注意积累累元器件件在使用用中的性性能与可可靠性方方面的依依据，作作为以后后选用的的重要依依据。2选用用电子元元器件的的方法对电子元元器件进进行筛选选，就是是要从一一批元器器件中选选出可靠靠性较高高的元器器件，淘淘汰那些些有潜在在缺陷而而导致早早期失效效的元器器件，这这对提高高电子产产品的可可靠性有有重要意意义。考考虑到技技术困难难和经济济合理性性，我们们必须精精心选择择应力条条