电子产品可靠性设计d.ppt

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1、电子产品可靠性设计刘东升Oct/9/2009~7/30/20211ElectronicProduct’sReliabilityDesign电子产品的可靠性电子产品可靠性设计电子产品设计方案的可靠性选择电子元器件的选择与使用(GJB546-88，电子元器件可靠性保证大纲)降额设计(GJB/Z35-93，元器件降额准则)热分析热设计(GJBZ27-92，电子设备可靠性热设计手册)简化设计余度设计参数优化设计元器件的筛选(GJB1032-90，电子产品环境应力筛选方法)失效分析简介Oct/9/2009~7/30/20212

2、ElectronicProduct’sReliabilityDesign可靠性问题的提出二战中美国武器故障引出可靠性问题的研究1957年电子设备可靠性咨询组(AGREE)发表《军用电子设备可靠性》研究报告，标志着可靠性已经成为一门独立的学科。我国对可靠性问题的重视电子产品的可靠性Oct/9/2009~7/30/20213ElectronicProduct’sReliabilityDesign可靠性的定义1）单个元件的单位时间故障率λλ=8个故障102芯片×105小时=8×10-7故障/小时/芯片电子产品的可靠性系统及

3、其组成部分在无故障、无退化或对保障系统无要求的情况下执行其功能的能力。-----美国国防部1991产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。--------GJB451AOct/9/2009~7/30/20214ElectronicProduct’sReliabilityDesign2)平均无故障时间（MTBF,MeanTimeBetweenFailures）MTBF=1/λ例1：某电子系统含有1块PCB,小规模集成电路2个，中规模IC4个,大规模IC16个，1个超大规模IC,电阻10个，电容24个，1个

4、50脚连接器，求其MTBF为多少。λ=1000+2×90＋4×160＋16×250＋500＋10×10＋24×15=7280FIT=7280个故障/109小时MTBF=1/λ=15.6年电子产品的可靠性Oct/9/2009~7/30/20215ElectronicProduct’sReliabilityDesign1）元器件的生命周期故障率t夭折期衰退期正常工作寿命图1电子元件故障曲线---浴缸曲线温度每升高10C0,IC的故障率大约翻一倍。怎样保证电子产品的可靠性Oct/9/2009~7/30/20216Elect

5、ronicProduct’sReliabilityDesign2）可靠性保证始于设计可靠性观念（零故障还是可维修）方案选择、元件选择和设计优化系统结构选择（热设计、EMC和支撑保护等方面）3）可靠性与经济性的合理折中合理的可靠性（鼠标有效寿命的确定）可靠性与市场价格的合理折中4）出厂前的老化根据具体产品的特性确定老化的规范有的产品出厂前老化200小时，可将90%故障暴露出来电子产品的可靠性返回Oct/9/2009~7/30/20217ElectronicProduct’sReliabilityDesign1）尽可能采

6、用优选电路优选电路的来源（标准的电路模块、成熟的新技术，验证过的借鉴产品）优选电路的应用（接口、仿真、验证）2）对于设计方案进行创新性优选优化以提高可靠性6sigma(DMAIC)--->DMADV(+TRIZ)-C3）可靠性预计(GJB/Z299C-2006)和可靠性分配可靠性预计（由单元求系统可靠度）数学模型法、上下限法、蒙特卡洛法可靠性分配（由系统求单元可靠度）等分配、预计值、阿林斯、代数分配电子产品设计方案的可靠性选择返回4）设计方案的各种分析必要的保护电路和潜在电路、最坏情况、电路漂移、瞬态、过渡过程分析

7、FMECA实例：电容式传感器系统Oct/9/2009~7/30/20218ElectronicProduct’sReliabilityDesign电子元器件的选择与使用电子元器件的选择与正确使用电子元器件的质量等级元器件的选择控制目的原则管理元器件的正确使用Oct/9/2009~7/30/20219ElectronicProduct’sReliabilityDesign电子元器件的选择与正确使用电子元器件是电子、电气系统的基础产品，是能够完成预定功能而不能再分割的电路基本单元，其自身的可靠性是十分重要的；设计人员注重

8、元器件的功能与性能，不关心其“质量等级”；元器件的采购缺乏“质量等级”概念“，渠道不畅、不稳；元器件的使用：近一半的元器件失效并非由于元器件本身的固有可靠性不高，而是由于使用者对元器件选择不当或使用有误。返回Oct/9/2009~7/30/202110ElectronicProduct’sReliabilityDesign质量等级：是指元器件装