没有时间测试时如何确保电子产品的牢靠性

面对当今快速的产品开发和上市时间压力，工程师们发现没有太多时间来执行老部性测试。

那么，当牢靠性测试和可能的重新设计十分耗时或昂贵时，工程师如何确保他们的产品牢靠？

在这些状况下，牢靠产品的关键是采用牢靠性设计 (DfR)措施。DfR 是确保产品或系统在预期生命周期内在定义的环境中执行指定功用的过程。

如何确保电子产品的牢靠性，当你没有时间测试

DfR 发作在设计阶段，此时工程师开端评价概念的可行性——远远早于物理原型的结构。它通常是整体杰出设计 (DfX) 战略的一部分。除了明显的机械思索外，DfR 还需求思索：

电气/软件牢靠性

供给商和零件选择

可制造性设计 (DfM)

失效物理 (PoF) 剖析/建模

经过 DfR 确保电子产品的牢靠性：目的设定

并非每个产品都需求抵达相同的牢靠性水平才干满足客户的希冀。这个概念能够用四个普遍的产品牢靠性类别来描画：

低端消费品（如玩具、计步器等）

主流消费电子产品（如手机和电脑）

商业电子产品（如高端效劳器和工业控制）

高度管制的电子产品（如航空电子设备和电信设备）

如何确保电子产品的牢靠性-当您没有时间进行测试

作为 DfR 的一部分，工程师需求设定目的才干满足客户的希冀。

为确保电子产品的牢靠性满足客户的希冀，工程师必须在概念阶段肯定所需的产品寿命和性能。这一重要步骤推进了整个产品开发过程中每个决策背地的思索。

作为产品牢靠性目的的示例，工程师能够设定产品在 15 年内应具有 95% 的牢靠性和 90% 的置信水平。

工程师还需求树立现场环境——它定义了产品运转的环境。现场环境能够依据实践丈量、相似产品的数据或行业规范来肯定。假如时间和成本遭到严厉限制，后一种措施是最好的。

工程师还必须确保产品契合整个行业的规范规范，例如：

MIL-STD-810

MIL-HDBK-310

IPC-SM-785

电科迪亚GR3108

IEC 60721-3

经过 DfR 确保电子产品的牢靠性：初始设计

工程师能够在产品的初始设计中处置许多牢靠性问题。

例如，大量的硬件牢靠性问题是由在设计阶段过早设置的恣意大小约束惹起的。这些早期决策可能会招致互连不良和组件选择不当等问题。因而，DfR 战略倡议在初始设计阶段坚持尺寸宽松。

当你没有时间测试 sherlock.jpg 如何确保电子产品的牢靠性

工程师能够在开发早期处置许多电子产品牢靠性问题。

牢靠性问题也可能源于设计早期对电气影响的剖析不充沛。这就是 DfR 战略评价全球各个市场的电源稳定性问题的缘由。例如，世界上的某些中央可能会遇到以下问题：

接地

停电

电压浪涌

此外，DfR 从法规和产品性能的角度思索静电放电 (ESD)、电磁兼容性 (EMC) 和电磁干扰 (EMI)。因而，工程师将能够更好地在开发早期评价这些电气应战。

经过 DfR 确保电子产品的牢靠性：供给商和组件选择

DfR 措施论指出，供给商选择对产品的胜利或失败起着至关重要的作用。

原始设备制造商 (OEM) 必须找到契合产品设计、功用和请求的供给商。这些协作同伴还必须不间断地提供优质产品和效劳。

如何确保电子产品的牢靠性，当你没有时间测试供给商时

DfR 战略指出，供给商和组件的选择能够成就或破坏设计。

不经意间与缺乏这些才干的制造商打交道的工程师大大增加了其产品呈现缺陷的可能性。这些缺陷可能招致昂贵的保修索赔、市场份额损失以及可能对品牌构成无法弥补的损伤。

组件选择同样重要，有几个方面。首先，坚持简单。新技术可能很有吸收力，但它并不总是适用于高度牢靠的系统。要守旧，但不要过火守旧，由于旧技术也会带来风险——好比市场紊乱和冒充产品。

接下来，工程师需求采用组件降额战略。降额是将电子零件上的压力限制在制造商指定额定值以下的做法。

降额指南因环境而异。例如，太空中的零件与手机中的零件具有不同的准绳。降额必须有理论或科学依据。因而，应经过元件应力剖析来评价元件降额。降额指南的来源包含政府组织、第三方、OEM 和组件制造商。

经过 DfR 确保电子产品的牢靠性：面向制造的设计

DfR 的下一步是 DfM。DfM 是确保产品能够由指定的供给链一直如一地制造且缺陷数量最少的过程。

当了解最佳理论时，DfM 的效果最好。问这样的问题：

制造过程中呈现什么毛病？

制造商如何避免失败？

供给链的局限性是什么？

如何确保电子产品的牢靠性-当您没有时间进行测试

DfR 和 DfM 辅佐工程师确保零件制造正确。

DfM 包含各种工具和流程。并非一切这些都适用于工程师的产品。最佳理论请求运用或修正 DfM 检查表，以确保与特定产品的电路板、系统和组件相关的一切项目都契合请求。一个清单示例可能包含（但不限于）：

基线

匹配设计的功用

确保设计可转移

木板

迹线宽度和间距

层压资料

确保叠层对称

留意经过衔接的复杂性

分离新资料（嵌入式无源）

评价每一面（单面与双面板）

系统

留意盲衔接

留意 Z 尺寸限制

集会

尽可能消弭手工焊接或波峰焊

避免组件靠近弯曲点

保障元器件间距

考证组件的大小和包装的复杂性

将组件定向到波峰焊

波峰焊期间的阴影

设置镀通孔 (PTH) 和焊盘的尺寸和间距

留意附件措施

评价湿度敏理性水平 (MSL)

运用 DfM，工程师能够发现并处置许多制造和处置问题，例如组件断裂是由于生产过程中电路板过度弯曲惹起的。其他值得关注的过程包含：

分板

在线测试 (ICT)

螺丝附件

衔接器或子卡插入

衔接结构（例如散热器、盖板或板）

工程师需求评价每个装配过程如何影响设计。直到最近，由于成本和时间限制，此类剖析还存在问题。但是， Ansys Sherlock的 ICT 模块等快速且经济高效的工具 能够在几分钟内完成剖析。

经过 DfR 确保电子产品的牢靠性：毛病物理学

公司需求强大的算法和工具来精确预测其产品生命周期内的毛病概率。即便是带有功率放大器、高功率循环和耗散的手机也会在三年内讧尽。

在过去的二十年中，曾经为 DfR 过程开发了复杂的 PoF 模型。这些模型能够评价：

焊接疲倦

热机械动力循环

机械冲击

振动

假如内部不具备此类功用，则能够运用 Ansys Sherlock 来完成。

如何参与一流 DfR 公司的行列

具有一流 DfR 的公司能够确保产品的牢靠性。要开端 DfR 流程，请遵照以下准绳：

不要在设计过程中过早地将自己逼入死角

了解一切请求

确保具有不同专业的设计团队经过大量协作同时工作

运用设计清单

不要仅仅依托物理测试：

零件选择

降额

电源稳定性

静电放电/电磁干扰/电磁兼容

DFM

元器件测试

当工程师将全面的测试计划作为设计阶段的一部分时，他们能够更好地确保产品的牢靠性和胜利。

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