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文 | 传感器技术（WW_CGQJS） 你能否曾遇到过手机死机的省事，电热水壶水沸腾后不能自动断电，电磁炉按键失灵怎样按都不关机的状况吗?这些都触及到电子产品牢靠性问题。
电子产品设计牢靠性是指电子产品在规则的条件下，在给定的时间内执行所请求的功用不呈现失效的概率。一旦产品研制胜利后，普通就以为产品设计曾经终了了。 产品牢靠性更关注下一步会发作什么，如何能改动进步产品牢靠性。进步产品牢靠性是进步产品完好性和工作胜利性，减少维修和寿命周期费用的重要途径，在产品研制过程中，深化展开牢靠性工程，对进步产品牢靠性具有十分重要的意义。 为什么除了基天性能，还要评价牢靠性？ 为什么一批产品基天性能都经测试合格,用一段时间后先会坏掉一部分? 为什么同一型号规格产品,基天性能值更高的,有时反而呈现更多的坏品? ......
那是由于基天性能并没有反映质量的全部,产品还有一个固有属性—牢靠性!牢靠性表示产品连续稳定工作的才干。产品基天性能直观表征静态质量合格与否，还不能反映产质量量的全貌、稳定性。 产质量量特性包含构成产质量量的一切外在的特征和内在的特性：
电子元件的基天性能指标高，其牢靠性不一定高。假如产品牢靠性低，即便其初始技术性能再好也得不到发挥。例如，陶瓷贴片电容器的介质击穿电压较高的产品，很可能在高温负载加速寿命实验中失效率较高。 牢靠性能够综合反映产品的质量。电子元件的牢靠性是电子设备牢靠性的基础，要进步设备或系统的牢靠性必须进步电子元件的牢靠性。 牢靠性是电子元件重要质量指标，须加以考核和检验。 如何权衡和评价电子产品的牢靠性 权衡牢靠性的指标很多,常见的有以下几种：
产品的牢靠性变更普通都有一定的规律，其特征曲线如图所示，由于其外形象浴盆，通常称之为“浴盆曲线”。 在实验和设计初期，由于产品设计制造中的错误、软件不完善以及元器件选择不够等缘由而构成早期失效率高，随着调试、扫除毛病的中止，产品运转逐步正常，毛病发作率逐步降落。 经过修正设计、改进工艺、老化元器件、以及整机实验等，使产品进入稳定的偶尔失效期。这时产品曾经稳定，操作工人已逐步控制了产的性能、原理和调整的特性，毛病明显减少，产品进入正常运转阶段。 在这一阶段所发作的毛病，普通是由于维护不当、运用不当、工作条件（负荷、温度、环境等）劣化等缘由，或者由于资料缺陷、控制失灵、结构分歧理等设计、制造上存在的问题所致。 运用普通时间后，由于器件耗损、整机老化以及维护等缘由，产品进入了耗损失效期。 随着运用时间延长，各元器件因磨损、腐蚀、疲倦、资料老化等逐步加剧而失效，致使产品毛病增加，效能降落，为扫除毛病所需时间和扫除毛病的难度都逐步增加，维修费用上升。 这时应采取不同方式的检修、或中止技术改造，才干恢复效能。假如继续运用，就可能构成事故。 这就是牢靠性特征曲线呈“浴盆曲线”型的缘由。
影响电子元器件牢靠性的要素
依据元器件失效剖析统计状况，电子元器件的失效，不只仅是电子元器件自身的质量问题，还有些是由于设计分歧理惹起的。 例如：某产品在调试过程中发现晶振振荡不稳定，开端以为晶振自身有问题，对其中止改换后问题依然存在。 由于晶振比较简单，只需供电电压和地，所以用示波器对其供电电压中止测试，发现其上的纹波比较大，然后给供电电压增加一个对地0.1μF的滤波电容，毛病消逝，这就是由于电路设计抗干扰的才干不够，招致晶振无法正常输出。
元器件在运输、检验、装置等状况下，都能够招致元器件的失效。电子元器件在运输中和在车辆的应用中遭到的振动、冲击、碰撞等机械应力；在印刷电路板焊接时的过热现象；在开关翻开或关闭时产生的浪涌电压；发起机产生的噪声；单调环境下的静电影响；消费场地周围的电磁场；以及印刷电路板焊接完后，清洁工作中产生的超声振动等要素。
据《牢靠性与质量信息》统计：各种分歧理运用及人为损坏元器件构成的失效比例，在整个元器件失效比例中约占57.6%。 好比普通在阅读器件的运用手册pdf时，凡有ESD CAUTION提示的，普通包含CMOS、电路、场效应管都必须留意静电防护，否则很容易击穿元器件。 所以这些元器件在运用的过程中，必须具有严厉的防静电措施，如配备防静电服，手套和胶皮等，同时在人工用电烙铁中止印制板焊接时，必须保障电烙铁的良好接地，必要时对装配工要佩戴防静电手镯，避免元器件被静电击穿，人为要素招致器件失效。 产品设计者、制造者及运用者构成能发挥其潜在功用的环境，假如能提供良好的工作环境，构成良好昀心理反映和思想认识，就可抵达良好设计、优质制造、牢靠操作，保障设备良好运转并牢靠运用，使电子元器件的牢靠性抵达规则请求。
自然环境条件严重影响产品的牢靠性，给国民经济构成严重损失。 据美国国度规范局近年的调查，由于腐蚀使美国每年的损失相当于国民消费总值的4%，这比美国每年的水患、风灾、雷击和地震等自然灾害所构成的损失的总和还要严重。 美国曾经对机载电子设备全年的毛病中止剖析，发现毛病的缘由如下：50%以上的毛病是由各种环境所致，而温度、振动、湿度等3项环境构成电子设备43. 58%的毛病率，其中由温度惹起的毛病占22. 2%，由振动惹起的毛病占11. 38%，由湿润惹起的毛病占10%‘5]，所以温度、振动、湿度等环境条件对电子设备及设备中电子元器件的影响必须惹起足够的注重。
除了由于自然环境和人为失误惹起的物理应力外，电子元器件制造设备或系统的操作条件也可影响到电子元器件的牢靠性。 例如，在高额定电压下操作可能招致设备损坏；在低于额定电压下操作可能招致设备毛病；或由于没有恪守设备的时限操作规则而招致的毛病或损坏等都是影响电子元器件牢靠性的要素。
影响电子元器件牢靠性的环境有单个要素和组合要素两种方式，实践上，组合环境对牢靠性的危害要比单个环境的影响更大，例如温度和湿度的并存作用常常是惹起电子元器件腐蚀的主要缘由。 在肯定电子元器件设计特性时，应分明了解各类环境要素、组合效应以及它们对产品牢靠性的影响水平是十分重要的。 设计计划或实验评价计划除了思索运用单个环境要素外，还必须求思索组合的环境要素影响，由于电子元器件在运输、运用过程中有可能处在某种组合环境下。 电子产品牢靠性设计必须留意的事项
温度、湿度、振动、腐蚀、污染、产品可能接受的压力、效劳的残酷度、静电释放环境、射频干扰、吞吐量并使其特征、应力强度剖析等等这些都是产品运用的要素，必须调查。
就实践状况而言，了解失效的潜在缘由是避免失效的基本缘由所在，要预知一切这些缘由简直是不真实际的，所以还必须细思索到所触及的不肯定性。 在设计、开发制造和效劳过程中，牢靠性工程方面的努力应该注重一切“可估量”和“可能未估量”的失效缘由。以确保避免发作失效或使发作失效的概率最小。
失效方式和影响剖析是指对系统中止剖析，以辨认潜在失效方式、失效缘由及对系统性能(包含组件、系统或者过程的性能)影响的系统化程序。此项剖析应尽可能在开发周期的早期阶段胜利中止，以取得消弭或减少失效方式的最佳效费比。 失效方式和影响剖析可描画为一组系统化的活动。目的是发现和评价产品过程中潜在的失效及结果;找到能够避免或减少这些潜在失效发作的措施。它是对设计过程的愈加完善化，以明白必须做什么样的设计和过程才干满足顾客的需求。
运用各种数学计算剖析技术(如总战争方根、极值剖析和统计公差)以使影响牢靠性的变差特性化。主要剖析产品的组成部分在规则的运用范围内，其参数倾向和寄生参数对性能容差的影响，并依据剖析结果提出相应的改进措施。
电路容差剖析工作应用在产品细致设计阶段，曾经具备了电路的细致设计资料后完成。电路性能参数发作变更的主要表示有性能不稳定，参数发作漂移，退化等，构成这种现象的缘由有组成电路零部件参数存在公差，环境条件的变更产生参数漂移，退化效应。设计过程中要剖析电路上下限工作条件，
最坏状况剖析法是剖析电路组成部分参数最坏组合状况下的电路性能参数倾向的一种非概率统计措施。它应用已知零部件参数的变更极限来估量系统性能参数变更能否超越了允许范围。最坏状况剖析法能够预测某个系统能否发作漂移毛病，并提供改进方向，该措施烦琐，直观。但剖析的结果偏于激进。 电子产品牢靠性设计内容 在产品设计过程中，为消弭产品的潜在缺陷和单薄环节，避免毛病发作，以确保满足规则的固有老部性请求所采取的技术活动。牢靠性设计是牢靠性工程的重要组成部分，是完成产品固有老部性请求的最关键的环节，是在牢靠性剖析的基础上经过制定和贯彻牢靠性设计准绳来完成的 。
在产品研制过程中，常用的牢靠性设计准绳和措施有：元器件选择和控制、热设计、简化设计、降额设计、冗余和容错设计、环境防护设计、强壮设计和人为要素设计等。除了元器件选择和控制、热设计主要用于电子产品的牢靠性设计外，其他的设计准绳及措施均适用于电子产品和机械产品的牢靠性设计。
电子产品牢靠性设计中的几大误区
产品呈现问题，有时分并不是研发的问题，曾经有案例，面向国内中等以上兴隆地域的设备，由于在国内用的不错，所以出口到了哥伦比亚，但在那里频频毛病，毛病的缘由在于中国中国大陆中等以上兴隆地域的海拔都比较低，所以高海拔地域，设备的气密性遭到了应战，设备内外压差增大泄露率增加。 项目立项时只思索了低海拔，所以人家的设计是没问题的，谁决策了拿这个型号出口哥伦比亚，他才是罪魁祸首。产品牢靠性是“规则的时间、规则的条件下，完成规则功用的才干”。运用现场的条件常常超越了规则的条件，而这个超出很大可能是隐含的。
《一条影响着产品牢靠性和社会调和的曲线》引见很能阐明此图的内容。
降额谁都会，如画画，谁都会，但不是谁都能靠画画生存。 1. 同功用、但不同工艺的器件降额系数不同。 2. 可调器件和定值器件降额系数不同。 3. 负载不同，降额系数不同。 4. 同规格导线在多匝和单匝应用时降额系数不同。 5. 部分参数不可降额。 6. 结温降额不可遗漏。
器件损坏为何常被称之为“烧”?缘由就是器件失效大都是热失效，另外，器件环境温度≠整机环境温度，器件环境遭到机箱内其他器件散热的影响，普通器件环境温度比整机环境温度要高。
装置、布线、规划、喷涂的处置都会影响电气性能；电磁兼容、虚焊、散热、振动噪声、腐蚀、接地都和结构有关；软件的防错、判错、纠错、容错处置措施可避免机械和电子缺陷问题。
做设计时一定要拿到一切器件的Datasheet，然后阅读其上的一切图形图表和参数，最后真实设计上和这些曲线树立联络。设计时需求谨慎确认该器件在我们电路中的静态工作点。
电子产品牢靠性工作的目的是什么?是赚钱。赚钱靠什么?开源和节流，开源难，节流易，不要总想着从资料费上省，资料费省了，维修费高了，从早死换成了晚死，早晚还是死。最好的方式就是注重可维修性，省掉这部分费用。这是名不虚传的利润。
制程控制不好不只仅是工艺人员的问题，这是一条价值链的树立过程。设计工程师对器件的请求、采购工程师的厂家选择、检验环节的控制内容应该设计上对器件关键指标的部分、检测措施不应引入元器件的失效机理和损伤、装配环节也不应引入损伤(波峰焊炉温控制，手工焊接台面的防静电处置等)、出厂检验环节应该检查器件参数漂移可能会招致产品毛病的部分内容、维修环节不应引入失效。 由上能够看出，呈现问题哪是区区两位工艺工程师能保障得了的。所以总结出细致的做法是树立分歧性，分歧性的前提是设计人员提供充沛、有主次的技术信息，工艺仅仅是依据设计图纸和设计文件来保障制造牢靠性无限迫近于设计牢靠性。
MTBF是宏观、统计的概念，单台机器毛病是微观、细致的概念。客户最喜欢问一个问题“你这个产品的MTBF值是10000小时，那我买你的这一台是不是10000h内就不会呈现问题?”这是一个关公战秦琼谁更凶猛的概念。
此问题既然能名列十大误区之一，其定义自然是错误的。 总结有三： 1、 有些问题经过模仿测试实验基本测不出来。 2、 测试伎俩=工程计算+规范检查+模仿实验+电子仿真。 3、 经过温度增强实验的结果计算不出对应的低温工作时间。 电子产品设计成型后，还必须对产品中止牢靠性实验，产品牢靠性实验是激起潜在失效方式，提出改进措施，肯定项目或系统能否满足预先制定的牢靠性请求的必须步骤。 关于牢靠性实验方面的内容，将会在后续刊出，欢送您继续关注我们的公众号。 本篇文章为传感器技术平台原创文章，转载需联络我们受权！未经允许转载我们将中止投诉！ 延伸阅读： 点击上方蓝色文字链接阅读文章。 |
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