电子产品可靠性基础知识
《电子产品的可靠性》课件
电子产品可靠性关系到产品质量，我们需要了解它的定义和概念、评价指标、 影响因素、提高方法、应用及可能遇到的问题。
什么是电子产品的可靠性?
定义和概念
电子产品在规定的时间内，能够在规定的条件 下正常使用的概率。
可靠性与其他品质特性的关系
可靠性是产品品质的重要环境因素
4 使用与维护
环境条件如温度、湿度等会影响产品可靠性。
操作不当、维护保养不当等会降低产品可靠 性。
提高电子产品可靠性的方法
1
硬件和软件设计的可靠性考虑
从设计阶段开始考虑产品可靠性，采用成熟的设计方法和工具，减少缺陷和失误。
2
制造过程中的控制
制定质量控制标准，建立良好的生产管理流程，严格执行质量控制规程。
总结
电子产品可靠性的意义和重要性
影响产品质量和用户体验，决定产品的生死存亡。
发展趋势和展望
随着科技的进步，电子产品的可靠性将不断提高， 以适应消费者对品质的高要求。
电子产品可靠性的评价指标
MTBF
指产品平均无故障工作时间。
故障率
指每单位时间或每个工作周期内出现故障的概率。
可修性
指设计、制造、使用、维护中，产品维修保养的难 易程度。
影响电子产品可靠性的因素
1 材料选择
材料质量和稳定性直接影响产品可靠性。
2 设计与制造过程
设计和制造中的缺陷和失误会影响产品可靠 性。
3
产品测试与验证
进行全面的功能和可靠性测试和验证，确保产品符合质量标准和性能要求。
4
提供售后服务
完善的售后服务能提高客户满意度，增加产品的可靠性和信誉度。
电子产品可靠性的应用与问题
应用
电子产品可靠性设计知识
2）按环境应力（温度、湿度等）来选用。 3）按电磁兼容性要求选择元器件。从限制干扰电平 和减少干扰耦合两方面来考虑 。 4）集成化设计。优先采用IC。
5）降额使用（减额设计）。 降额比S＝使用电应力 / 额定电应力
市场调查
可靠性设计程序
总体设计
可靠性预计及分配
元器 件选 择及 降额
结 构 设 计
热 设 计
漂 移 设 计
抗干扰 及
暂态保 护设计
工 艺 设 计
安 全 设 计
人机 系统 设计
可靠性 设计审 查及价 值分析
环 境 试 验
鉴 定 试 验
试生产 和
试销售
一．可靠性预计：从各子系统、部件、元器件的现实可
0.060
0.240
0.020
0.020
0.120
0.120
0.100
0.100
0.050
0.050
0.050
0.050
0.020
0.040
0.005
0.025
0.002
0.008
0.002
0.014
0.050
0.050
0.005
0.005
0.005
0.005
0.677
三。元器件：
1．按“可靠性第一，性能第二”来简化系统及电路，减 少元器件数量。
八．安全设计：
很多电子产品都使用电网电源，必须保证用户在使用 中的安全。安全设计包括电路和结构的内容，主要是 防触电、防爆炸和防起火。
• 对机外能触及的金属件必须满足绝缘要求。
中国电子产品可靠性与环境实验
考察产品在湿度变化环境中的适应性，如防潮、 防水等性能。
机械环境适应性评估
振动环境
评估产品在振动环境中的 稳定性、可靠性和性能。
冲击环境
考察产品在冲击作用下的 结构完整性和功能稳定性 。
跌落与碰撞
研究产品在跌落和碰撞过 程中的抗损伤能力。
电磁环境适应性评估
静电放电
评估产品在静电放电环境中的抗静电 性能，确保产品不会因静电而损坏或 失效。
改进措施
根据测试结果分析，采取相应的改进措施，提高产品的可靠性和稳定性。
05
环境实验对电子产品可靠性的 影响
环境因素对电子产品可靠性的影响
温度
温度变化可能导致电子产品的性 能下降，如过热或过冷都会对电
子产品的正常运行产生影响。
湿度
湿度过高可能导致电子产品内部结 露，从而引发电路故障；湿度过低 则可能使电子产品表面产生静电， 影响其正常运行。
环境实验流程与规范
流程
样品准备、实验前检查、实验过程监控、数据记录与分析、 结果评估与报告编写等
规范
遵循相关国家标准、行业标准和实验室规范，确保实验结果 的准确性和可靠性
03
电子产品环境适应性评估
气候环境适应性评估
高温环境
评估产品在高温环境下的性能、稳定性和安全性 。
低温环境
评估产品在低温环境下的性能、启动特性和安全 性。
定期维护保养
定期对电子产品进行维护保养，如清洁、除尘、更换耗材等，以保 持产品性能和可靠性。
正确使用
用户应按照产品说明书正确使用电子产品，避免过度使用或不当使 用导致产品损坏。
及时报修
如发现电子产品出现故障或性能下降，应及时联系厂家或专业维修机 构进行报修，以避免问题扩大或造成更严重的后果。
电子产品的可靠性
5．1 电子产品的可靠性电子产品在工作、运输和储存过程中，往往会受到各种环境因素的影响。
电子产品所 处的环境，大体上可分为自然环境、工业环境和特殊使用环境。
除自然环境之外，工业环 境和特殊使用环境一般是人为制造和改变的，故这类环串有时也称为诱发环境。
表5—l 中的环境分类包含了电子产品可能遭遇的各种基本环境。
环境因素造成的电子产品故障是严重的。
国外曾对机载电子产品进行故障剖析．结 果发现，50％以上的故障是由环境因素所致。
而温度、振动、湿度3项造成的故障串则高达44%. 环境因索造成的产品故随和失效可分为两类，类是功能故障，指电子产品的各种功 能出现不利的变化，或受环境条件的影响功能不能正常发挥，一旦外界因素消失，功能仍 能恢复，另一类是永久性损坏，如机械损坏等。
需要指出的是，在对环境影响因素进行分析时，既要考虑一般的情况，又要确定主要 影响因素，而且还应重视不同环境因素的相互作用。
例如，温度的影响，有持续性的高、低 温作用，有瞬态的作用(热冲击)及周期性作用等；而在高温下发生冲击振动时，两种环境 因素都将强化对方的影响。
这些都要进行具体的分析。
艾博希电子在对客观因素作出估计时，应考 空各个作用因素的强度、作用时间、重复的次数等。
这样，才能正确地采用防护措施，保证 严品在受到多种环境因素的长期综合作用下安全、可靠地工作。
对于产品来说，可靠性问题和人身安全、经济效益密切相关，因此，研究产品的可靠性 问题显得十分重要，非常迫切。
(1)提高产品可靠性，可以防止故障和事故的发生J尤其是避免灾难做事教的发生b 例如，1986年1月28日，美航天飞机“挑战者号”由于1个密封田失效，起飞76秒后爆 炸，7名宇航员丧生，造成12亿美元的经济损失P1992年我国发射“澳星号”时，由于一个 小零件的故障，发射失败，造成了巨大的经济损失和政治影响。
(2)提高产品的可靠性，能使产品总的费用降低。
提高产品的可靠性，首先要增加费 用，加需要选用好的元器件，研制部分冗余功能的电路及进行可靠性设计、分析、实验，这 些都需要经费，然而，产品可靠性的提高使得维修费及停机检查损失费大大减小，使总费用降低.(3)提高产品的可靠性，可以减少停机时间，提高产品可用率，一台设备可顶几台用， 可以发挥几倍的效益。
电子产品的可靠性测试与评估
电子产品的可靠性测试与评估随着电子产品的普及和技术的不断发展，人们对电子产品的可靠性要求也越来越高。
因此，对于电子产品的可靠性测试和评估显得尤为重要。
本文将从可靠性的概念、测试方法、故障模式及解决方案等多个方面阐述电子产品的可靠性测试与评估问题。
一、可靠性的概念通过了解电子产品的可靠性概念，可以更好地理解可靠性测试与评估的重要性。
可靠性指产品在规定条件下，在一定时间内能够正常工作的能力。
换句话说，可靠性是指产品的寿命。
寿命长，可靠性高；寿命短，可靠性低。
电子产品的可靠性测试和评估是在模拟实际使用环境下，以循环、振动、温度、湿度等多个方面进行测试。
二、可靠性测试方法有许多种可靠性测试方法。
下面将详细解读其中几种常见的方法。
1、环境试验法环境试验法是通过模拟产品在不同环境下的使用情况，进行测试评估的一种方法。
该方法主要包括循环、振动、温度、湿度等多个方面的测试。
循环测试是指长时间开机运行或快速启停多次的测试，振动测试是指测试产品在不同振动频率和幅度下的可靠性，温度测试是指测试产品在不同温度下的可靠性，湿度测试是指测试产品在不同湿度下的可靠性。
环境试验法是可靠性测试的重要方法，可减少产品在使用中出现故障的风险。
2、可靠性理论分析法可靠性理论分析法是一种基于数学和统计学方法的预测可靠性技术。
该方法通过对产品的结构、材料、工艺等因素进行分析，结合数学统计方法计算出产品可靠性的数学模型，进而预测产品的寿命和故障率。
通过可靠性理论分析法，可以为产品的设计、制造等方面提供重要的可靠性数据支持。
3、可靠性保证测试法可靠性保证测试法是针对产品生产过程中的可靠性进行测试的方法。
该方法主要涉及生产线、组装线和包装线等过程的可靠性测试，以确保产品符合质量要求和可靠性标准。
可靠性保证测试法可以在生产过程中发现问题，及时修正和改进生产过程，以提高产品的可靠性。
三、故障模式及解决方案在进行可靠性测试与评估时，我们需要对故障模式进行深入研究。
电子产品可靠性基础知识
常用方法：元器件计数法；应力分析法
元器件计数法预计公式：
n
s NiGi Qi i1
应力分析法预计公式：
（1）p bEK
n
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2） s Nipi i1
（3） M TBFS
1
S电子产品可靠性基础知识
四、故障模式、影响及危害分析 1. FMECA 2. FMECA包括FMEA和CA FMEA CA
电子产品可靠性基础知识
（一）FMECA的实施步骤
（1）掌握产品结构和功能的有关资料 （2）掌握产品启动、运行、操作、维修资料 （3）掌握产品所处环境条件的资料 （4）定义产品及其功能和最低工作要求 （5）按照产品功能方框图画出可靠性框图 （6）确定分析级别 （7）描述故障模式、分析原因及影响 （8）找出故障的检测方法 （9）找出预防措施 （10）确定严酷度 （11）确定故障概率等级 （12）填写FME电A子产表品可，靠性绘基础制知识危害性矩阵
电子产品可靠性基础知识
第三节 可靠性试验
可靠性试验的概念 —— 可靠性试验：实验室试验，现场试验
可靠性试验
工程试验 统计试验
环境应力筛选试验
可靠性增长试验 可靠性测定试验 可靠性鉴定试验 可靠性验收试验
电子产品可靠性基础知识
一、环境应力筛选 二、可靠性增长试验 三、加速寿命试验 四、可靠性测定试验 五、可靠性鉴定试验 六、可靠性验收试验
R t F t 1
电子产品可靠性基础知识
3．故障密度函数：f(t)
ftdFt
dt
Ft0t fudu
R(t)tf(u)du
电子产品可靠性基础知识
八、可靠性与维修性的常用度量
（一）可靠度：产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定功
电子行业电子产品的可靠性
电子行业电子产品的可靠性1. 引言电子行业是指涉及电子技术的制造、研发和销售相关产品的行业。
在电子行业中，产品的可靠性是一个至关重要的因素。
可靠性是指产品在一定的使用环境下，在一定的时间内，能够按照正常要求进行工作的能力。
对于电子产品来说，可靠性不仅关乎产品的质量和性能，还关系到用户的使用体验和信赖度。
因此，在电子行业生产电子产品时，提高产品的可靠性是非常重要的。
2. 影响电子产品可靠性的因素2.1 设计可靠性设计可靠性是指在产品设计阶段，通过合理的设计方案和设计流程，预防和减少产品故障和失效的概率。
设计可靠性通常包括以下几个方面：•合理的制定规格要求：根据产品的应用场景和用户需求，确定产品的性能指标和可靠性指标。
•合理的选择材料和元器件：选择优质和可靠性高的材料和元器件，提高产品的稳定性和耐用性。
•良好的设计结构和布局：合理的结构设计和布局可以降低产品在工作过程中的热量、振动和损耗，提高产品的稳定性和可靠性。
•严谨的验证和测试：通过严格的验证和测试方法，提前发现并解决设计中的问题，确保设计的可靠性和稳定性。
2.2 制造可靠性制造可靠性是指在产品制造阶段，通过科学的制造工艺和严格的制造流程，确保产品达到设计要求并具备良好的可靠性。
制造可靠性主要包括以下几个方面：•严格控制生产过程：优化生产流程，减少人为操作的误差和不良，确保产品制造过程中的一致性和稳定性。
•提高生产设备的稳定性：选择高品质的生产设备和生产工具，确保产品在制造过程中的稳定性和一致性。
•有效的质量控制：建立严格的质量管理体系，包括原材料的检验、在制品的检测和成品的检测，确保产品符合质量标准。
2.3 环境可靠性环境可靠性是指产品在特定的使用环境下，具备良好的稳定性和可靠性。
在不同的应用领域，产品可能面临不同的环境条件，例如高温、湿度、震动等，因此环境可靠性的考虑非常重要。
为提高产品的环境可靠性，可以采取以下措施：•材料的选择和防护措施：选择对特定环境具有抗腐蚀和抗高温等性能的材料，并采取防护措施，例如密封、涂层等。
电子产品可靠性讲解
3、耐湿热（灯泡）
在温度40±2℃,相对湿度93±2%RH的环境中放置 24h,取出在常温下放置1h后,绝缘电阻、耐压、功率 偏差符合正常要求,且外观无损坏。
4、高低温试验（薄膜开关）
在70±2℃的环境中放置4h,放置试验箱内1h（从 70度降到－20度的时间）,在‘-20±2℃环境中放置4h, 放置试验箱内1h（从-20度上升到70度的时间）,经过 如此5个循环后,绝缘电阻、耐压、按键功能、回路 电阻符合正常要求,且外观无变形、翘曲、脱胶等异 常现象。
第二部分 可靠性试验
一、可靠性试验
可靠性试验是对产品的可靠性进行调查、分析和评价所使 用的一种手段。它可以是实验室内试验，也可以是使用现场试 验。
进行可靠性试验的主要目的是为了详细地分析产品在试验 中发生的每一个失效的原因和后果，并研究可能采取的有效改
进措施。
可靠性试验分类的方法很多，根据试验的 目的、方式或用途不同、可以有不同的分类 方法。如：
三、测试 针对公司的产品进行各种测试。测试过程中，任何问 题都需要给予改善，以提升产品品质。 任何一个问题的出现，就是给我们指出一个前进的方 向；对问题的改善，标志着品质又上升了一个台阶。 有这种态度，还有什么办不到的。
第三部分 型式试验
■ 一、型式试验的定义：
就是对产品在规定的条件，规定的时间 完成规定的功能的能力的一种例行检查。如 果一个产品越能经得起检验，就说明它无故 障工作的时间就越长。适用于所有的可靠性 检验。
安全部品存在的安全质量隐患，确保生产的顺利进行和客户的 满意度。 二、第一批安全部品
磁控管、高压变压器、高压电容、高压保险管、高压二极 管、电脑板、发热管、电源线、定时器、电机类、滤波板、微 动开关、温控器。 三、试验实施
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三、建立故障报告、分析和纠正措施系统 （FRACAS）
1．故障报告 2．故障分析（调查；核实；工程分析；统
计分析） 3．故障纠正
4．故障报告、分析和纠正措施系统是一个闭 环系统
四、可信性评审
监控的一种管理手段 组织由非直接参加设计的同行专家和有
关代表评审 可靠性设计评审是最重要的一种评审 可靠性评审的作用 一种正规审查程序 应分阶段进行
—— 并联模型：组成产品所有单元同时工作时，只要有一个单元
不发生故障，产品就不会故障，亦称贮备模型
式中Ri(t)与λi(t)——第i单元的可靠度与故障率； Rs(t)与λs(t)——第i单元的可靠度与故障率；
二、可靠性分配 在产品设计阶段，将产品的可靠性定量要求
按规定的准则分配到规定的产品层次的过程。 常用方法：评分分配法；比例分配法 评分分配法 选择故障率入为分配参数，主要考虑四个
故障模式及影响分析表
初始约定层次 约定层次
任务 分析人员
审核 批准
第 页共 页 填表日期
故障影响
故障
代 产品或功 功 故障 故障 任务阶段与
补偿 严酷度 备
局部 高一层 最终 检测
码 能标志 能 模式 原因 工作方法
措施 类别 注
影响 次影响 影响 方法
五、失效（故障）树分析
FTA 故障树分析的一般要求 （1）故障树分析的准备工作 （2）故障树的建造 （3）故障树的定性分析 （4）故障树的定量分析 （5）编写故障树分析报告
纠正措施系统 （5）贯彻可信性有关法规和标准 （6）严格技术状态管理 （7）坚持一次成功的思想 （8）严格进行可信性评审
二、可靠管理的基本职能、对象和方法
1．职能 计划 组织 监督 控制 指导
2．对象
产品开发、生产、使用过程中与可信性 有关全部活动。
3．管理的基本方法 管理的计划 管理的组织 管理的监督 管理的控制
2．偶然故障期：在产品投入使用一段时间后，产品的故障
率可降到一个较低的水平，且基本处于平稳状态，可以近似认为故障率为常 数，这一阶段就是偶然故障期。
3．耗损故障期：特点是产品的故障率迅速上升，很快出现
产品故障大量增加直至最后报废。
十、可靠性与产品质量的关系
产品质量
性能指标
专门特性（包括可靠性、维 修性、保障性等）
1 N0
N∑0 ti
i 1
当产品的寿命分布服从指数分布
MTTF
0 etdt
1
（四）平均故障间隔时间（MTBF）
1． MTBF
1 N0
N∑0 ti
i 1
T （其中T为总试验时间）
N0
2．完全修复的产品
MTBF MTTF ∫0∞Rt dt
（五）贮存寿命 产品在规定条件下贮存时，仍能满足规
可靠性基础知识
第一节 可靠性的基本概念
一、故障（失效）及其分类
1. 故障：产品或产品的一部分不能或将不能 完成预定功能的事件或状态
2．故障分类 故障的规律 偶然故障、耗损故障 故障的后果 致命性故障、非致命性故障 故障的统计特性
独立故障、从属故障（前者是指不是由于另一个产 品引起的故障，后者是有另一个产品故障引起的故障， 一般在评价产品可靠性时只统计独立故障）
（3） MTBFS
1
S
四、故障模式、影响及危害分析
1. FMECA 2. FMECA包括FMEA和CA
FMEA CA
3．严酷度及其分类
I类（灾难性故障） II类（致命性故障） III类（严重故障） IV类（轻度故障）
4．故障概率等级 A级（经常发生，大于总故障概率的0.2） B级（很可能发生，为总故障概率的0.1~0.2） C 级 （ 偶 然 发 生 ， 为 总 故 障 概 率 的 0.01~0.1 ） D 级 （ 很 少 发 生 ， 为 总 故 障 概 率 的 0.001~0.01 ） E级（极不可能发生，小于总故障概率的0.001）
六、维修性设计
（1）简化设计 （2）可达性设计 （3）标准化、互换性与模块化设计 （4）防差错及识别标志设计 （5）维修安全性设计 （6）故障检测设计 （7）维修中的人的因素工程设计
第三节 可靠性试验
可靠性试验的概念 —— 可靠性试验：实验室试验，现场试验
可靠性试验
工程试验 统计试验
环境应力筛选试验
R( t ) N0 r( t ) N0
（二）故障（失效）率：工作到某时刻尚未发生故障的产
品，在该时刻后单位时间内发生故障的概率，称之为产品的故障率：
t
r t N S t t
故障率的单位
1菲特（fit）=10-9/小时
（三）平均失效（故障）前时间（MTTF）
MTTF
影响因素：
复杂度：组成分系统的元器件数数量及组装 调试的难易程度
技术成熟度：分系统的技术水平和成熟程度
重要度：分系统的重要性
环境条件：分系统所处环境条件
—— 每个因素的分值在1-10之间 分配公式：
（1） i Cis
（2） Ci i /
4
（3） i yij j 1
（4）
可靠性增长试验 可靠性测定试验 可靠性鉴定试验 可靠性验收试验
一、环境应力筛选 二、可靠性增长试验 三、加速寿命试验 四、可靠性测定试验 五、可靠性鉴定试验 六、可靠性验收试验
第五节 可信性管理
（一）可信性管理应遵循的原则
（1）可信性设计与性能设计同步进行 （2）将可信性管理纳入统一计划 （3）遵循预防为主、早期投入的方针 （4）重视和加强信息工作与故障报告、分析、
基本可靠性：产品在规定条件下无故障的持续时间或概率，它
反映产品对维修人力的要求。
任务可靠性：产品在规定的任务剖面内完成规定功能的能力。
三、维修性
产品在规定的条件下和规定的时间内，按规 定的程序和方法进行维修时，保持或恢复执行规 定状态的能力。
维修性是产品的一种特性，即由产品设 计赋予的使其维修简便、迅速和经济的固 有特性。
二、可靠性
1．可靠性：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。
可靠性的概率度量称为可靠度
2．产品可靠性分类：
固有可靠性：产品在设计、制造中赋予的，是产品的一种固有特性，
也是产品的开发者可以控制的。
使用可靠性 ：产品在实际使用过程中表现出的一种性能的保持能力的特
性，他除了考虑固有可靠性的影响因素之外，还要考虑产品安装、操作使用 和维修保障等方面因素的影响。
六、可用性和可信性的概念
1．可用性 可用性是产品可靠性、维修性和维修保 障的综合反映
2．可信性 可信性是一个集合术语，用来表示可用
性及其影响因素：可靠性、维修性、维修保 障。
七、可靠度函数、累积故障（失效）分布函数 1．可靠度 可靠度：R(t) R( t ) P(T t ) 2．累积故障分布函数：F(t) F t PT ≤t
（一）FMECA的实施步骤
（1）掌握产品结构和功能的有关资料 （2）掌握产品启动、运行、操作、维修资料 （3）掌握产品所处环境条件的资料 （4）定义产品及其功能和最低工作要求 （5）按照产品功能方框图画出可靠性框图 （6）确定分析级别 （7）描述故障模式、分析原因及影响 （8）找出故障的检测方法 （9）找出预防措施 （10）确定严酷度 （11）确定故障概率等级 （12）填写FMEA表，绘制危害性矩阵
Rt F t 1
3．故障密度函数：f(t)
f t dF t
dt
F t 0t f udu
R( t ) t f ( u )du
八、可靠性与维修性的常用度量
（一）可靠度：产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定
功能的概率称为可靠度，一般用R(t）表示，若产品的总数为No,工作到t时刻 产品发生的故障数为r（t），则产品在t时刻的可靠度的观测值为：
第二节 基本可靠性设计与分析技术
一、可靠性设计的基本内容
规定定性定量的可靠性要求 建立可靠性模型 可靠性分配 可靠性预计 可靠性设计准则 耐环境设计 元器件选用与控制 电磁兼容设计 降额设计与热设计
可靠性模型
—— 串联模型：组成产品的所有单元中任一单
元发生故的设计特性和计划的保障资源 满足平时和战时使用要求的能力。
包括两个方面的含义：与装备保障有关的 设计特性；保障资源的充足和适用程度。
五、软件可靠性
产品可靠性有两部分构成：硬件可靠性及软件 可靠性
与软件可靠性有关的标准：
IEC 60300-3-6《软件可信性应用指南》 IEC 61713《软件生存期的软件可信性应用指南》
定质量要求的时间长度。
（六）平均修复时间（MTTR） MTTR ∑n ti / n
i 1
式中ti：第i次修复时间 n：修复次数
九、浴盆曲线
1．早期故障期：在产品投入使用的初期，产品的故障率较
高，且具有迅速下降的特征。此阶段故障主要是设计与制作中的缺 陷，如设计不当、材料缺陷、加工缺陷、安装调整不当等，产品投 入使用后很容易较快暴露出来。
u
i
i 1
三、可靠性预计
根据产品各组成部分的可靠性预测产品在规 定的工作条件下的可靠性
常用方法：元器件计数法；应力分析法
元器件计数法预计公式：
n
s N iGi Qi i 1
应力分析法预计公式：
（1） p b E K
n
（2） s N i pi i 1