第六章系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)

可靠性設(shè)計(jì)——VI.系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)（方法）高嵩2/6/20231可靠性設(shè)計(jì)本章內(nèi)容系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的內(nèi)容及其準(zhǔn)則元器件的降額設(shè)計(jì)耐環(huán)境設(shè)計(jì)（系統(tǒng)的熱設(shè)計(jì)、三防設(shè)計(jì)、抗振設(shè)計(jì)）印制板的可靠性設(shè)計(jì)2/6/20232可靠性設(shè)計(jì)1.系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的內(nèi)容及其準(zhǔn)則2/6/20233可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)是為了在設(shè)計(jì)過程中挖掘、分析和確定系統(tǒng)或設(shè)備中的薄弱環(huán)節(jié)及其隱患，采取設(shè)計(jì)預(yù)防和改進(jìn)措施，以清除薄弱環(huán)節(jié)和隱患，提高設(shè)備和系統(tǒng)的固有可靠性。2/6/20234可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的內(nèi)容一般包括：元器件的選擇和降額設(shè)計(jì)元器件的容差和漂移設(shè)計(jì)對(duì)高可靠性系統(tǒng)進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)和三防設(shè)計(jì)抗振動(dòng)、沖擊設(shè)計(jì)電磁兼容設(shè)計(jì)和防電磁泄漏設(shè)計(jì)可維性和可用性設(shè)計(jì)軟件可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)可測(cè)試性設(shè)計(jì)容錯(cuò)技術(shù)2/6/20235可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是把已有的、相似的設(shè)備或系統(tǒng)的工程經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)總結(jié)起來，使其條理化、科學(xué)化、系統(tǒng)化，成為設(shè)計(jì)人員進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)所遵循的原則和應(yīng)滿足的要求。一般都是針對(duì)某個(gè)設(shè)備或系統(tǒng)的，也可以把各種型號(hào)的產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的共性內(nèi)容綜合成某種類型的設(shè)備的可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。如軍用飛機(jī)控制系統(tǒng)和高可靠性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的準(zhǔn)則，繼承了多年設(shè)備和系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，貫徹規(guī)范化設(shè)計(jì)，將其綜合起來作為計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)可靠性準(zhǔn)則，具有重要意義。2/6/20236可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，不僅可指導(dǎo)工程技術(shù)人員進(jìn)行系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)，而且在項(xiàng)目評(píng)審時(shí)可用于審查設(shè)計(jì)的合理性。如果設(shè)備或系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案與可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則相符，說明該設(shè)備或系統(tǒng)的可靠性定性要求已經(jīng)滿足；如果因種種原因不能滿足可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，則需要對(duì)該設(shè)計(jì)方案提出疑問，并做進(jìn)一步的研究和改進(jìn)設(shè)計(jì)。制定可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)的重要依據(jù)；貫徹可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則可以提高系統(tǒng)的固有可靠性；是使可靠性設(shè)計(jì)和性能設(shè)計(jì)相結(jié)合的有效方法；貫徹可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，其工程實(shí)用價(jià)值高，費(fèi)用低；可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是各種工程經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)的總結(jié)。2/6/20237可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的內(nèi)容簡化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則冗余設(shè)計(jì)準(zhǔn)則耐環(huán)境設(shè)計(jì)準(zhǔn)則熱設(shè)計(jì)準(zhǔn)則降額設(shè)計(jì)準(zhǔn)則元器件選擇與控制準(zhǔn)則電磁兼容設(shè)計(jì)準(zhǔn)則安全性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則人機(jī)工程設(shè)計(jì)準(zhǔn)則采用新技術(shù)準(zhǔn)則穩(wěn)定性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則2/6/20238可靠性設(shè)計(jì)2.元器件的降額設(shè)計(jì)2/6/20239可靠性設(shè)計(jì)降額設(shè)計(jì)的概念元器件的可靠性試驗(yàn)表明，失效率將隨著工作電壓、環(huán)境溫度的增加而成倍地增加，降額設(shè)計(jì)就是使元器件或設(shè)備、系統(tǒng)工作時(shí)承受的工作應(yīng)力適當(dāng)降低于元器件或設(shè)備、系統(tǒng)規(guī)定的應(yīng)力額定值的條件下工作，從而達(dá)到降低基本故障率、提高使用可靠性的目的。2/6/202310可靠性設(shè)計(jì)降額設(shè)計(jì)的機(jī)理對(duì)電子設(shè)備最有影響的應(yīng)力包括電應(yīng)力（電壓、電流、功率和頻率）、溫度應(yīng)力（溫度、濕度）、機(jī)械應(yīng)力（振動(dòng)、沖擊）等。降額包括有意識(shí)地降低元器件所承受的應(yīng)力和元器件的降額使用。如元器件承受突然的應(yīng)力變化，如電壓波動(dòng)等，應(yīng)注意瞬時(shí)值也不應(yīng)該超過額定值。同時(shí)也要考慮批量元器件可靠性參數(shù)的分布情況。過度降額并無益處。如金屬膜電阻器的基本故障率隨工作應(yīng)力的變化。2/6/202311可靠性設(shè)計(jì)降額設(shè)計(jì)的主要考慮降額設(shè)計(jì)主要考慮三個(gè)問題：降額的基準(zhǔn)值，即從什么樣的溫度、電應(yīng)力值開始降額；降額尺度，即降額多少合適；降額效果。如薄膜電阻器的降額曲線。ABC曲線反映了該型電阻器降額的基準(zhǔn)值I、II、III級(jí)降額曲線反映了不同的降額尺度降額效果可以通過對(duì)元器件的故障率預(yù)計(jì)模型獲得2/6/202312可靠性設(shè)計(jì)降額等級(jí)一般地，元器件的降額可分為三個(gè)等級(jí)I級(jí)降額，是最大程度地降額，適用于設(shè)備故障將會(huì)危及安全、導(dǎo)致任務(wù)失敗和造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失情況時(shí)的降額設(shè)計(jì)。它是保障設(shè)備可靠性所必需的最大降額，若采用比他還大的降額，不但設(shè)備可靠性不會(huì)增長多少，而且設(shè)計(jì)上難以接受。II級(jí)降額，是中等程度地降額，適用于設(shè)備故障將會(huì)使工作任務(wù)降級(jí)和發(fā)生不合理的維修費(fèi)用情況下的降額設(shè)計(jì)。這級(jí)降額仍處于降低工作應(yīng)力可對(duì)設(shè)備可靠性提高有明顯作用的范圍內(nèi)，它比I級(jí)降額易于實(shí)現(xiàn)。III級(jí)降額，是最小程度的降額，適用于設(shè)備故障只會(huì)對(duì)任務(wù)的完成有小的影響并易于修復(fù)的情況，這級(jí)降額的可靠性增長效果最大，設(shè)計(jì)上也不會(huì)有什么困難。2/6/202313可靠性設(shè)計(jì)降額標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于數(shù)字電路，實(shí)際扇出系數(shù)與額定扇出系數(shù)之比應(yīng)小于0.9。規(guī)定的電源電壓不能超出。一般電容器的電壓降額系數(shù)取為0.4-0.5，其失效率約為額定失效率的1/10。電阻器的功率降額系數(shù)取為0.5左右。對(duì)于開關(guān)及連接件，其電流降額系數(shù)應(yīng)在0.5以下。如繼電器，指的是觸點(diǎn)電流降額。降額設(shè)計(jì)不能隨便用，降額不足或降額太大都可能出現(xiàn)危險(xiǎn)。2/6/202314可靠性設(shè)計(jì)3.耐環(huán)境設(shè)計(jì)2/6/202315可靠性設(shè)計(jì)耐環(huán)境設(shè)計(jì)的內(nèi)容1971年，美國對(duì)機(jī)載電子設(shè)備全年發(fā)生的故障進(jìn)行剖析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，50%以上的故障都與環(huán)境因素有關(guān)，其中，溫度、濕度、振動(dòng)、沖擊造成的故障占44.69%。因此，為了提高系統(tǒng)可靠性和對(duì)各種環(huán)境的適應(yīng)能力，需要進(jìn)行耐環(huán)境設(shè)計(jì)。包括：抗氣候環(huán)境設(shè)計(jì)。即進(jìn)行熱設(shè)計(jì)和三防設(shè)計(jì)。抗機(jī)械環(huán)境設(shè)計(jì)，即抗振動(dòng)、沖擊設(shè)計(jì)?？馆椛洵h(huán)境設(shè)計(jì)，即針對(duì)核輻射進(jìn)行的防護(hù)設(shè)計(jì)?？闺姶鸥蓴_設(shè)計(jì)，即電磁兼容性設(shè)計(jì)。2/6/202316可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)熱設(shè)計(jì)熱設(shè)計(jì)產(chǎn)生溫度是影響電子產(chǎn)品可靠性的一個(gè)重要環(huán)境因素。一般地,電子產(chǎn)品的故障率隨著環(huán)境溫度的增長呈指數(shù)增長。半導(dǎo)體元器件、尤其是集成電路對(duì)溫度最為敏感。除了故障率隨溫度的增加呈指數(shù)增長，耐壓值、漏電流、放大倍數(shù)等參數(shù)均是溫度的函數(shù)。熱設(shè)計(jì)的必要性與目的在航空航天等高科技產(chǎn)品中熱設(shè)計(jì)技術(shù)日益得到重視。對(duì)電子產(chǎn)品熱設(shè)計(jì)分析的目的是基于對(duì)系統(tǒng)熱交換過程的分析和熱場(chǎng)的計(jì)算或測(cè)量，從熱源、熱流、散熱等方面對(duì)電子產(chǎn)品進(jìn)行熱控制，以達(dá)到減少參數(shù)漂移，保持電氣性能穩(wěn)定，提高產(chǎn)品可靠性的目的。2/6/202317可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)熱設(shè)計(jì)——方法熱交換的途徑熱交換的方式主要有三種：熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射。在固體材料內(nèi)部由于分子之間相互作用而產(chǎn)生的熱交換，稱之為熱傳導(dǎo)；在固體表面與流體表面之間的熱交換，稱之為熱對(duì)流；以電磁波傳播的形式由物體表面直線輻射出去的熱交換，稱之為熱輻射。2/6/202318可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)熱設(shè)計(jì)——方法電子產(chǎn)品熱環(huán)境的影響因素電子產(chǎn)品在工作過程中都存在著各種能量（如電能、動(dòng)能）向熱能的轉(zhuǎn)換，根據(jù)其發(fā)熱的多少形成大小不同的熱源。電子產(chǎn)品中熱源產(chǎn)生的方式一般有以下幾種：電能轉(zhuǎn)化為熱能機(jī)械摩擦產(chǎn)生熱能航空航天產(chǎn)品中的空氣動(dòng)力加熱熱設(shè)計(jì)中，只考慮發(fā)熱量這個(gè)因素往往是不夠的，還必須考慮熱耗散密度問題。2/6/202319可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)熱設(shè)計(jì)——方法電子產(chǎn)品常用的冷卻方法自然冷卻完全靠自然對(duì)流、傳導(dǎo)和輻射進(jìn)行散熱，是最簡單、最經(jīng)濟(jì)的散熱方法，廣泛使用。散熱能力較差。強(qiáng)迫空氣冷卻采用風(fēng)機(jī)進(jìn)行吹氣或抽氣冷卻的方式，熱耗散能力較高。缺點(diǎn)是內(nèi)部污染問題，引入不干凈氣流和噪聲污染。冷板式冷卻比以上方式熱耗散能力都要高的方式。2/6/202320可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)熱設(shè)計(jì)——方法元器件的布局與安裝除了要考慮元器件工作溫度的控制和元器件的自然散熱情況外，主要應(yīng)考慮的問題是元器件的布局與安裝。主要原則有：發(fā)熱元器件的位置安排應(yīng)盡可能分散；為盡量提高產(chǎn)品的可靠性，應(yīng)使熱敏感元器件處于溫度最低區(qū)域；采用短通路，加大安裝面積，采用導(dǎo)熱率高的材料，盡量減少傳導(dǎo)熱阻；應(yīng)采取措施使接觸面的熱阻降到最小。2/6/202321可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)熱設(shè)計(jì)——方法機(jī)箱的熱設(shè)計(jì)機(jī)箱設(shè)計(jì)的任務(wù)是在保證設(shè)備承受外界各種環(huán)境和應(yīng)力的前提下，采用各種必要的散熱手段，最大限度地把設(shè)備產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的實(shí)際情況建立機(jī)箱與設(shè)備的熱模型，進(jìn)行熱分析計(jì)算及溫度測(cè)試，改進(jìn)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)，使機(jī)箱的熱設(shè)計(jì)達(dá)到預(yù)期效果。機(jī)箱的形式主要有密封機(jī)箱、通風(fēng)機(jī)箱和強(qiáng)制風(fēng)冷通風(fēng)機(jī)箱三種。2/6/202322可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)熱設(shè)計(jì)熱分析手段進(jìn)行電子產(chǎn)品熱分析的目的是確定電子產(chǎn)品及其組成部分的溫度及分布，并對(duì)熱設(shè)計(jì)的成果進(jìn)行檢驗(yàn)和優(yōu)化。獲得電子產(chǎn)品溫度場(chǎng)的途徑主要有數(shù)值分析計(jì)算和熱測(cè)量兩種方式。熱場(chǎng)的數(shù)值分析計(jì)算方法主要適用于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程，此時(shí)尚無實(shí)物產(chǎn)品可供測(cè)量。采用熱測(cè)量的方式確定實(shí)物產(chǎn)品表面溫度及溫度場(chǎng)很方便，所得結(jié)果也較準(zhǔn)確。2/6/202323可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)熱設(shè)計(jì)熱分析手段BETAsoft可以對(duì)印刷電路板的熱效應(yīng)進(jìn)行準(zhǔn)確，可靠的分析。通過確定印刷電路板的溫度及其梯度，器件和焊點(diǎn)的溫度，設(shè)計(jì)者可以方便地確定設(shè)計(jì)中潛在的散熱及可靠性問題。由于采用了局部變步長的有限元微分算法，與傳統(tǒng)的有限元算法相比，其計(jì)算速度大大提高。針對(duì)熱傳導(dǎo)，對(duì)流和輻射情況，BETAsoft可建立復(fù)雜的三維氣流與熱場(chǎng)模型，并考慮器件上是否加裝了散熱片，芯片風(fēng)扇及導(dǎo)熱墊等散熱裝置。BETAsoft

的分析結(jié)果與實(shí)際測(cè)量誤差小于10%，可確保分析的準(zhǔn)確性。2/6/202324可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)熱設(shè)計(jì)熱分析手段2/6/202325可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)三防設(shè)計(jì)“三防”是指對(duì)潮濕、鹽霧和霉菌的防護(hù)?！叭馈痹O(shè)計(jì)就是防潮濕、防鹽霧和防霉菌的設(shè)計(jì)，也包含防塵及其它腐蝕氣體。潮濕、鹽霧、霉菌和灰塵對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響主要表現(xiàn)在使系統(tǒng)設(shè)備的絕緣性能降低、霉?fàn)€腐蝕和其他性能惡化或斷路失效。一般是：絕緣材料被水汽所濕潤，縫隙中侵入水汽后結(jié)露；高溫、高濕時(shí)霉菌容易生長，使器件變質(zhì)失效；金屬表面產(chǎn)生電化腐蝕和使氧化作用加??；塵埃的堆積和水汽的濕潤會(huì)造成各種材料的腐蝕。2/6/202326可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)三防設(shè)計(jì)潮濕使有機(jī)和無機(jī)材料受潮、發(fā)漲、變形，使金屬材料加速腐蝕，使絕緣材料絕緣性能降低甚至擊穿。鹽霧引起金屬電化學(xué)腐蝕，也使其絕緣電阻降低。氯氣、氨氣及二氧化硫等有害氣體與潮濕氣體結(jié)合，會(huì)產(chǎn)生酸、堿性氣體，加速金屬件的腐蝕作用，直接影響電子設(shè)備的絕緣性能。霉菌可使絕緣電阻大大降低，抗電強(qiáng)度降低，加速塑料老化、金屬材料腐蝕，破壞漆膜的保護(hù)作用。2/6/202327可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)三防設(shè)計(jì)對(duì)潮濕、鹽霧、霉菌和灰塵的防護(hù)采用結(jié)構(gòu)性防護(hù)、材料防護(hù)、隔離防護(hù)和工藝防護(hù)，即設(shè)計(jì)或選擇良好的預(yù)防結(jié)構(gòu)，選用良好的防護(hù)材料和裝置，采用優(yōu)良的制造工藝和可靠的涂覆層或鍍層。具體有：采用元件密封、組件密封、零件涂覆等措施，防止腐蝕性氣體介質(zhì)與材料接觸，如用氣體、液體填充，實(shí)現(xiàn)全密封、硅覆蓋陶瓷等氣密性結(jié)構(gòu)。通過排濕氣、冷卻方法消除潮濕、霉菌、鹽霧等影響，改善工作環(huán)境。采用不受潮濕、鹽霧、霉菌腐蝕的材料，如聚氨樹脂漆、有機(jī)硅漆等，以及采用對(duì)金屬可起防護(hù)作用的油漆、有機(jī)薄膜、電鍍構(gòu)成防護(hù)層。對(duì)整機(jī)或系統(tǒng)采用加固式防護(hù)外殼。印制板電路和組件涂覆防潮材料。采用表面不易被破壞和防塵的結(jié)構(gòu)，密封或灌封是有效的三防措施。2/6/202328可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)抗振動(dòng)、沖擊設(shè)計(jì)振動(dòng)、沖擊對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響機(jī)械振動(dòng)沖擊對(duì)系統(tǒng)的可靠性也會(huì)產(chǎn)生影響，該類振動(dòng)包括變頻振動(dòng)、線性加速等沖擊。在系統(tǒng)設(shè)備中，振動(dòng)、沖擊會(huì)造成元器件變形，接觸不良，嚴(yán)重的還會(huì)造成元器件損壞。因此，進(jìn)行抗振動(dòng)沖擊設(shè)計(jì)，就是在設(shè)計(jì)上采用各種有效措施，減輕機(jī)械環(huán)境對(duì)系統(tǒng)設(shè)備可靠性的影響。2/6/202329可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)抗振動(dòng)、沖擊設(shè)計(jì)抗振動(dòng)、沖擊的措施消除相關(guān)振源消除設(shè)備內(nèi)外的相關(guān)振源是設(shè)備振動(dòng)與沖擊防護(hù)的主要措施。提高結(jié)構(gòu)剛度，防止低頻激振設(shè)備的振動(dòng)特性由其質(zhì)量、剛度和阻尼特性確定。當(dāng)激振頻率較低時(shí)，在不增加質(zhì)量和改變阻尼特性的情況下，通過提高結(jié)構(gòu)剛度，來提高設(shè)備及元器件的固有頻率與激振頻率的比值，達(dá)到防振的目的。采用隔離措施，防止高頻激振當(dāng)激振頻率較高時(shí)，通過提高結(jié)構(gòu)的剛度等措施來改變?cè)O(shè)備的振動(dòng)特性不可取，這時(shí)可在設(shè)備和傳遞振動(dòng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之間采取隔離措施（如安裝減振器）。2/6/202330可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)抗振動(dòng)、沖擊設(shè)計(jì)抗振動(dòng)、沖擊的措施采用去耦措施，優(yōu)化固有頻率振動(dòng)過程中，印制板及其所裝配的元器件之間會(huì)出現(xiàn)相互振動(dòng)耦合，從而使設(shè)備的固有頻率分布很寬，容易與外界激振產(chǎn)生共振。這時(shí)可用硅橡膠封裝整個(gè)印制板組件，使之成為一個(gè)整體，消除元器件與印制板之間的相互振動(dòng)耦合，使設(shè)備的固有頻率分布變窄，達(dá)到不易共振的目的。阻尼減振技術(shù)可以采用粘彈阻尼材料粘貼或噴涂在需要減振的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行減振。采用阻尼減振技術(shù)，可以達(dá)到在不增加設(shè)備質(zhì)量和提高系統(tǒng)剛度的情況下，提高設(shè)備的振動(dòng)防護(hù)能力。2/6/202331可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)抗振動(dòng)、沖擊設(shè)計(jì)具體措施在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，應(yīng)盡量提高產(chǎn)品的耐振能力，它與產(chǎn)品的重量、剛度和安裝布局均有密切的關(guān)系。減輕重量有利于產(chǎn)品耐振，但有一定的限制，主要應(yīng)保證產(chǎn)品有足夠的剛度。對(duì)于系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)，既要保證穩(wěn)定可靠，又要保證使用靈活。必要部位都應(yīng)加裝彈簧墊圈。結(jié)構(gòu)布局應(yīng)利于耐振，重量分布應(yīng)當(dāng)均勻，重心位置應(yīng)居于設(shè)備中心，較重的物體應(yīng)盡量靠近整機(jī)中心位置。2/6/202332可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)抗振動(dòng)、沖擊設(shè)計(jì)具體措施對(duì)于電子元器件，應(yīng)當(dāng)注意防止斷線、斷腳或拉脫焊點(diǎn)等故障。對(duì)電容、電阻或二極管等，一般應(yīng)該臥裝。對(duì)較重的元器件及印制板都應(yīng)采用固定結(jié)構(gòu)?？刹捎铆h(huán)氧樹脂粘接、加卡或緊固螺釘。導(dǎo)線、線束及電纜應(yīng)進(jìn)行綁扎，分段固定?？烧{(diào)電位器使用方便，但盡量少裝，調(diào)整后應(yīng)鎖緊，固定阻值。2/6/202333可靠性設(shè)計(jì)系統(tǒng)抗振動(dòng)、沖擊設(shè)計(jì)具體措施采用局部或整機(jī)灌封結(jié)構(gòu)是提高耐震能力的有效辦法，同時(shí)，也有利于三防，但不利于散熱，且會(huì)導(dǎo)致重量增加，不便維修等。2/6/202334可靠性設(shè)計(jì)4.印制板的可靠性設(shè)計(jì)2/6/202335可靠性設(shè)計(jì)印制板可靠性設(shè)計(jì)的目的PCB可靠性設(shè)計(jì)的目的，是為了實(shí)現(xiàn)PCB良好地散熱和電磁兼容性，保證PCB上的元器件和功能電路工作可靠。為了提高PCB裝配的可靠性，必須在結(jié)構(gòu)選材、元器件及電路布局和制造工藝等方面滿足電路性能要求。PCB裝配板常出現(xiàn)的失效模式有：信號(hào)干擾、印制線剝落和銹蝕、元器件引線蝕斷、耐用沖擊性能差、接插件斷開、電暈打火、板面翹曲及元器件損壞等。2/6/202336可靠性設(shè)計(jì)印制板可靠性提高的措施覆銅箔印制板的選擇印制板按結(jié)構(gòu)形式分為：單面印制電路板雙面印制電路板多層印制電路板撓性印制電路板平面印制電路板根據(jù)覆銅箔板材料不同可分為：酚醛紙基覆銅箔板(紙銅箔板)環(huán)氧酚醛玻璃布覆銅箔板(布銅箔板)環(huán)氧玻璃布覆銅箔板聚四氟乙烯玻璃布覆銅箔板2/6/202337可靠性設(shè)計(jì)印制板可靠性提高的措施類型工作溫度范圍特點(diǎn)覆銅箔環(huán)氧酚醛玻璃布層壓板小于100℃適用于制作工作頻率較高的電子/電器設(shè)備中的印制板覆銅箔環(huán)氧玻璃布層壓板可達(dá)130℃透明性好，適用于制作電子/電器設(shè)備中的印制板覆銅箔聚四氟乙烯玻璃布層壓板可在200℃下長期工作介質(zhì)損耗小、介電常數(shù)低，價(jià)格昂貴，適用于制作國防尖端產(chǎn)品和高頻微波設(shè)備中的印制板常用覆銅箔層壓板的工作溫度范圍和特性表2/6/202338可靠性設(shè)計(jì)印制板可靠性提高的措施覆銅箔印制板的選擇實(shí)際中，基板的選材應(yīng)依據(jù)整機(jī)的性能指標(biāo)，使用條件（如氣候、電氣環(huán)境、化學(xué)條件酸堿度等）以及經(jīng)濟(jì)性，否則可能會(huì)影響電路正常穩(wěn)定工作或者造成浪費(fèi)。對(duì)于高壓電路，應(yīng)選用具有良好高壓絕緣性能的板材。如果選用絕緣性能差的酚醛紙基覆銅箔板，則可能會(huì)造成基板擊穿打火而產(chǎn)生火花放電干擾，嚴(yán)重時(shí)可能碳化短路；高頻電路要選擇高頻損耗小的基板，如聚四氟乙烯板。如果選用高頻特性差的酚醛板，將會(huì)由于高頻損耗過大而影響電路高頻性能；一般的低頻低壓及民用電路，則要求基板經(jīng)濟(jì)性好，價(jià)格低廉，如果選用成本較高的玻璃布板，則會(huì)造成不必要的浪費(fèi)。2/6/202339可靠性設(shè)計(jì)印制板可靠性提高的措施覆銅箔印制板的選擇以袖珍晶體管收音機(jī)為例，由于機(jī)內(nèi)線路板本身尺寸小，印制板線條寬度較大，使用環(huán)境良好，整機(jī)售價(jià)較低，因此在選材上應(yīng)十分注意考慮價(jià)格因素，故選用酚醛紙質(zhì)基板即可，而沒必要選用高性能的環(huán)氧玻璃布基板。在微型計(jì)算機(jī)等高檔電子產(chǎn)品中，由于元器件密度高，印制導(dǎo)線窄，板面尺寸大，線路板制造費(fèi)用只占整機(jī)成本的一個(gè)很小的比例，所以在設(shè)計(jì)選材時(shí)，應(yīng)以覆銅板的各項(xiàng)技術(shù)性能作為考慮因素，不能片面追求成本低廉。

2/6/202340可靠性設(shè)計(jì)印制板可靠性提高的措施印制板裝配的散熱印制板的散熱主要是設(shè)法將印制板及印制線上安裝的元器件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量散布出去。選用厚度大的印制線，以利于導(dǎo)熱和自然對(duì)流散熱。應(yīng)減少元器件引線腳與印制線間的熱阻。當(dāng)元器件的發(fā)熱密度過大，單靠元器件引線腳和元器件本身不足以充分散熱時(shí)，可采用散熱網(wǎng)、匯流條、散熱管等措施，以增加元器件的熱傳導(dǎo)。若元器件的發(fā)熱密度非常高，可考慮安裝散熱器，并在元器件、散熱材料和散熱器之間涂抹導(dǎo)熱膏。對(duì)于安裝密度較高，采用上述措施后還不能充分散熱時(shí)，應(yīng)采用導(dǎo)熱性能好的PCB，如金屬基底印制板和陶瓷基底印制板。2/6/202341可靠性設(shè)計(jì)印制板可靠性提高的措施元器件的布局設(shè)計(jì)印制電路板不僅僅是簡單地將各個(gè)元器件之間用印制導(dǎo)線連接起來，更重要的是應(yīng)當(dāng)考慮電路的特點(diǎn)和要求。如高頻電路對(duì)于低頻電路的影響，各元器件之間是否會(huì)產(chǎn)生有害的干擾，以及熱傳遞等方面的影響等。由于布局不正確帶來的分布參數(shù)的影響也不可以忽略，所以在設(shè)計(jì)印制電路板時(shí)應(yīng)當(dāng)充分考慮元器件的擺放位置。

2/6/202342可靠性設(shè)計(jì)印制板可靠性提高的措施元器件的安裝技術(shù)為了提高PCB裝配板的耐振動(dòng)和沖擊的性能，元器件的安裝應(yīng)有一定的措施。靜電敏感器件的安裝在等電位工作臺(tái)上進(jìn)行，以免靜電損壞器件。對(duì)大電流器件（如整流二極管），其引腳有散熱作用，不可過短，也不宜套上絕緣管。必須保證焊接質(zhì)量，消除虛焊。焊接處的清潔是保證焊接質(zhì)量的首要條件。焊接組裝完畢后，需要進(jìn)行檢查和清洗。表面貼裝技術(shù)的應(yīng)用2/6/202343可靠性設(shè)計(jì)印制板可靠性提高的措施布線原則不相容的地線分別布置。為了防止公共地線阻抗耦合干擾，對(duì)不相容的地線如大電流與小電流、高頻與低頻、模擬與數(shù)字、不同電源電壓的地線應(yīng)分別布置。對(duì)于單、雙面板而言，常采用軌線作為地線。為了減小其阻抗，應(yīng)使之盡量加粗，但當(dāng)干擾頻率很高時(shí)，地線上的干擾電壓仍可能加大，所以要采用分地的方法防止不同地回路間干擾互相影響。另外對(duì)雙面板或多層板可采用大面積接地或?qū)⒁幻孀鳛榈鼐€層，這時(shí)的地線電感量就變得很小。在分地過程中，還應(yīng)注意的是不相容電路的回路不要有公共部分。同時(shí)應(yīng)當(dāng)在適當(dāng)位置上連接起來。

2/6/202344可靠性設(shè)計(jì)印制板可靠性提高的措