《電子元器件的可靠性》 1 3節可靠性工作概述

2021-09-23 15:17:15 字數 2987 閱讀 4665

1.3 可靠性工作概述

1.3.1 元器件工程

電子元器件是構成電子系統或電子裝置的最小單元,它直接影響電子系統的技術性和可靠性。根據電子系統的需求和牽引,2023年真空電子管的發明,2023年電晶體的發明,2023年積體電路的發明,形成了電子技術發展史上的三個里程碑。特別是20世紀60年代以積體電路為重點的微電子技術掀起了電子系統發展的新高潮。正是積體電路從小規模積體電路(ssi)、中規模積體電路(msi)、大規模積體電路(lsi),到超大規模積體電路(vlsi)、極大規模積體電路(ulsi)和巨大規模積體電路(gsi)的發展促進了計算機產品的更新換代,也相應推動了通訊、雷達、導航、控制、測量等電子產品的日新月異。新型元器件的研發成果意味著更小的體積,更低的工作電壓和功耗,更高的可靠性,更長的壽命,更多的功能,更優的效能和更低的**。

電子系統與整機的需求促進了電子元器件的發展,與此同時,電子元器件的不斷發展又極大地促進了電子系統的構成體制、技術效能、可靠性和維修性的發展。世界上技術發達的國家早就重視電子系統與元器件之間的這種相互關係,投入大量資金、人力、物力,進行研發並付諸工程。如美國的民兵飛彈系統,從適用的新元器件的開發研製與系統的正確選擇和合理應用,到使用過程中的資訊反饋、系統的管理與控制,現在又以元器件工程的概念問世。而我國電子系統研製單位普遍不了解世界和我國的電子元器件的發展動向,有些電路設計師不甚了解他所採用的元器件的諸多特性,電子元器件研製單位和廠家也不甚了解電子系統對元器件的新要求,這就需要在使用者和製造者之間架起一座橋梁,一方面讓使用單位了解元器件效能的內容,另一方面讓元器件的製造者在研發過程中,考慮到應用的內容,提高元器件的應用可靠性,從而增強電子系統和整機的技術效能,這就是元器件工程的工作內容。電子元器件的可靠性一定體現在應用之中的,不能孤立存在、獨善其身。

1.3.2 可靠性的工作內容

可靠性作為一門工程科學,它有自己的體系、方法和技術,下面敘述可靠性工作的基本內容和特點。

按制度和技術,可靠性可分為可靠性管理和可靠性工程,如圖1.1所示。為了有效地提高產品可靠性,必須把可靠性工作的主要專案適時地安排在整個產品壽命週期內,尤其在產品研製階段。利用可靠性工程技術,對其進行嚴密的控制,才能達到預期的目的。

按其性質來分,如圖1.2所示,可靠性工作可分為四大類:基礎工作,包括可靠性技術理論基礎和可靠性基本試驗及檢測裝置研製;可靠性技術工作,包括元件可靠性、整機可靠性、應用可靠性、可靠性評價、可靠性標準;可靠性管理工作,包括可靠性標準的管理、國家技術政策的管理、企業內可靠性質量管理和質量反饋;可靠性技術教育和技術交流。

從可靠性工作的內容可知,電子產品可靠性與設計、製造、試驗和使用各個環節密切相關。其可靠性高低取決於研製、生產、檢驗、使用的各個階段,而且還涉及材料、配件、儀器裝置和技術管理部門。從技術知識上看,除了產品本身的設計、製造等專業知識外,還必須具備可靠性數學、可靠性物理、試驗分析技術等方面的廣泛知識。此外,可靠性問題還與國家經濟制度、管理和技術政策密切相關。因此,開展可靠性工作,進行可靠性工程研究與試驗,雖然投資大、耗時長,但必須從社會的總體應用效果來考慮,權衡得失,進行決策。

1.3.3 可靠性數學

可靠性數學是可靠性研究中最重要的基礎理論之一,它主要包括研究與解決各種可靠性問題的數學方法和數學模型,研究可靠性的定量規律。它屬於應用數學範疇,涉及概率論、數理統計、隨機過程、運籌學及拓撲學等數學分支,它應用於可靠性的資料收集、資料分析、系統設計及壽命試驗等方面。

1.3.4 可靠性物理

可靠性物理又稱失效物理,是研究失效的物理原因與數學物理模型、檢測方法與糾正措施的一門可靠性理論,它使可靠性工程從數理統計方法發展到以理化分析為基礎的失效分析方法。它從本質、機理方面**產品的不可靠因素,從而為研究、生產高可靠性產品提供科學的依據。

1.3.5 可靠性工程

可靠性工程是對產品(零、部件、元器件、裝置、系統等)的失效及其發生的概率進行統計、分析,對產品進行可靠性設計、可靠性預計、可靠性試驗、可靠性評估、可靠性檢驗、可靠性控制、可靠性維修及失效分析的一門包含了許多任務程技術的交叉性工程學科。該學科立足於系統工程方法,運用概率論與數理統計等數學工具(可靠性數學),對產品的可靠性問題進行定量的分析;採用失效分析方法(可靠性物理)和邏輯推理對產品故障進行研究,找出薄弱環節,確定提高產品可靠性的途徑,並綜合權衡經濟、功能等方面的得失,將產品的可靠性提高到滿意程度。它包括關於產品可靠性進行工作的全過程,即從對零、部件和系統等產品的可靠性方面的資料進行收集與分析做起,對失效機理進行研究,在這一基礎上對產品進行可靠性設計;採用能確保可靠性的製造工藝進行製造;完善質量管理與質量檢驗以保證產品的可靠性;進行可靠性試驗來證實和評價產品的可靠性;以合理的包裝和運輸方式來保持產品的可靠性;指導使用者對產品的正確使用,提供優良的維修保養和社會服務來維持產品的可靠性。綜上可知,可靠性工程包括對零、部件和系統等產品的可靠性資料的收集與分析、可靠性設計、**、試驗、管理、控制和評價。

1.3.6 可靠性設計和可靠性預計

可靠性設計是可靠性工程的重要分支,是保證產品質量的基石,它規定可靠性和維修性的指標,並使其達到最優。可靠性預計是可靠性設計的內容之一,它是一種預報方法,在設計階段即從所得的失效資料中預計產品可能達到的可靠度。在系統設計的初期,可以根據元器件的可靠性預計,完成系統的可靠性設計,完成提高系統可靠度的工作。

可靠性設計的另乙個重要內容是可靠性分配,它將系統規定的容許失效概率合理地分配給該系統的零、部件,採用最優方法進行這一工作,是當前系統設計研究的方向之一。

1.3.7 可靠性試驗

通過試驗測定和驗證產品的可靠性,研究在有限的樣本、時間和使用費用下,如何獲得合理的評定結果,找出薄弱環節,提出改進措施,以提高產品的可靠性,包括例行試驗、各種環境試驗、壽命試驗及失效率鑑定試驗等。

1.3.8 教育交流

《電子元器件的可靠性》 2 2節可靠性資料的收集

2.2 可靠性資料的收集 電子產品的可靠性資料是開展電子產品可靠性工作的基礎,是進一步提高產品質量 進行電子系統可靠性設計 可靠性預計的前提條件。可靠性資料是客觀地評價產品質量及其可靠性的主要尺度。因此,只有大量收集產品的現場試驗資料以後,經系統地分析 整理後才能對產品的可靠性指標做出正確的評價。產...

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