實用電子電氣產品可靠性設計（簡體書）

本書以國家規範為依據，以人才培養目標為導向，以企業應用為主線，重點介紹了電子電氣產品可靠性設計的基本原則和方法。全書引入了豐富的實例，降低了理論難度，內容翔實、實用，應用簡便。 全書共11章，內容包括：可靠性基礎知識、元器件選擇技術、環境應力篩選、元器件失效分析、降額設計方法、熱設計、EMC設計、容差分析與設計、可靠性預計、電子元器件使用可靠性、可靠性試驗等。

前 言



提高產品的可靠性，最重要的是設計階段。設計不合理，是不可能通過事後的維修來達到所期望的可靠性的。“產品的可靠性是設計出來的，生產出來的，管理出來的”，可靠性設計決定了產品的“優生”，可靠性設計的優劣將對產品的固有可靠性產生重大的影響。在設計階段採取措施，提高產品的可靠性，耗資最少，效果最佳。美國的諾斯洛普公司估計，在產品的研製、設計階段，為改善可靠性所花費的每1美元，將在以後的使用和維修方面節省30美元。
下表為各種因素對產品可靠性的影響列表，由該表可以看出，除設計對產品可靠性的影響占40%以外，零、部件材料對產品可靠性的影響占到30%；對於電子電氣產品，零、部件的設計可靠性及使用可靠性（綜合影響占到60%）就顯得非常重要。根據國內外的經驗，通過採用有效的元器件選擇技術及篩選技術可以使元器件的總使用失效率下降1～2個數量級，因此選擇和篩選是保證可靠性的重要手段。
各種因素對產品可靠性的影響
影 響 因 素 影 響 程 度
可
靠
性 固有可靠性 零、部件材料 30%
設計技術 40%
製造技術 10%
使用可靠性 使用（運輸、操作安裝、維修） 20%
本書根據上表中各種因素對產品可靠性的影響，重點分析占影響電子電氣產品可靠性因素的70%以上的影響因素：設計技術和零、部件材料；並以企業實際需求為導向，對電子電氣產品元器件的選擇技術、篩選技術、元器件失效分析方法、電子元器件使用可靠性及零、部件可靠性設計控制技術進行了詳細的闡述，分析零、部件材料對產品可靠性的影響。以可靠性優化設計為基本內容，闡述了電子電氣產品降額設計方法及規範、熱設計方法及規範、EMC設計方法、容差分析與設計方法、可靠性預計方法、可靠性試驗等內容。這些內容都源於典型的企業應用。
全書共十一章，第一章是可靠性基礎知識，介紹了可靠性的基本概念；第二章是元器件選擇技術、第三章是環境應力篩選、第四章是元器件失效分析、第十章是電子元器件使用可靠性，以上四章介紹了元器件的可靠性設計、失效分析及使用可靠性；第五章是降額設計方法、第六章是熱設計、第七章是EMC設計、第八章是容差分析與設計，這四章介紹了電子電氣產品整機及元器件在整機中的可靠性設計方法；第九章是可靠性預計，介紹了常用的產品可靠性預計方法；第十一章是可靠性試驗，介紹了基本的環境可靠性試驗方法及高加速可靠性試驗方法。
本書由馮利峰主編，馮利峰編寫了第一章及其他章節中的理論部分，馮首哲負責各個章節中企業應用實例的編寫及全書的校對，第十一章由馮首哲編寫。羅道軍審核了部分章節。
由於編者水平和經驗有限，書中難免有欠妥和疏漏之處，懇請讀者批評指正。

編 者
2018年6月

目 錄



第一章 可靠性基礎知識 1
第一節 可靠性基本概念 1
第二節 可靠性參數體系及可靠性常用分佈 4
實踐練習一 7
第二章 元器件選擇技術 9
第一節 電子元器件的選擇與控制方法 9
第二節 電子元器件可靠性與質量等級 11
第三節 電子元器件的選用要求與質量標記 23
第四節 電子元器件的選擇 24
實踐練習二 32
第三章 環境應力篩選 34
第一節 環境應力篩選的基本概念 34
第二節 環境應力篩選的基本原理 38
第三節 環境應力篩選方案設計 47
第四節 元器件環境應力篩選的試驗方法 55
實踐練習三 62
第四章 元器件失效分析 64
第一節 元器件的主要失效模式、失效機理和失效原因 64
第二節 元器件破壞性物理分析 75
第三節 電子元器件失效分析技術 78
第四節 假冒、翻新器件及電子元器件失效分析方法 80
實踐練習四 86
第五章 降額設計方法 87
第一節 降額設計的概念及一般要求 87
第二節 降額準則及應用 89
實踐練習五 116
第六章 熱設計 118
第一節 熱設計基礎知識 118
第二節 熱設計方法 133
第三節 散熱風扇的基本定律及噪聲的評估 141
第四節 產品溫度控制標準及要求 142
實踐練習六 147
第七章 EMC設計 149
第一節 EMC基本概念 149
第二節 EMC元件 156
第三節 EMC設計參考電路 177
第四節 產品內部的 EMC 設計技巧 189
第五節 電磁干擾的屏蔽方法 191
實踐練習七 197
第八章 容差分析與設計 198
第一節 容差分析與設計基本概念 198
第二節 容差分析方法示例 201
實踐練習八 211
第九章 可靠性預計 212
第一節 可靠性預計基礎知識 212
第二節 元器件應力分析可靠性預計法 217
第三節 電子電氣產品可靠性壽命預計 223
實踐練習九 228
第十章 電子元器件使用可靠性 230
第一節 集成電路的使用可靠性 230
第二節 晶體管和特種半導體器件的使用可靠性 239
第三節 電阻器、電容器、繼電器的使用可靠性問題 243
實踐練習十 248
第十一章 可靠性試驗 249
第一節 電子電氣產品環境試驗 249
第二節 常用環境試驗方法 254
第三節 高加速可靠性試驗 260
實踐練習十一 270
附錄：相關國家標準系列 271
參考文獻 275