可靠性设计必须掌握的知识点

时间：2020-01-05作者：优尔鸿信检测技术（深圳）有限公司浏览：1129

环境适应性是产品重要质量特性之一。产品耐环境能力（或可靠性）优劣主要取决于其选用的材料、构件、元器件、零部件等耐环境的能力和结构设计、工艺设计时采取的耐环境措施是否完整、有效。可靠性设计是在产品设计过程中，研究或考虑环境因素对产品可靠性及性能的影响，从而采取相应的对策，减少或缓减环境因素对产品的影响。

 

环境是指任一时刻和任一地点产生或遇到的自然环境因素（如温度、湿度等）和诱发环境因素（如振动和冲击等）的综合体，是影响产品在运输、储存和使用中可靠性的重要因素，是进行产品可靠性设计和耐环境设计的基本依据。

 

环境因素包括自然环境因素和诱发环境因素，其分类和组成见表1。

表 1 环境因素分类及其组成

类型	类别	因素
自然环 境因素	地表	地貌、土壤、水文、植被
	气候	温度、湿度、压力、太阳辐射、雨、固体沉降物、雾、风、盐雾、臭氧
	生物	生物**物、微生物**体
诱发环 境因素	气载的	砂尘、污染物
	机械的	振动、冲击、加速度
	能量的	声、电磁辐射

    

产品贮存、运输及使用条件下，各种环境因素及其重要性如表2所示。

 

表2 各种环境及其重要性

阶段

环境因素

地表

温度

湿度

压力

太阳辐射

淋雨

固体沉降物

雾

风

盐雾

臭氧

贮存

O

A

A

C

O

O

O

O

O

C

C

运输

公路

A

B

B

O

C

B

B

B

C

O

O

铁路

A

B

B

O

C

B

B

B

C

O

O

船舶

O

C

B

O

C

C

O

B

C

B

O

飞机

O

B

O

C

O

C

C

A

B

O

O

使用

寒区

A

A

A

O

B

A

A

B

B

C

O

湿热

A

A

A

C

B

A

O

O

B

B

O

干热

A

A

O

O

A

O

O

O

B

B

O

适中

A

A

A

C

B

A

B

B

B

B

C

室内

O

B

B

O

O

O

O

O

O

O

O

存放

O

A

A

O

B

B

B

O

C

B

C

注：A：较重要；B：重要；C：不重要；O：一般不会遇到此环境

 

表 2 各种环境及其重要性（续）

阶段		环境因素
		生物	微生物	大气污染物	砂尘	振动	冲击	加速度	噪声	电磁辐射	核辐射
贮存		B	B	C	C	C	B	O	O	O	O
运输	公路	O	O	O	C	A	A	C	O	O	O
	铁路	O	O	O	C	A	A	C	O	O	O
	船舶	C	O	O	O	B	C	C	O	O	O
	飞机	O	O	O	C	B	B	B	O	O	O
使用	寒区	C	O	C	C	B	B	O	C	B	C
	湿热	C	A	O	O	B	B	O	C	B	C
	干热	O	O	O	A	B	B	O	C	B	C
	适中	C	B	C	B	B	B	O	C	B	C
	室内	C	C	B	B	C	O	O	O	B	C
存放		B	B	C	C	O	C	O	O	C	C

注：A：较重要；B：重要；C：不重要；O：一般不会遇到此环境

元器件典型应用环境一般为振动、冲击、温度、湿度和盐雾等，其对元器件的单一影响如表3所示。实际上影响元器件性能和可靠性的环境因素可能是几种因素的组合，而组合因素对元器件的影响为复杂。

 

表3典型环境下元器件失效模式

元器件	振动	冲击	温度	湿度	盐雾
半导体器件	断路；功率衰变	断路；密封破坏	漏电增大；增益改变；短路和断路增加	漏电增大；电流增益减少	漏电增大；电流增益减小；引线和壳体腐蚀
电阻器	引线断裂；破裂	破裂；断开	电阻增大；断路；短路	电阻增大；断路；短路	电阻改变；断路；短路
热敏电阻器	引线断裂；壳体破裂；断路	引线断裂；壳体破裂；断路	断路和短路增加	电阻变化	引线腐蚀电阻变化
电位器	噪声增大；扭矩改变；电刷跳跃；断路	噪声增大；扭矩和线性改变；断路	噪声增大；扭矩和线性改变；断路	噪声增大；扭矩和线性改变；绝缘电阻减小	绝缘电阻减小；腐蚀加剧；粘结
陶瓷电容器	导线断线增多；压电效应；壳体和密封破裂	导线断线增多；压电效应；壳体和密封破裂	介电常数和电容改变；绝缘电阻随温度升高而降低	-	腐蚀；短路
云母电容器	导线断裂	导线断裂	绝缘电阻增大；银离子移动；漂移	银离子移动	短路
纸质电容器	断路和短路增加；导线断裂	断路；介质击穿增加；短路；导线断裂	电容改变；油绝缘纸破裂；绝缘电阻减少；功率因数增加	绝缘电阻减少；功率因数增加	短路
钽电容器	断路；短路；电流聚增；导线断裂	断路；导线断裂	电介质泄露；电容变化；绝缘电阻减少；串联电阻变化	绝缘电阻减少；介质击穿增加；短路增加	腐蚀
变压器	断路；短路	断路；短路；功率输出变化	绝缘降低；断路；短路；热点畸变	腐蚀；长霉；断路；短路	腐蚀；断路；短路
继电器	断路；短路	触点断开或闭合	断路或短路；绝缘电阻随温度增高变小	绝缘电阻减小	引线腐蚀
电连接器	插头和插座分离；插件破裂；触点断开	触点断开	跳火；电介质破坏	短路；霉菌；触点腐蚀；绝缘电阻降低	腐蚀
开关	触点抖动	触点断开	触点氧化	触点烧坏；击穿	氧化和腐蚀触点烧坏


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