1.电子产品的可靠性

电子产品的可靠性是指电子产品在规定的条件下和规定的时间内达到规定功能的能力。其中“规定的条件”是指电子产品工作时所处的全部环境条件，包括自然因素（温度、湿度、气压等）、机械受力（振动、冲击、碰撞等）、辐射（电磁辐射等）及使用因素（工作时间、频次、供电等）。电子产品的可靠性是电子产品的内在质量特性，这种特性是在设计中奠定的、在生产中保证的、由试验加以承认的、在使用中考验并得到验证的。因此，可靠性是电子产品自身属性的组成部分。

电子产品的可靠性是与电子产业的发展紧密联系的，随着电子技术的飞速发展，科技含量较高的电子产品，尤其是与尖端技术、宇航产品密切相关的电子产品，能否有良好、准确的技术性能，能否在一定的环境中长时间、稳定地工作，性能是否可靠，是评价电子产品质量的一个重要指标。可靠性是电子产品质量的重要组成部分。

2.电子产品可靠性试验

检验电子产品的可靠性，通常是通过对电子产品进行可靠性试验来完成的。为评价分析电子产品的可靠性而进行的试验，广义地说，包括各种环境条件下的模拟试验和现场试验。模拟试验按试验项目可分为环境试验、寿命试验和特殊试验；按试验目的可分为筛选试验、鉴定试验和验收试验；按试验性质可分为破坏性试验和非破坏性试验。

电子产品在设计、应用过程中，不断经受自身和外界气候环境及机械环境的影响，而仍能够正常工作，这就需要以试验设备对其进行验证，这个验证基本分为研发试验、试产试验、量产抽检3个部分。

目前可靠性试验设备主要分为两大类：一是环境试验设备；二是力学试验设备。环境试验设备主要包括高低温试验箱、恒温恒湿箱、高低温交变箱、高低温交变湿热试验箱、高温老化箱、低温老化箱、可编程式试验箱、臭氧老化箱、盐雾试验箱、大型步入式实验室及紫外试验箱等。而力学试验设备主要包括振动台、电磁振动台、模拟运输台、模拟运输振动台及跌落台。其中振动台又分为水平方向的、垂直方向的、水平加垂直的（分台面和同台面的两种）以及水平垂直左右的。习惯上，把水平加垂直的叫作四度空间振动台；而水平垂直左右的叫作六度空间振动台。

1）环境试验

（1）电子产品的环境要求。

产品的环境适应能力是通过环境试验得到评价和认证的，环境试验一般在产品的定型阶段进行，为此我国颁布了电子产品环境要求及其试验方法和标准，下面以电子测量仪器产品为例，将电子产品按照环境要求分为3组。

Ⅰ组：在良好环境中使用的仪器，操作时要细心，只允许受到轻微的振动，这类仪器都是精密仪器。

Ⅱ组：在一般环境中使用的仪器，允许受到一般的振动和冲击。实验室中常用的仪器都属这一类。

Ⅲ组：在恶劣环境中使用的仪器，允许在频繁的搬动和运输中受到较大的振动和冲击。室外和工业现场使用的仪器都属这一类。

（2）影响电子产品的主要环境因素。

电子产品在储存、运输和使用过程中，经常受到周围各种环境因素的影响，影响电子产品的环境因素有温度、湿度、大气压力、太阳辐射、雨、风、冰雪、灰尘和沙尘、盐雾、腐蚀性气体、霉菌、昆虫及其他有害动物、振动、冲击、地震、碰撞、离心加速度、声振、摇摆、电磁干扰及雷电等。识别这些环境因素，有助于研究环境对产品造成的影响，从而在产品制造过程中选择耐受环境因素的工艺、材料和结构。

① 气候因素。气候环境因素主要包括温度、湿度、气压、盐雾大气污染及日照等，这些因素对电子产品的影响主要表现在电气性能下降、温升过高、运动部位不灵活、结构损坏，甚至不能正常工作。减少气候因素对电子产品影响的方法有以下几个：

a.在产品设计中采取防尘、防潮措施，必要时可以在电子产品中设置驱潮装置。

b.采取有效的散热措施，控制温度的上升。

c.选用耐蚀性良好的金属材料、耐湿性高的绝缘材料以及化学稳定性好的材料等。

d.采用电镀、喷漆、化学涂覆等防护方法，防止霉菌、盐雾等因素对电子产品的影响。

② 机械因素。电子产品在使用、运输过程中，所受到的振动、冲击、离心加速度等机械作用，都会对电子产品产生影响。例如，元器件损坏、失效或电气参数改变，结构件断裂或过大变形，金属件的疲劳破坏等。减少机械因素对电子产品影响的方法有以下几个：

a.在产品结构设计和包装设计中采取提高耐振动、抗冲击能力的措施。对电子产品内部的零、部件必须严格工艺要求，加强连接结构，在运输过程中采用软性内包装及强度较大的硬性外包装进行保护。

b.采取减振缓冲措施，如加装防振垫圈等，保证产品内部的电子元器件和机械零部件在机械条件作用下不致损坏和失效。

③ 电磁干扰因素。电磁干扰在生活空间中无处不在，如来自空间的电磁干扰、来自大气层的闪电、工业和民用设备所产生的无线电能量释放以及生活中的静电等。由于电磁干扰因素的存在，随时可能造成电子电器产品的工作不稳定，使其性能降低直至功能失效。另外，电子设备本身在工作中也发出电磁干扰信号，对其他电子产品形成干扰，各种干扰重叠后又形成新的干扰源，对设备造成更大危害，这就需要在设计产品时考虑如何将电磁干扰信号抑制到最小，减少电磁干扰因素对电子产品的影响。

减少电磁干扰的方法主要有以下几个:

a.电磁场屏蔽法，防止或抑制高频电磁场的干扰，将辐射能量限制在一定的范围内，减少对外界的影响。

b.采取有效的接地措施，屏蔽外部的干扰信号。

④ 生物环境因素。电子产品在使用、运输过程中，受到包括霉菌、昆虫和动物等生物环境因素的影响。减少生物环境因素影响的方法主要有以下几个：

a.抑制霉菌的发芽。霉菌最适宜的发芽温度为20～30 ℃，相应地相对湿度为80%～90%。

b.不提供昆虫栖息的环境。对电子产品危害最大的昆虫有白蚁、蠹虫、木蜂、蟑螂等。

c.不提供小动物进入的空间。对电子产品危害最大的动物有鼠、蛇、鸟等。(www.daowen.com)

（3）电子产品的环境试验。

为了通过试验验证环境因素对电子产品造成的影响，我国现行的国家标准对电工电子产品环境试验做出了规定。GB/T 2421明确了电工电子产品基本环境试验规程的总则，GB/T 2422明确了电工电子产品环境试验的术语，GB/T 2424则明确了电工电子产品环境试验的导则，GB/T 2423由51个标准组成，规定了包括高低温、恒定湿热、交变湿热、冲击、碰撞、倾跌与翻倒、自由跌落、振动、稳态加速度、长霉、盐雾、低气压及腐蚀等试验的方法。

① 环境试验的分类。环境试验就其手段来分有自然暴露试验、人工模拟试验和现场试验。自然暴露试验是将受试样品暴露在自然环境条件下进行观察和测试。人工模拟试验是通过试验仪器（温湿度箱、振动台、模拟运输台等）模拟产品在运输和使用过程中的气候及机械环境的试验；现场试验是将受试样品安装在使用现场，在实际使用条件下进行观察和测试。

② 环境试验的分组和顺序。一般电子产品通常要进行多个项目的环境试验，如高温、低温及温度变化、湿热及交变湿热冲击、碰撞、振动、低气压等，才能充分反映出产品的实际使用情况。在试验过程中，合理的分组和顺序的排列非常重要，应该按照产品要求进行试验；否则，试验的结果将会产生差异，形成不同严酷程度的效果。

（4）环境试验的主要内容。

按照GB 2423规定的环境试验方法和试验标准进行电子产品的实验室模拟环境试验。由于不同产品所处环境条件各不相同，所选择的环境试验方法也就不同，还可根据不同产品及使用环境的特点进行针对性的试验。电子产品的种类很多，许多产品标准都规定了其特殊的试验项目要求，如长霉、盐雾、密封、防尘、噪声、耐热、耐燃及模拟汽车运输试验等。

① 机械环境试验。模拟电子产品在运输（包装状态）过程中和使用（非包装状态）过程中所受到的机械力作用影响时的性能变化。机械环境试验主要包括冲击、振动、跌落、弹跳、摇摆、噪声、恒定加速、堆码、模拟运输等。

② 气候环境试验。针对电子产品在储存或工作中的气候环境模拟的试验，包括温度、湿度、气压和淋雨等。

温度试验分为高温、低温、温度循环、快速温变、温度冲击等；温湿度试验分为高温高湿、高温低湿、低温低湿、温湿度循环；气压试验为气压高度试验；淋雨试验分为雨淋、积冰、冻雨试验等。

③ 生物、化学环境试验。模拟产品在储存、运输和使用中遭受的化学和霉菌环境影响的性能变化。生物环境条件包括霉菌、昆虫和动物等。化学活性物质环境条件包括盐雾、臭氧、二氧化硫等。

④ 电气环境条件。模拟产品在储存、运输和使用中遭受雷电和电磁场作用影响时的性能变化。

2）寿命试验

评价和分析产品寿命特征的试验称为寿命试验。寿命试验是考查产品寿命规律性的试验，是产品最后阶段的试验；是在规定条件下，模拟产品实际工作状态和储存状态，投入一定样品进行的试验。试验中要记录样品失效的时间，并对这些失效时间进行统计分析，以评估产品的可靠性、失效率、平均寿命等参数。对于大部分电子产品，寿命是最主要的一个可靠性特征量。因此，可靠性试验往往指的就是寿命试验。寿命试验分为工作状态的工作寿命试验和非工作状态的储存寿命试验两种。因储存寿命试验时间太长，故通常采用工作寿命试验，即功率老化试验。为了缩短试验周期、减少样品数量和试验费用，常常采用加速寿命试验。在不改变产品的失效机理和增添新的失效因子的前提下，提高试验应力（相对于工作状态的实际应力或产品的额定承受应力），以加速产品的失效过程。

（1）电子产品的寿命。

电子产品的寿命是指它能够完成某一特定功能的时间。在日常生活中，电子产品的寿命可以从3个角度来认识。

① 产品的期望寿命。它与产品的设计和生产过程有关。原理方案的选择、材料的利用、加工的工艺水平，决定了产品在出厂时可能达到的期望寿命。可以通过寿命试验获得产品寿命的统计学数据。

② 产品的使用寿命。它与产品的使用条件、用户的使用习惯和是否规范操作有关。使用寿命的长短往往与某些意外情况是否发生有关。

③ 产品的技术寿命。IT行业是技术更新换代最快的行业。新技术的出现使老产品被淘汰，即使老产品在物理上没有损坏、电气性能上没有任何毛病，也失去了存在的意义和使用的价值。IT行业公认的摩尔定律是成立的，它决定了产品的技术寿命。

（2）寿命试验的内容特征。

通过统计产品在试验过程中的失效率及平均寿命等指标来表示。寿命试验分为全寿命试验、有效寿命试验和平均寿命试验。全寿命是指产品一直用到不能使用的全部时间；有效寿命是指产品并没有损坏，只是性能指标下降到了一定程度（如额定值的70%）；平均寿命主要是针对整机产品的平均无故障工作时间（MTBF），是对试验的各个样品相邻两次失效之间工作时间的平均值，简单理解就是产品寿命的平均值，MTBF是描述产品寿命最常用的指标。

寿命试验是在实验室中模拟实际工作状态或储存状态，投入一定量的样品进行试验，记录样品数量、试验条件、失效个数、失效时间等，进行统计分析，从而评估产品的可靠性特征值。

以试验项目来划分，寿命试验可分为长期寿命试验和加速寿命试验。长期寿命试验是将产品在一定条件下储存，定期测试其参数并定期进行例行试验，根据参数的变化确定产品的储存寿命。加速寿命试验是将产品分组，每组采用不同的应力，这种应力是由专门的设备来提供的。直到试验达到规定时间或每组的试验样品有一定数量失效为止，以此来统计产品的工作寿命时间。

3）特殊试验

特殊试验是检查产品适应特殊工作环境的能力，包括烟雾试验、防尘试验、抗霉菌试验和抗辐射试验等。特殊试验只对一些在特殊环境条件下使用的产品或按用户的特殊要求而进行的试验。特殊试验是使用特殊的仪器对产品进行试验和检查，主要有以下几种：

（1）红外线检查。用红外线探头对产品局部的过热点进行检测，发现产品的缺陷。

（2）X射线检查。使用X射线照射方法检查被测对象，如检查线缆内部的缺陷，发现元器件或整机内部有无异物等。

（3）放射性泄漏检查。使用辐射探测器检查元器件的漏气率。

4）现场使用试验

现场使用试验是最符合实际情况的试验，有些电子设备，不经过现场的使用就不允许大批量地投入生产。所以，通过产品的使用履历记载，就可以统计产品的使用和维修情况，提供最可靠的产品实际无故障工作时间。