在没有时间测试的情况下，如何确保电子产品的可靠性

DfR发生在设计阶段，此时工程师开始评估一个概念的可行性——远在物理原型建造之前。它通常是整体卓越设计(DfX)策略的一部分。除了明显的机械方面的考虑外，DfR还需要考虑:

• 电子/软件可靠性
• 供应商和零件选择
• 制造设计(DfM)
• 物理失效(PoF)分析/建模
  

以DfR确保电子产品可靠性:目标设定

为了确保电子产品可靠性为了满足客户的期望，工程师必须在概念阶段建立所需的产品寿命和性能。这一重要步骤推动了整个产品开发过程中每个决策背后的思考。

作为产品可靠性目标的一个例子，工程师可以设定一个产品在15年内应该有95%的可靠性和90%的置信水平的期望。

工程师还需要建立现场环境——定义产品将在其中运行的环境。现场环境可以根据实际测量、类似产品的数据或行业规范来确定。如果时间和成本受到严重限制，后一种方法是最好的。

工程师还必须确保产品符合整个行业的规范标准，例如:

• mil - std - 810
• mil - hdbk - 310
• ipc - sm - 785
• Telcordia公司GR3108
• IEC 60721 - 3
  

使用DfR确保电子产品可靠性:初始设计

可靠性问题还可能源于设计早期对电气冲击的分析不足。这就是为什么DfR战略评估全球不同市场的电力稳定性问题。例如，世界上的一些地方可能会遇到以下问题:

• 接地
• 限电
• 电压激增

此外，DfR从监管和产品性能的角度考虑静电放电(ESD)、电磁兼容性(EMC)和电磁干扰(EMI)。因此，工程师将更好地在开发早期评估这些电气挑战。

通过DfR确保电子产品的可靠性:供应商和组件的选择

工程师在不知情的情况下与缺乏这些能力的制造商合作，会极大地增加产品缺陷的可能性。这些缺陷可能导致昂贵的保修索赔，市场份额的损失，并可能对品牌造成不可挽回的损害。

组件的选择同样重要，有几个方面。首先，保持简单。新技术可能很有吸引力，但并不总是适用于高可靠的系统。要保守，但不要过于保守，因为旧技术也会带来风险，比如市场混乱和假冒产品。

接下来，工程师需要采用组件降额策略。降额是将电子部件上的应力限制在制造商指定额定值以下的做法。

降额准则因环境而异。例如，太空中的部件与手机中的部件具有不同的指导方针。降额必须有实际的或科学的基础。因此，构件降额应通过构件应力分析进行评估。降额指南的来源包括政府组织、第三方、原始设备制造商和部件制造商。

用DfR确保电子产品的可靠性:为制造而设计

DfM包括各种工具和过程。并不是所有这些都适用于工程师的产品。最佳实践要求使用或修改DfM检查表，以确保与特定产品的电路板、系统和组装相关的所有项目都符合要求。一个检查清单的例子可能包括(但不限于):

• 基线
  • 与设计能力相匹配
  • 确保设计是可转移的
• 董事会
  • 跟踪宽度和间距
  • 层压材料
  • 确保堆叠对称
  • 注意通过连接的复杂性
  • 加入新材料(嵌入式被动)
  • 评估每一面(单面板还是双面板)
• 系统
  • 注意盲连接
  • z尺寸限制
• 组装
  • 尽可能避免手工焊接或波峰焊
  • 避免组件靠近弹性点
  • 确保组件间距
  • 验证组件的尺寸和包装的复杂性
  • 将组件对准波浪式焊料
  • 波浪焊时的阴影
  • 设置镀通孔(pth)和连接垫的尺寸和间距
  • 附注方法
  • 评估湿度敏感水平(MSL)

使用DfM，工程师可以发现并解决许多制造和处理问题，例如在生产过程中由于过度弯曲而导致的组件断裂。其他值得关注的过程包括:

• Depaneling
• 在线测试(ICT)
• 螺丝附件
• 连接器或子卡插入
• 附加结构(如散热器，盖板或板)

工程师需要评估每个装配过程如何影响设计。直到最近，由于成本和时间的限制，这种分析都是有问题的。然而，快速和具有成本效益的工具Ansys夏洛克该公司的ICT模块可以在几分钟内完成分析。

确保电子产品的可靠性与DfR:物理故障

公司需要强大的算法和工具来准确预测产品生命周期内的故障概率。即使是带有功率放大器、高功率循环和耗散的手机，也会在三年内磨损。

在过去的二十年中，为DfR工艺开发了复杂的PoF模型。这些模型可以评估:

• 焊接疲劳
• 热力动力循环
• 机械冲击
• 振动

如果内部无法提供这些功能，则可以使用Ansys Sherlock完成。

如何加入一流DfR公司的行列

具有一流DfR的公司能够确保产品的可靠性。要开始DfR流程，请遵循以下指南:

1. 不要在设计过程中过早地把自己逼入绝境
2. 了解所有的需求
3. 确保不同专业的设计团队同时工作，并进行充分的协作
4. 使用设计清单
5. 不要只依靠身体测试:
   • 一部分选择
   • 降额
   • 功率稳定
   • ESD / EMI / EMC
   • DfM
   • 组件测试

当工程师将一个完整的测试计划作为设计阶段的一部分时，他们能够更好地确保产品的可靠性和成功。

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