可靠性保障措施

对于特定的电子系统在认定了可能遇到的各种环境应力因素以后，就要确定这些因素对既定的可靠性目标所产生的影响和结果。一般说，这种判断不仅要识别出提出的设计方案中那些完全不适用的部分，而同样重要的是要确定那些在特定环境条件下提高可靠性的防护措施的比较折中的选择。

在这些情况下，答案在于选用对所认定的环境应力有较大固有耐力的元器件，同时在系统设计上要采用有针对性的防护技术，降低这些可能遇到的环境应力产生的影响，以保证生产的装备具有能满足需求的可靠性质量。为了进行系统的早期设计评审，以确保系统的合格性，必须制定包括所有工程要求的规范和说明的成套数据的技术资料。

热防护

因为高温是工作性能和可靠性降低的主要原因，所以必须谨慎设计每一个所提出的系统，使其热性能满足所要生产设备的可靠性要求。评定电子设备热性能的较好方法是局部应力分析法，确定各组成部分安全工作的最高温度。降低元器件工作TPS2831PWPR.html" target="_blank" title="TPS2831PWPR">TPS2831PWPR温度是提高可靠性水平的鞭主要方法，这是可能做到的，如通过把热量输入降低到最低标准，通过对发热元件提供热沉或冷却剂，以获得适当低的最终温度。为了使电子设备具有必要的电性能和可靠性质量，在电路设计中合理的热设计是十分重要的。

电子系统中各种元器件的失效率随温度变化有很大的不同。表4-2说明了降低温度对提高电路器元件工作可靠性的潜力。一般情况下，对寿命周期费用(LCC)的研究表阴，对设备热性能的设计以及为实施这些设计所产生的费用，完全可以从设备早期工作中所节省下来的维修费用中得到补偿。在环境温度或功耗改变时，适当的热设计还能使各种元器件的温彦蛮化降至最小，从而进一步得到提高可靠性的好处。

评价系统热性能的局部应力分析法，是建立在确定每一元器件最大允许温度的基础上的，元器件的最大允许温度必须与设备的可靠性要求以及为该元器件指定的失效率相容。一旦确定了每一元器件的最大允许功耗，就可以建立从每一元器件传到热沉或冷却器的热量流动网络，从而对系统的热性能进行分析。对于表面温度和最大允许内部温度（例如半导体器件的结温）密切相关的情况，需要知道这些元器件的内部热阻，用来计算在特定工作条件下元器件的相应表面温度。

对给定设计的热性能进行评估的步骤如下。

a．确定热沉和冷却器的最高和最低环境温度。

b．说明可用的冷却技术，比如强制空气对流、液体或蒸发冷却。

c．使用电子模拟技术来建立热量流动网络，确定从元器件到热沉的热阻要求。对热量流动的进一步说明和描绘见军标手册MIL-HDBK-251《热应用的可靠性设计》，在实际设计时可采用相关的热设计软件工具。

d．根据可用的且允许的冷却技术，选择可满足热阻要求的封装方法和元器件布局。

e．确定简单冷却技术（自然通风或强制通风冷却）是否可满足拟议的设计对解决热聚集和热阻的要求，如果这些技术不能满足要求，则需要采用更高级的冷却技术，直至确认实现了最佳的冷却效果。

f．估计与选定的冷却方法有关的代价，如果可能的话，进行权衡分析，以便确定替换方法和改进。

元器件应力热分析和设计技术的进一步说明，早在1973年7月美国海军出版的0967-437-7010就已有过详细的描述，现在可以借助于专用的软件来完成系统、部件乃至元器件的热性能模拟和设计。

虽然对于每一提出的系统设计都需要根据系统本身的特点进行性能分析，但仍然有许多与特定元器件有关的标准通用方法可用来获得适当的热性能。通过降低特定元器件的温度达到可靠设计的指导原则。

村1械防护机

械损伤的环境防护一般可通过使用适当的封装、安装和结构技术而达到目的。机械防护措施能否防护因机械的不适当使用所造成的应力，对可靠性有很大影响。在大多数’晴况下，机械防护水平和可靠性改进之间的权衡状况不像热防护情况那样明显。疲劳损伤可能是一个例外，在这种情况下，事实上如果疲劳是设备正常寿命中的主要故障机理，机械防护水平对可靠性就有很大的影响。

冲击和振动防护

特定冲击和振动应力防护所需的抗环境能力一般是通过分析估量由这些环境因素所产生？i的结构位置偏移和机械应力来确定的。这一般包括振动环境在元器件和材料中产生的机械应力的估计和固有振动频率的确定。如果所产生的机械应力小于材料安全工作的允许应力，则不需要直接的防护。相反，如果机械应力超过安全标准，那么就需采取防护措施，如：强化材料，减小惯性和弯曲度的瞬间影响，使用更多的支持件，如果这些方法还不能把应力降低到安全标准以下，一般还可使用减震底座，进一步减少应力。

潮湿、盐雾、沙尘的防护

要求系统的所有元器件具有防尘、防污物、防污染、防潮、防盐雾和防其他恶劣环境因素的措施通常都是必需的，这类防护措施确实极大地改善丁设备的工作性能和可靠性水平。

防护这些环境应力可以采用的方法包括密封、干燥剂和防护涂层。当元器件（如固态器件）必须在受控大气环境中工作时，通常需要使用气密性封装的器件。在选择密封时，必须考虑在热冲击条件下密封对系统热性能的影响和密封的抗开裂能力。

有许多绝缘化合物可用来作为电子元器件装配时的涂层材料，其中有环氧树脂、有机硅、聚氨基酸酯、聚苯乙烯。一般对于军事应用，要按照MIL-1-46058进行选择。选择合适的防护层技术考虑时，在预定的湿度和温度条件下绝缘电阻、损耗系数、介电常数、机械柔性、冲击条件下的抗开裂能力、维修时容易除去、应用的方便性以及防止侵蚀产物迁移的能力。

辐射防护

辐射防护一般是特定的防护措施，诸如在所关心的频段内进行有效的屏蔽和滤波技术等。

核辐射防护一般包括使用抗辐射加固的特殊元器件，结合采用屏蔽措施使系统具有所要求的抗辐射能力。此外，因为权衡选择的状况很少是明显的，所以核防护措施通常可能合适，也可能不合适。