印制電路板的可靠性設(shè)計(jì)應(yīng)從設(shè)備的設(shè)計(jì)之始就開始同步進(jìn)行，而且要貫穿于設(shè)備的整個(gè)壽命周期。印制電路板的可靠性設(shè)計(jì)不同于產(chǎn)品自身的性能設(shè)計(jì)，其目的就是確保設(shè)備在規(guī)定的時(shí)間和條件下完成其規(guī)定的功能。為此，產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員首先要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)思想的轉(zhuǎn)變，從單一追求性能指標(biāo)到抓綜合效能指標(biāo)的轉(zhuǎn)變，使性能設(shè)計(jì)和可靠性設(shè)計(jì)達(dá)到有機(jī)的結(jié)合。常規(guī)的印制電路板的可靠性設(shè)計(jì)一般分為以下三個(gè)階段：

(1)印制電路板的可靠性分析;

(2)印制電路板的可靠性預(yù)計(jì);

(3)印制電路板的可靠性試驗(yàn)。

一、印制電路板的可靠性分析

在設(shè)計(jì)之前，要進(jìn)行產(chǎn)品的可靠性需求分析。產(chǎn)品的可靠性需求分析，分定量和定性兩個(gè)方面。單板及系統(tǒng)的平均故障間隔時(shí)間MTBF(或平均致命故障間隔時(shí)間MTBCF)、可用度、環(huán)境條件、溫升控制、電磁兼容指標(biāo)等可以定量地給予明確規(guī)定。保障性、維修性、可生產(chǎn)性、不允許發(fā)生事件等方面要定量規(guī)定有些困難，但是也應(yīng)該進(jìn)行一些定性的規(guī)劃。

印制電路板的可靠性分析就是通過(guò)建立產(chǎn)品的可靠性數(shù)學(xué)模型，分配可靠性指標(biāo)于設(shè)備的各組成單元，各組成單元根據(jù)所分配的可靠性指標(biāo)再進(jìn)一步分配于各元器件上，最后依據(jù)此指標(biāo)優(yōu)選元器件、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的制作工藝等。這是進(jìn)行印制電路板的可靠性設(shè)計(jì)的關(guān)鍵階段，只有嚴(yán)格到每一步都按照可靠性指標(biāo)設(shè)計(jì)，才能基本保證產(chǎn)品的可靠性。可靠性數(shù)學(xué)模型是對(duì)可靠性的抽象分析，是對(duì)可靠性的客觀描述，在產(chǎn)品的可靠性分析時(shí)，必須使用系統(tǒng)的分析模型?？煽啃詳?shù)學(xué)模型分為串聯(lián)系統(tǒng)和混聯(lián)系統(tǒng)兩種。

1 串聯(lián)系統(tǒng)

如果整機(jī)系統(tǒng)是由多個(gè)單元(即分機(jī)、分系統(tǒng)或元件)組成，只要其中系統(tǒng)中的任意一個(gè)發(fā)生失效，則整個(gè)整機(jī)系統(tǒng)就失效。換句話說(shuō)，就是只有系統(tǒng)的每個(gè)單元部件都不失效，系統(tǒng)才能不失效。這種系統(tǒng)稱為串聯(lián)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)模型如圖1-2所示。

假定串聯(lián)系統(tǒng)中的M個(gè)單元是相互獨(dú)立的，每個(gè)單元的可靠度為Ri，根據(jù)概率乘法法則，系統(tǒng)的可靠度Rs的數(shù)學(xué)模型可寫成：

通過(guò)上述分析可見：

(1)獨(dú)立串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度等于各單元可靠度的乘積，獨(dú)立串聯(lián)系統(tǒng)的失效率等于各單元的失效率之和。

(2)整個(gè)串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性值低于可靠性值最低的一個(gè)部件。提升可靠性值最低的部件的可靠性指，對(duì)提升整個(gè)系統(tǒng)的可靠性值最快最明顯。

(3)串聯(lián)系統(tǒng)部件數(shù)量增加，系統(tǒng)可靠性降低。

工程實(shí)踐中，獨(dú)立串聯(lián)系統(tǒng)使用很多。對(duì)于一般電子設(shè)備，各分系統(tǒng)的功能對(duì)于系統(tǒng)來(lái)說(shuō)都是必不可少的，而且每個(gè)分系統(tǒng)故障的發(fā)生與否對(duì)其他分系統(tǒng)的故障發(fā)生與否不產(chǎn)生影響，所以屬于獨(dú)立的串聯(lián)結(jié)構(gòu)。

2 并聯(lián)系統(tǒng)

如果整機(jī)系統(tǒng)是由m個(gè)單元組成，只要其中任意一個(gè)單元能正常工作，則整個(gè)系統(tǒng)就能正常工作。換句話說(shuō)，只有m個(gè)單元部件全部失效，則系統(tǒng)才失效。這樣的系統(tǒng)稱為并聯(lián)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)模型用圖1-3表示。

假定系統(tǒng)中m個(gè)單元是相互獨(dú)立的，每個(gè)單元的可靠度為Ri，則累積失效概率(即不可靠度)為Fi。因?yàn)椴⒙?lián)系統(tǒng)失效，則此系統(tǒng)中每個(gè)單元都失效，根據(jù)概率乘法的法則，系統(tǒng)的累積失效概率為：

由此可以知道：

(1)系統(tǒng)的可靠性值高于可靠性值最高的部件的可靠性值。

(2)可靠性值最高的元件對(duì)系統(tǒng)的可靠性影響最大。

(3)可靠性最高的元件最后失效。提升可靠性值最高的部件，對(duì)提升整個(gè)系統(tǒng)的影響最快最明顯。

(4)增加純并聯(lián)系統(tǒng)的部件數(shù)量，系統(tǒng)可靠性值提升。但要考慮到重量、成本、體積等。

二、印制電路板的可靠性預(yù)計(jì)

產(chǎn)品的可靠性預(yù)計(jì)就是估計(jì)產(chǎn)品在給定條件下的可靠性，它根據(jù)各組成單元、元器件以及電路板的可靠性來(lái)推測(cè)產(chǎn)品的可靠性，這是一個(gè)由局部到整體、由小到大、自下往上的過(guò)程，其價(jià)值就在于作為設(shè)計(jì)手段為設(shè)計(jì)決策提供依據(jù)。為了達(dá)到預(yù)計(jì)的及時(shí)性，在設(shè)計(jì)的不同階段可采用不同的預(yù)計(jì)方法，由粗到細(xì)，隨著研制工作的深化而不斷細(xì)化。

可靠度分析和可靠性預(yù)計(jì)是可靠性定量設(shè)計(jì)的重要任務(wù)，兩者是相輔相成的，在設(shè)備設(shè)計(jì)的各個(gè)階段(如方案論證、初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)階段)均要反復(fù)進(jìn)行多次，力爭(zhēng)最優(yōu)化，提高產(chǎn)品的可靠度。