本书主要介绍了以可靠性为中心的质量设计、分析和控制理论、方法与技术，并列举了大量案例。本书共分5篇，33章，第一篇主要论述了为什么要以可靠性为中心；第二篇是可靠性基础篇，包括可靠性指标、模型、预计、分配、FMEA和FTA等；第三篇可靠性设计篇，包括元器件选用、降额、容差与漂移设计、冗余设计、电路简化设计、潜在通路、“三防”、热设计和静电防护等12项内容；第四篇管理控制篇主要介绍可靠性的控制管理，包括供应商的控制、元器件质量控制、统计过程控制、质量闭环控制和可靠性评审等；第五篇是试验评价篇，包括可靠性测定试验、可靠性鉴定与验收试验、可靠性筛选试验、可靠性增长试验、HALT/HASS和寿命及加速寿命试验。 本书适用于电子产品设计和生产的相关人员，特别是一线的工程技术人员和管理人员，也可供高校教师和研究生参考，或作为培训教材使用。

序 作者来我家，要我为他的书作序。我问了他三个问题。第一，他为什么要写这本书，第二，他怎样写的这本书，第三，他觉得他这本书写的怎么样。于是我们有了一番谈话。我本想，就把这个谈话记下来当序。等我把他送来的书稿，从头到尾，看了一遍之后，觉得还是要多写一点。 1963年，我为来中科院数学所进修的海军军官讲过可靠性的课，除了之前，曾有前苏联专家在四机部作过可靠性的报告，我的讲课，可以说是在国内最早的可靠性课程。其实，那时我并没有可靠性方面的实际经验，只是把美国在第二次大战后不久发布的AGREE报告的内容，再加上一点数学的东西，介绍给了那批学员。如今过了四十多年，看到这本书我真是高兴，我们终于有了既有理论知识，又有工作经验的可靠性专家了。 我跟作者的结识，是在中国工程院有关产品质量的咨询研讨会上。作者的发言留给了与会者很好的印象，得到了他们的赞赏。自那以后，我还让我的博士生去广州专门向他求教。因此，我与他的谈话就单刀直入，不用客气了。 国内可靠性的书籍很多，但为可靠性的实际工作者写的却很少，能对他们有用的就更少，进而能让他们喜欢的就越发少了。作者写书的目的很明确，就是写给我们国家从事可靠性设计的实际工作者。因此他的写法也就考虑到了实际工作者的条件。可靠性的说明是需要数学描述的，作者不拘泥于数学理论的细节或烦琐，注意用最少的数学给读者讲清可靠性的逻辑关系。对于一些概念或量化的表示，作者用案例的形式加以解释，也是为了便于实际工作者理解。 最能突出说明作者意图的是第三篇的设计技术。如果没有深入和广泛的接触就难以写出如此为实际工作者着想的材料。正是在这件事情上，我同作者交换了一点意见。在进入具体的设计以前，要有个可靠性的预计。本书的第二篇对此有一个比较完整的讲述，给出了国际上和国内的手册和标准。这些都是一般或基础的要求。我曾在日本考察过电子产品的可靠性设计。他们的设计者手头都有元器件厂家提供的目录或产品手册，其中有各自产品详尽的可靠性参数的实测数据和参考售价。设计者据此可以选用既能保证质量又能降低成本的厂家产品。作者在第四篇介绍的供应商评估，是买方对卖方实施的工作。卖方自己应如何注意评估自己的产品，从而能向买方提供可靠的采购信息，也是我们的元器件厂家需要努力的工作。 作者是电子产品的专家，本书集中讨论的也是电子产品。现在几乎所有行业的产品都有可靠性的问题。机械产品中的汽车，早在20世纪70年代的后期，已经开始了实际的调查研究。我在二汽的工作就涉及当时东风140的可靠性。1988年我参与过国家经委、国家机械委、国防科工委、劳动人事部、广播电影电视部和中国科协联合举办由中央电视台播出的《可靠性工程与管理》电视讲座，其中就有机械可靠性的一讲。2008年我参加了一次纺织工业协会的会议，又知道了纺织品的可靠性问题。如本书的第6章第3节介绍了故障的类别，大的原则是相通的，但在细分的类别上却是千差万别。我希望在本书改版时，能够邀请一些其他方面的专家来共同编写。 一句话，可靠性的常识亟待普及，可靠性的技术和管理水平亟待提高。本书在这两个方面都可有所贡献。 中国工程院院士 刘源张 2010年3月30日 前 言 我自1993年开始在中国赛宝实验室（总部）从事质量和可靠性工作，1998年开始为企事业单位技术和管理人员开展可靠性方面的培训，虽不是专职讲师，累计授课规模也超过5000人次，学员都是来自企业一线的工程技术人员和管理人员。在同他们的交流中，我强烈地感觉到，提高中国产品可靠性，最重要和紧迫的就是在工程和企业中向技术和管理人员灌输可靠性理念，讲解实际操作方法，而不是讲解高深的理论，推导复杂的数学公式。 在进行可靠性培训时，我经常将产品设计时的经验、方法用可靠性的观点、理论和方法去解释分析，很受学员欢迎。于是，我有意收集前辈和同行们在实际工作中的案例，并将它们同可靠性理论结合，进行演绎和讲解，得到了学员的认可。在本书编写过程中，对可靠性领域比较成熟的理论和方法，一般直接给出结论，避免烦琐的理论推导和论述，力求简洁明了，通俗易懂。将重点放在介绍使用方法和操作步骤，并尽量列举案例，使读者既能加深对理论的理解，又能联系实际工作案例开展相应工作。 关于书名，是受到“一个电表的故事（见1.1节）”启发。这个故事，使我理解了许多企业经营和质量管理者的困惑：为什么自己的产品出厂前100%检验合格，而一年后，返修率却高达10%甚至20%？别人的产品却只有5%甚至1％或者更低？检验质量对于我们经营、管理和技术人员的影响太深了，因为它好操作，甚至在很多企业中，检验就是质量工作的核心内容。虽然很多人接触和了解了新的质量观，但如何真正理解、实施和控制全过程的质量，似乎还没能让从事具体产品设计的人掌握其内涵，明白如何操作。例如，降低返修率，与产品的设计、生产、原材料、检验、销售、维修等都有关系，是一项可靠性系统工程。返修率高，说起来是质量问题，实际上绝大部分是可靠性问题。更具体地讲，就返修率而言，最具决定性的过程是产品设计（含原材料选型和采购）和生产，其次才是产品出厂检测（不是设计时的验证试验）。 因此，本书命名为《以可靠性为中心的质量设计、分析和控制》，强调的是“以可靠性为中心”，但不排除其他已成熟并在生产实践中有效应用的质量管理和控制技术，而且极力倡导两种技术或方法的互补共用。希望国内的同行能在阅读和使用本书的过程中创新并推广各种质量可靠性技术，使以可靠性为中心的质量设计、分析和控制技术发扬光大，提升我国产品的质量和可靠性，打造“中国制造”的质量品牌。 在本书的编写过程中，参阅了前辈和同行编写或提供的大量可靠性文献和资料，有些内容是得益于与他们的交谈心得，在此表示衷心的感谢。感谢潘勇研究员对本书提出的宝贵意见，特别感谢刘源张院士亲自为本书写了序。 田宇、葵少英、彭成信、何铤、杨尚洁、周军连、王晓晗和杜鹏懿等同事参与了本书部分章节的编写工作，在此一并感谢。 由于本书编写时间紧，加之作者经验和知识有限，一定存在不少缺点和错误，敬请读者批评指正。 张增照 2010年5月

目第一篇 导 引 篇 第1章 引言 3 1.1 一个电表的故事 3 1.2 质量与可靠性 4 1.2.1 质量的内涵 4 1.2.2 质量管理的发展阶段 5 1.2.3 可靠性的内涵 7 1.2.4 可靠性工程及其主要工作项目 8 1.2.5 可靠性管理与质量管理的关系 9 1.3 为什么要以可靠性为中心 11 1.3.1 现代质量管理的要求 11 1.3.2 提高生产力水平的要求 12 1.3.3 消费者利益的要求 13 1.3.4 国家形象和企业信誉的要求 14 1.4 本书的内容编排和适用范围 14 参考文献 16 第二篇 定量分析篇 第2章 产品可靠性表征与寿命分布 19 2.1 产品的可靠性定义 19 2.2 产品的可靠性指标 20 2.2.1 常用的可靠性指标 20 2.2.2 产品的寿命特征量 23 2.3 可靠性指标间的相互关系 25 2.4 产品的寿命分布 26 2.5 浴盆曲线与失效率等级 31 2.6 维修度与有效度 33 第3章 可靠性模型的建立与分析 35 3.1 可靠性模型的组成 35 3.2 基本可靠性模型和任务可靠性模型 35 3.3 系统可靠性模型 37 3.4 建立可靠性模型的程序和原则 47 第4章 可靠性预计 51 4.1 可靠性预计的主要方法 51 4.2 可靠性预计标准的发展及其主要分类 52 4.3 元器件计数法和应力分析法可靠性预计程序 55 4.4 计数法可靠性预计 57 4.5 应力分析法的可靠性预计 61 4.6 GJB/Z299C给出的普通双极型晶体管和集成电路预计用数据表 70 第5章 可靠性分配 76 5.1 可靠性分配考虑的因素 76 5.2 考虑复杂度和重要度的分配方法 76 5.3 按预计失效率等比例分配法 79 5.4 按系统可靠性框图进行分配的方法 80 5.5 综合因子法（工程加权法分配法，CW法） 81 5.6 可靠性指标分配应注意的事项 82 第6章 故障模式、效应与危害性分析（FMECA） 84 6.1 故障模式、影响及危害性分析的概念 84 6.2 常用标准 86 6.3 军标FMEA/FMECA分析的步骤 86 6.4 QS9000的FMECA方法 100 6.5 分析实例 103 第7章 故障树分析 108 7.1 故障树分析的概念 108 7.2 FTA方法基础 108 7.3 故障树的一般方法 114 7.4 故障树分析应用实例 121 7.4.1 压力罐系统建树过程 121 7.4.2 压力罐系统的故障树规范化和模块分解 126 7.4.3 压力罐系统故障树定性分析及其应用 127 7.4.4 压力罐系统的故障树定量分析 129 参考文献 131 第三篇 设计技术篇 第8章 可靠性设计的目的及方法 135 8.1 可靠性设计的指导思想 135 8.2 可靠性、维修性指标的论证和确定 138 8.3 可靠性指标与性能指标间的相互关系 140 第9章 元器件的选用技术 142 9.1 半导体器件的选用 142 9.2 电阻器与电位器的选用 147 9.3 电容器的选用 151 9.4 电感器的选用 155 9.5 继电器的选用 156 9.6 接插件的选用 159 9.7 电缆一般应用考虑 160 第10章 降额设计 162 10.1 降额设计的定义与合理应用 162 10.2 降额设计的理论依据 163 10.3 降额系数的确定 165 第11章 容差与漂移设计 173 11.1 容差与漂移设计的概念 173 11.2 敏感度分析与极差综合法 175 11.3 漂移设计的计算机仿真 177 第12章 储备（冗余）设计 183 12.1 储备的含义和方式 183 12.2 各种储备方式对可靠性的提高 183 12.3 故障模式对储备的影响 187 12.4 灵活应用储备设计的例子 187 第13章 电路结构简化设计 190 13.1 电路集成化 190 13.2 数字逻辑电路的简化 191 13.3 模拟电路的简化 192 第14章 潜在通路分析 193 14.1 潜在通路分析的由来和原理 193 14.2 潜在通路的表现形式和设计预防 195 第15章 “三防”设计 199 15.1 防潮设计 199 15.2 霉菌的危害及防护 200 15.3 盐雾的危害及防护 201 15.4 元件三防处理常用的工艺 201 15.5 案例 202 第16章 热设计 205 16.1 概述 205 16.2 传热方式 206 16.3 热设计的原则 215 16.4 改善热设计的方法及示例 221 第17章 静电防护（ESD） 224 17.1 器件使用环境的防静电措施 224 17.2 器件使用者的防静电措施 226 17.3 器件包装、运送和储存过程中的防静电措施 228 17.4 设备上ESD的电路保护 228 17.5 案例 230 第18章 微电子器件的可靠性安装 233 18.1 引线成形与切断 233 18.2 在印制电路板上安装器件 233 18.3 焊接 236 第19章 防闩锁设计 239 19.1 闩锁的来源 239 19.2 闩锁的防护 240 19.3 案例 241 第20章 软件质量和可靠性设计 244 20.1 软件的质量和可靠性设计 244 20.2 软件工程化 248 20.3 软件可靠性设计准则 251 参考文献 257 第四篇 管理控制篇 第21章 供应商的控制 261 21.1 供应商的控制 261 21.2 对分供方或卖主的评定 261 21.3 供应商管理举例 264 第22章 元器件的质量与可靠性控制 268 22.1 引言 268 22.2 元器件的选用要求 269 22.3 各工程阶段电子元器件的管理与控制 273 22.4 元器件可靠性与质量等级 279 22.5 元器件的质量鉴别 288 22.6 案例 291 第23章 制造过程管理与统计过程控制 293 23.1 制造过程中的质量与可靠性管理 293 23.2 统计过程控制的原理 296 23.3 控制图绘制 299 第24章 质量闭环控制 305 24.1 引言 305 24.2 FRACAS系统的建立 305 24.3 FRACAS的运行 307 第25章 可靠性活动与评审 309 25.1 各设计阶段的可靠性活动 309 25.2 可靠性设计审查 310 25.3 可靠性大纲评审 312 参考文献 320 第五篇 试验评价篇 第26章 可靠性试验及其分类 323 26.1 可靠性试验的目的和分类 323 26.2 可靠性试验的计划与要求 325 26.3 可靠性试验方案及一般程序 327 第27章 可靠性统计试验的技术问题 329 第28章 可靠性测定试验 337 28.1 可靠性测定试验的方法与要点 337 28.2 可靠性测定试验的数据处理方法 338 28.3 可靠性测定试验的点估计与置信区间估计 338 28.4 指数分布的假设检验 341 第29章 可靠性鉴定与验收试验 342 29.1 抽样检验的基本知识 342 29.2 平均寿命抽样检验原理 346 29.3 指数分布下失效率抽样检验 349 第30章 可靠性筛选试验 351 30.1 可靠性筛选的目的和意义 351 30.2 常用的可靠性筛选方法 354 30.3 环境应力筛选（ESS） 356 30.4 元器件的二次筛选 359 第31章 可靠性增长试验 365 31.1 概述 365 31.2 常用可靠性增长模型 366 31.3 示例 371 31.4 可靠性增长试验计划曲线 372 31.5 可靠性增长试验的跟踪与控制 374 31.6 可靠性增长试验的最终评定 375 31.7 可靠性增长试验用表 378 第32章 高加速寿命试验和应力筛选试验（HALT/HASS） 381 32.1 概述 381 32.2 HALT 试验有效性的基本保障 386 32.3 HALT试验程序 387 32.4 HASS技术与实现过程 391 32.5 开展HALT和HASS的几点看法 396 第33章 寿命和加速寿命试验 397 33.1 寿命试验 397 33.2 加速寿命试验 398 33.3 举例 404 参考文献 407