電子產品可靠性預計是在產品定型過程中，通過電子元器件的可靠性參數預計值，經過分析計算，對產品能達到的可靠性水平進行預測的過程?？煽啃灶A計在于評定產品設計的合理性，發現薄弱環節，通過元器件的可靠性參數選擇與分配，進一步制定研制計劃，并為產品的運行、維修、后勤保障方案提供依據。
　　
　　隨著核電廠儀控設備國產化工作的開展，國產化儀控設備逐步應用到核電廠中，隨之也帶來這樣一個問題:如何定量評估這些板件及儀控設備的可靠性。
　　
　　在核電廠電儀設備元器件的性能、可靠性要求已明確的情況下，采用應力法進行可靠性預計的步驟如下:
　　
　?。?）根據元器件種類、型號規格、電應力和環境條件確定各個元器件的應用失效率:
　　
　　λp=λb（πE.πQ.πA.πS2.πC.πR）。
　　
　　（2）按各個單元的元器件種類和數量，分別求出應用失效率。
　　
　?。?）將各個單元的可靠性預計值代入串聯模型，求出產品設計的可靠性預計值。
　　
　?。?）對可靠性預計值進行分析比較，若能滿足指標要求，則產品設計的可靠性預計至此結束;若不能滿足指標要求，則要改變選用的元器件，或進一步降額，或通過其他提高可靠性的設計措施，降低環境應力，以至更改設計的可靠性結構等，再重復上述的預計步驟，直到滿足設計要求為止。
　　
　　本文通過對廣東核電廠典型儀控板件的可靠性預計與分析，總結核電廠儀控設備在進行可靠性設計時必須遵循的導則，建立儀控設備國產化過程中的可靠性管理要求和規則，為我國核工業電子產品的國產化并進入市場提供有效的幫助。
　　
　　一、核電廠儀控設備電子元器件的基本失效率分析
　　
　　從大亞灣核電廠進行K3鑒定試驗的儀控板件中選擇了3種板件（FE7C.l2加法器，FE7C2l函數發生器及FE7F12閥值繼電器）做示范。表1列出了核電廠儀控系統板件的元器件分類匯總和失效率。
　　
　　除微電路外，大多數元器件的工作失效率λp。模型都為基本失效率λb與πE、πQ等一系列π系數連乘的形式。我國國家軍用標準《電子設備可靠性預計手冊》（GJB/Z299b—1998）和美國軍用標準《電子設備可靠性預計手冊》（MIL-HDBK-217F）提供了λb與溫度T、電應力比S的關系模型，并以"T-S"表和曲線圖的形式給出了不同應力下的λb值，以及有關的π系數值應預先分析元器件工作環境溫度T和電應力比（負荷率）S，以便用"T-S"表或曲線圖查得λb值。根據設備工作環境類別和元器件質量等級等，查出相應的π系數值，進而計算元器件λp。
　　
　　半導體集成電路的基本失效率與電路的復雜程度有關，電路中含晶體管數量越多，失效率越高，且取決于集成電路的復雜度失效率系數。　　
　　二、核電廠儀控設備的電子元器件質量等級的確定
　　
　　元器件的質量直接影響其失效率。不同質量等級對元器件失效率的影響程度以質量系數πQ來表示，因此它的正確選取非常關鍵。由于不同的元器件在生產過程中，質量控制的標準不同，因而質量等級也不同。
　　
　　為保證核電廠的安全運行，核電廠儀控設備的元器件必須有較高的質量等級，一般要求為*。表2列出了元件的質量等級和質量系數。
　　
　　在使用質量等級表時應注意如下幾點:　　
　　（1）對已列入《軍用電子元器件質量認證合格產品目錄》的產品，若累積質量維持試驗結果，表明其可靠性水平比鑒定試驗時提高了一個數量級，則其π值可在原來的質量等級中適當減小。
　　
　　（2）按電子產品質量分級標準進行試驗后被評定為優等品的國標產品，其πQ一般可減至原πQ值的1/2。
　　
　　（3）經嚴格質量控制程序與用戶針對性的二次篩選及篩選淘汰率控制的產品，可在原來的質量等級中適當減小πQ。
　　
　?。?）低檔產品是指沒有*執行一定的生產標準，或無明確的質量控制要求，或采用有機材料封裝的產品。
　　
　　三、國產核電廠儀控設備板件的可靠性預計
　　
　　3.1儀控電子設備板件的可靠性預計程序
　　
　　為了描述核電廠儀控設備的可靠性預計過程，現以其中重要的正電源單元電路為例，敘述有關板件的可靠性預計程序的技術要求，并得到正電源電路的可靠性預計結果。
　　
　　以正電源電路為例說明儀控電子設備板件的可靠性預計程序為:
　　
　　1）將各個板件，按照其功能的相對獨立性劃分為若干單元，并進行統一編號;
　　
　　2）分別給出每個單元的電路圖和元器件清單，清單中注明元件的類型、質量等級、封裝形式、降額因子等影響其失效率的信息;
　　
　　3）根據清單提供的信息，使用相應的手冊查得每個元件應用失效率公式中的各個參數，然后計算出元件的應用失效率;
　　
　　4）將單元中的所有元件的失效率疊加，即可得到相應單元的總失效率;
　　
　　5）對板件中所有單元的失效率求和，即可得到板件的總失效率;
　　
　　6）應用板件的總失效率，利用指數失效模型，求取其他的可靠性指標，完成板件可靠性的預計過程。
　　
　　功能單元舉例:正電源電路見圖1，正電源電路元器件清單見表3。正電源電路應力法可靠性預計的結果見表4。　　
　　正電源單元的失效率
　　
　　下面就2個元器件為例，給出直觀的說明：　　
　?。?）圖1中電容器C14是國產器件，失效率查國軍標《GJB/Z299B-1998》。
　　
　　ECRG-100V-1μ-J電容器屬于紙和薄膜電容器，其各參數確定如下：
　　
　　1）基本失效率λb:由于器件的工作環境溫度為25℃，《GJB/Z299B—1998》中只有額定溫度為65℃、85℃、100℃基本失效率表5.1.6.1-8（《GJB/Z299B—1998》中的表號，下同），得λb=0.01700×10-6/h;
　　
　　2）環境系數πE；該電容的工作環境為良好地面，故由表5.1.6-1，查得πE=1.00000；
　　
　　3）質量系數πQ：該電容的質量等級為“七專”，由表5.1.6.1-2，得πQ=0.50000；
　　
　　4）電容量系數πcv:該電容器的電容量為1μF，由表5.1.6.1-3，得πcv=1.90000;
　　
　　5）種類系數πk：該電容屬于聚丙烯電容，由表5.1.6.1-4，得πk=1.00000；
　　
　　計算得λp=λππEπQπcvπk=0.3230×10-6/h。
　　
　　（2）圖1中二極管D21N4005為美國產品，則由美標《MIL-HDBK-217F》，根據其中所列的表格，分別得到：
　　
　　1）基本失效率λπ=0.00380（通用二極管）；
　　
　　2）溫度系數πT=32.00000（節溫為175℃）；
　　
　　3）電應力系數πs=0.05400；
　　
　　4）質量系數πQ=2.40000；
　　
　　5）環境系數πE=1.00000；
　　
　　6）結構系數πC=1.00000；
　　
　　計算得：λP=λbπQπEπTπSπS=0.01576×10-6/h。
　　
　　3.2國產K3板件的可靠性框圖與板件失效率預計結果比較
　　
　　3種板件的可靠性框圖如下所示：
　　
　　FE7C12加法器由9個功能電路組成：①正電源電路：②負電源電路；③校準電路；④輸入電路1；⑤輸入電路2；⑥輸入電路3；⑦輸出電路；⑧偏置電路；⑧擴展輸入電路。
　　
　?。?）FE7C21函數發生器由10個功能電路組成：①正電源電路；②負電源電路；③輸入電路；④改變點1；⑤改變點2；⑥改變點3；⑦改變點4；⑧改變點5；⑨輸出加法器；⑩電壓電流變換電路。
　　
　?。?）FE7F12閥值繼電器由3個功能電路組成：①電源電路：②遲滯比較器電路1；③遲滯比較器電路2。
　　
　　國產K3析件失效率預計結果見表5。　　
　　四、可靠性參數
　　
　　通過應力分析法，對3種板件完成了可靠性預計。利用串統模型預計得到了板件的失效率、平均壽命（MTTF）、年可靠度等可靠性參數。其結果見表6。
　　
　　五、結論
　　
　　可靠性預計過程是對電子設備從設計、元件采購、使用方面進行綜合的分析過程。它的重要價值在于提供了儀控設備板件可靠性的相對度量，可作為設計決策的依據。通過預計能夠找出系統的薄弱環節，例如正電源電路單元的失效率為0.2465206×10-6/h,占整個板件失效率的24%,其主要原因在于二極管環節比較薄弱,πT（溫度系數）較大,因而導致可靠性偏低;通過可靠性預計的結果,在板件生產過程中,采用結溫系數較小的型號,則可提高板件整體的可靠性指標。
　　
　　可見，可靠性預計對產品的設計、生產以至于元件的采購提出了指導性意見，有助于全面提高設備的可靠性水平。因而可靠性預計對開發新產品及設備國產化是*的。
　　
　　可靠性預計工作中，足夠的數據來源是非常關鍵的。通過建立可靠性數據采集系統，對國產化板優缺點的試驗及運行數據進行記錄、收集，為核電廠電子設備新產品開發中的可靠性分析提供準確、充分的數據，以提升國產電子設備的可靠性水平。