第一季影响设计可靠性的第一性原理(2)

系统故障物理模型

前面从结构和原理角度主要介绍电子产品的核心部件，但是这些部件都会受到结构、环境、器件本身影响，这些影响超过设计余量系统就会工作异常。这些因素是零部件固有的特性，由其材料和内部设计确定，部件组成系统后设计定义了上述特性，也就说这些因素可以预计。系统各级的故障物理模型就成为产品可靠性设计的关键。

结构对强度、分布参数、热产生影响，这些影响又对部件的参数造成影响。或者部件工作热效应反过来对结构强度、参数影响。在设计领域叫多物理场设计，一般来说在设计阶段要完成结构和强度、热分析、高速电路仿真、电磁兼容仿真、模拟信号仿真，这些仿真必须包含部件材料的边界条件，防止物理特性在使用时变成故障因素。这种设计方式是正向设计，需要企业能力非常高，对于一般的中小企业还有一条路是采取初样、正样等多轮迭代的方式逐步解决这些问题。当然太复杂问题迭代方式不一定能解决。所以很多逆向设计产品，知其然不知其所以然，更容易出现质量问题。

举例：

可制造性设计（DFM）：问题非常常见，比如焊接后产品容易出问题，可能是热设计问题、可能是材料膨胀系数不一致、焊接点分布参数问题等。

器件参数漂移问题：器件温度会影响晶振频率、会影响时序快慢、会影响电阻阻值、器件PN结的电压变化等。对于有些化学特性变化的材料影响更大，比如化学侵蚀类金属氧化、电阻硫化、电解电容容值变化。

结构设计问题：传输线模型对通信接口影响很大，在高速电路分析其实质上是传输线结构问题+电路问题。高压大功率部件存在的产品，其电场磁场在空间的影响也不可低估。