制造商和客户都将产品的可靠性视为首要任务。因此如果我说“可靠性”是一个相对性的术语时，有人会问“为什么是相对的？”好吧，当我们考虑可靠性时，无论是与实际产品还是虚拟服务相关，用户或客户都会有一组性能期望值。以智能手机或汽车为例；制造商为产品保修设定时间和其他细节要求。如果产品在保修期内不能正常运行，制造商或授权经销商将免费修复产品问题，即使用户（客户）不希望退货或维修因为可能会很麻烦。同样，如果产品在保修范围之外发生问题，例如，一辆新车不幸发生撞车事故，那么将无法履行保修。
另一个值得注意的事实是，一个真正“完美”的产品是很难得到的。自25年前智能手机首次面世以来，产品的不断更新换代即可说明这一点。每款新型智能手机都会提供有用且吸引人的新功能，并将完美和可靠性提升到了新的高度。
What does this mean to us? Is perfect the enemy of the good?
这对我们意味着什么？完美是商品的敌人吗？
可靠性是什么
在《牛津词典》中，“可靠性”被定义为值得信赖或表现一贯良好的品质；可信赖是指系统按照预期或设计的要求完成功能。
产品的可靠性是指运行可靠性，可以定义为在指定的时间内，在一组预期的服务条件下执行其预期功能的产品。产品的设计和制造不应该是为了达到最高的可靠性，而是为了达到能够满足实际需求和期望的运行可靠性，例如目标上市时间、可接受的制造成本、总体可制造性和总拥有成本。
成本是影响因素吗?
总拥有成本覆盖了产品从采购到生产、再到可以提供可靠服务的整个生命周期。生产良率、缺陷、返工、一组产品功能和目标可靠性等因素加起来即产品总成本。
但任何公司都不会一味追求绝对的可靠性，因为可靠性是要付出成本的。图1给出了在发货前和发货后，系统成本和系统可靠性水平之间的定性关系。
图 1：可靠性与发货前成本及发货后成本的关系。
在表面贴装技术(SMT)领域，成本的评估需要考虑总拥有成本，包括:
- 每单位重量的焊料成本
- 工艺操作成本
- 组件成本
- PCB成本
- 设备资产的支出和折旧
- 生产良率和缺陷
- 返工成本（如果有）
- 产品可靠性
因此，好的产品是性能、可制造性、成本和商业条款之间权衡和平衡的结果，以提供预期的可靠性。
SMT运行对可靠性的影响
在SMT制造作业中，可靠性主要由PCB裸板、组装操作前的所有元件、组装后的所有元件、焊接互连以及可制造性因素决定。而最终系统的可靠性取决于每个因素的质量、实用性、兼容性和可靠性，以及它们之间的相互作用。
对于PCB，回流焊、波峰焊等工艺步骤前的可焊性、表面涂层的平整度、PCB内部结构完整性，及这几个工艺步骤后的PCB内部结构完整性，以及其他工艺步骤是需要关注的关键参数。特别是当PCB在高温偏移的情况下表现出的脆弱性随着PCB复杂程度（例如，更多的层数、更大的尺寸、更厚的厚度）的增加而增加。为了避免生产缺陷和/或产品故障，如焊盘坑裂，焊盘浮起，或分层，必须确保PCB内部结构完整性在高温处理后没有退化。
对于焊料互连，所选的初始焊料合金和由制造相关因素导致的焊点完整性同样重要。两者的结合决定了焊料互连的质量和可靠性。关于焊料合金，值得注意4个基本关系:
- 合金成分决定了所要求的工艺温度。
- 合金的成分构成决定了微结构，而微结构反过来又会影响产品使用寿命期间的焊点性能。
- 微结构及其演变决定了失效机制。
- 本质上劣质的合金不能提供极佳的性能，即最佳性能受合金固有性能的限制。
从SMT可靠性角度出发，选择最佳焊点材料的目标是在不要求提高工艺温度的前提下，提供合理的冶金属性和预期功能，也就是说，使工艺温度尽可能接近锡铅合金的温度。为了在现有的制造基础设施上实现这一目标，无铅成分必须采用4元合金(非掺杂元素)的冶金；过去的25年，我在各种国际活动和众多专业课程中都介绍了这一科学预测。
可制造性发挥作用的方式
可制造性是产品可靠性的关键因素吗?
答案是肯定的；可靠性和可制造性密切相关。想要拥有稳定的可制造性，应遵守以下4个基本方法：
- 足够的工艺窗口（例如，回流曲线设置）。
- 足够的材料性能范围（例如，焊膏润湿能力）。
- 工艺和材料之间的兼容性（例如，回流曲线与焊膏的特性同步）。
- 工艺控制
每个工艺步骤都必须提供足够的工艺窗口，每种所选材料都应该具有足够的性能范围。在回流步骤中尤其如此——狭窄的工艺窗口会使工艺边缘化，常常导致生产车间出现更高缺陷率和产品可靠性问题。
结束语
为确保达到可靠性，应采取全面的方法进行可靠性规划、可靠性设计、可靠性材料选择、可靠性元件选择和可靠性制造。此外利用已知的故障来源及相关的故障机理，结合实践经验，预防可能发生的故障，可以进一步提高产品的可靠性。
最终，热力学第二定律和冶金位错理论并没有改变。简而言之，黄金法则就是整合3个最佳实践方法：
- 有意识地、系统地防止可能的已知故障原因。
- 努力建立稳健的生产运营。
- 谨慎地利用科学和工程原理来处理未知问题。
个人简介
黄博士是一位国际商务女强人、国际演讲人、商务与技术顾问，她一直致力于SMT技术及无铅电子的发展，是该行业的领军人。她曾荣获多项殊荣，入选《技术女性》的国际名人堂，入选美国国家工程院，被授予R＆D-Stars-To-Watch和YWCA成就奖。她曾在洛克希德马丁公司、Sherwin Williams Co.，SCM Corp和IEM Corp.担任高级管理职位，目前是H-Technologies Group的首席执行官，负责提供业务、技术和制造解决方案。她同时担任国防部陆军研究实验室董事会评估主席、商务部出口委员会成员、国家材料与制造委员会成员、财富500强纽约证券交易所以及民间和大学委员会成员。黄女士还拥有多个国际领导职位。她发表了500多篇文章，并出版了多本书籍，并担任贸易、商业、教育和社会问题的演讲者。她获得了4个专业课程的学位，还完成了哈佛商学院执行课程和哥伦比亚大学企业管理课程。欲了解更多信息，请访问www.JennieHwang.com。
