一、可靠性設計基本概念
可靠性設計是根據可靠性要求進行優化設計的一個過程，其核心是可靠性分析與可靠性評估，通過產品可靠性要求的轉換可獲取產品可靠性設計指標，可靠性設計的目的是提高產品的固有可靠性，而製造質量控制只能使產品可靠性儘可能接近固有可靠性。
1．可靠性設計的定義
可靠性設計，是指在產品設計過程中，為滿足產品可靠性要求，將產品性能指標和可靠性指標進行綜合分析與設計的過程，目的是通過可靠性分析與可靠性評估，從產品結構、材料、工藝、使用條件等方面不斷優化可靠性設計方案，消除潛在故障模式，使設計的產品滿足預期性能要求和可靠性要求。
產品可靠性要求，包括定量和定性指標要求，它們是產品可靠性設計的依據。其中，系統裝備級的可靠性定量指標要求（基本可靠性）有平均失效間隔時間（MTBF）、平均故障間隔飛行時間（MFHBF）、可靠壽命（tr）等；元器件級的可靠性定量指標要求有：失效率（λ）、耗損壽命（twear）、貯存壽命（tstorage）。系統裝備級的定性可靠性指標要求有不允許發生致命故障、滿足制定的可靠性設計準則；元器件級的可靠性定性指標要求有滿足質量保證等級、必須消除和控制主要失效模式。
將產品可靠性要求轉換為產品可靠性設計要求，核心是將裝備可靠性指標分配給各單元和元器件，將元器件可靠性指標分解為元器件內部各物理結構的失效控制要求，使之成為在設計層面支撐可靠性分析與評估的具有可操作性的設計指標，讓產品設計師有針對性、有目標地開展可靠性定性和定量設計。
一旦產品完成了可靠性設計，也就確定了所設計產品的固有可靠性，後續製造產品所進行的工作，如：製造加工、裝配、封裝等，由於受工藝參數的離散性限至，也只能使產品的可靠性儘可能地接近固有可靠性，而不能期望其超越固有可靠性。
2．可靠性設計基本要求
1）可靠性設計指標
產品可靠性設計的首要任務是確定可靠性設計指標，即將產品可靠性要求轉換為產品可靠性設計要求，可以通過可靠性指標分配或可靠性指標分解，獲得產品的可靠性設計指標要求。
系統裝備級的可靠性設計指標，由產品可靠性指標分配獲得，即通過指標分配將整個系統的可靠性要求轉換為每個分系統、每個單元、每個元器件的可靠性要求。例如，航空電子設備的可靠性設計要求有三項：表徵連續或間斷工作××小時的工作壽命，表徵工作壽命至少應當有××小時的總工作壽命，表徵可靠性的平均失效間隔時間（MTBF）。其中，MTBF指標的分配，以f（R1，R1，…，Rn）≥R為原則，對系統可靠性進行分配，獲得n個分系統的可靠性設計指標要求；再對分系統的可靠性進行分配，獲得單元、元器件的可靠度設計指標要求，並可通過計數法進行初步可靠性預計，優化調整各單元、各元器件的可靠性指標。
電子元器件的可靠性設計指標，由產品可靠性指標分解獲得，即通過指標分解將元器件的可靠性要求轉換為內部各物理結構的退化機理和失效模式的控制要求。例如，半導體電晶體的「耗損壽命」指標，可分解為微電子晶片TDDB、Al_EM退化機理與Au-Al絲鍵合界面退化機理等多個退化機理的失效時間控制指標，產品最終耗損壽命取決於多機理競爭失效時間；再如，混合集成電路（HIC）的熱性能控制指標「所用元器件工作溫度不應超出規定的溫度上限」，可具體分解為內裝矽器件極限溫度不超過175℃、長期工作溫度按Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ級降額溫度，阻容元件極限溫度不超過125℃、長期工作溫度按Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ級降額溫度，感性元件極限溫度不超過200℃、長期工作溫度按Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ級降額溫度。
通常，電子元器件產品的可靠性要求，用失效率λ和壽命t以及環境適應性來表徵，將其可靠性設計指標要求分解並轉換為元器件可靠性設計指標。可參照四個方面的設計考慮進行可靠性指標分解：
● 元器件的主要性能參數在規定條件下隨時間的穩定程度（參數退化模型分析）；
● 元器件所能適應的環境應力範圍（溫度、機械、潮溼、鹽霧、輻照、低氣壓等環境）；
● 元器件壽命、失效率或質量等級（耗損壽命、隨機失效率、質量保證等級）；
● 必須消除或控制的主要失效模式（過應力失效、退化性失效）。
2）可靠性設計基本內容
產品可靠性設計的基本內容包括四個方面[74]：性能可靠性設計、結構可靠性設計、工藝可靠性設計和可靠性評價試驗設計。涵蓋了產品結構、材料、工藝的可靠性設計，以及考核產品可靠性滿足質量要求的篩選與評價試驗設計。
性能可靠性設計：針對產品性能參數在規定環境應力範圍隨時間變化的穩定性要求，所開展的可靠性設計內容。可以通過降低複雜度、功耗，考慮性能容錯、裕度、散熱、冗餘等措施，實施性能可靠性設計。
結構可靠性設計：針對產品各部分連接、組裝及整體結構的環境適應性和可靠性要求，所開展的結構和材料優選設計。可以通過仿真模擬和電、熱、機械等物理性能測試驗證手段，實施結構可靠性設計。
工藝可靠性設計：針對產品在製造過程中工藝參數的波動性和產品性能參數的離散性控制要求，所開展的工藝質量穩定性設計。可以通過健壯設計分析，量化控制關鍵工藝點的控制參數和範圍，實施工藝可靠性設計，有效減少工藝參數偏差對產品性能參數穩定性的影響。
可靠性評價試驗設計：針對產品設計鑑定的可靠性評價要求，設計評價試驗方案，包括對試驗應力、失效判據、樣品數量、試驗時間及測量周期的設計等。結合產品性能、結構、工藝的特點和可靠性要求，實施可靠性評價試驗設計。
3）裝備可靠性設計與分析
產品可靠性設計強調的是設計過程中的可靠性分析和可靠性評估，通過全面的可靠性分析和可靠性評估，確定所設計的產品是否滿足可靠性設計指標要求，發現薄弱環節並優化設計。標準GJB 450A—2004《裝備可靠性工作通用要求》，工作項目300系列，針對裝備產品給出了可靠性設計與分析的13個工作項目：
● 建立可靠性模型：用於定量分配、預計和評價產品的可靠性；
● 可靠性分配：將產品的可靠性定量要求分配到規定的產品層次；
● 可靠性預計：預計產品的基本可靠性和任務可靠性，評價設計方案是否滿足可靠性要求；
● 失效模式、影響及危害性分析（FMECA）：找出潛在的薄弱元器件和零部件；
● 故障樹分析（FTA）：尋找導致裝備發生某種故障事件的所有可能的潛在原因事件；
● 潛在分析：針對電路的潛在通路分析（SCA），針對液/氣管路的潛在通路分析；
● 電路容差分析（CTA）：分析電路組成部分在規定溫度範圍內的參數偏差對電路性能容錯的影響；
● 制定可靠性設計準則：根據產品的可靠性要求，制定專用的可靠性設計準則並實施；
● 元器件、零部件和原材料選擇與控制：根據產品特點，制定選擇與控制要求；
● 確定可靠性關鍵產品：基於FMECA、FTA方法，確定和控制對裝備可靠性產生影響的關鍵元器件等；
● 確定功能測試、包裝、儲存、裝卸、運輸和維修對產品可靠性的影響：通過測試與分析，評估功能測試對產品可靠性的影響及影響程度、儲存時間及儲存條件變化等給產品可靠性帶來的影響；
● 有限元分析（FEA）：當產品設計基本確定時，採用FEA方法進行機械強度、熱特性分析，發現問題；
● 耐久性分析：通過評價產品載荷應力、失效機理，對關鍵或「短板壽命」零部件進行耗損壽命分析，確定耗損故障根本原因並採取糾正措施。
4）電子元器件可靠性設計與分析
為使設計的元器件滿足規定的可靠性指標要求，需要根據電子元器件性能和結構特點，從以下六個方面考慮可靠性設計與分析工作。
（1）耐環境設計與分析。電子元器件在整機裝備的工作過程中，可能遇到溫度、機械、潮溼、電磁場、鹽霧、輻照、低氣壓等不同類型的環境應力或多種環境應力耦合的作用。不同的環境應力導致不同的失效問題，如：高溫、溫變應力及其應力耦合，導致焊點或焊接界面IMC生長、焊料蠕變疲勞退化，而機械衝擊可能導致金屬氣密封裝蓋板塌陷。設計時應預先了解所設計元器件在整機中可能遇到的環境應力類型，分析元器件在整機條件下對環境應力的響應水平，並建立應力響應模型（熱阻模型、諧響應模型等），分析其對元器件性能、可靠性的影響程度，按最壞情況採取設計對策，使元器件耐環境應力強度（破壞閾值）大於最壞情況下的應力響應水平。
（2）穩定性設計與分析。分析同類元器件產品性能參數在規定條件下隨時間變化的規律，針對元器件性能參數產生蠕變、漂移、突變、瞬時變化或間歇變化的根本原因，採取相應的設計措施，使元器件性能參數穩定在規定的範圍內。
（3）熱設計與分析。分析溫度變化對所設計元器件可靠性的影響，以及元器件工作時導致溫升的熱量來源，包括環境溫度變化、自身功耗熱量和內部多熱源熱耦合導致的溫升，針對導致元器件溫升的根本原因，通過降低功耗、熱補償等措施，選用合適的、耐熱的且熱穩定性好的封裝材料，利用熱傳導、熱對流和熱輻射技術增強散熱能力，使額定工作狀態下的元件熱點溫度、器件結溫不超過允許的溫度上限。
（4）長壽命設計與分析。分析影響元器件耗損壽命的退化機理，如：半導體器件的TDDB、EM等，液體鉭電解電容器的電解液蒸發，金屬封裝外殼腐蝕，焊點疲勞等，要採取延緩退化、延長耗損失效時間的設計措施，使元器件退化機理的失效時間大於規定的耗損壽命要求。
（5）失效模式分析與控制。收集同類元器件的失效模式，分析其失效機理，根據失效頻次排出失效模式主次順序。可以應用元器件FEMA及FTA方法，分析主要失效模式的失效機理，確定失效機理過程的長期作用應力或短時間隨機過應力及其來源，從產品設計、工藝設計、試驗設計三個層面分析發現可能導致失效的原因，提出針對性的糾正措施並驗證，使主要失效模式得到有效控制。
（6）裕度設計與分析。對元器件的工作電應力容限與安全工作區進行設計分析，使元器件的電流、電壓、功耗所限定的安全工作區邊界大於實際工作區，並根據元器件質量水平、工作狀態和可靠性要求，對額定功率的設計留有適當的裕度。結合耐環境設計與分析獲得的應力響應模型，根據元器件的熱性能、機械性能等物理性能要求，使元器件的最大額定結溫、熱點溫度大於實際工作結溫、熱點溫度，使元器件的機械強度大於實際應力載荷。根據可靠性要求和環境適應性要求，計算合適的溫度裕度和機械裕度。
3．可靠性設計與浴盆曲線
大多數電子產品（電子設備或批量電子元器件）在使用中的失效率服從浴盆曲線特徵。電子產品失效率浴盆曲線如圖1所示（實際上隨機失效階段遠大於早期失效階段或耗損失效階段）。產品可靠性設計的目的，是要解決兩方面問題：提高固有可靠性和環境適應性。
提高固有可靠性包括兩個方面：一是降低或控制隨機失效階段的失效率λ，即降低或控制浴盆曲線盆底的高度；二是延長或控制耗損壽命t，即延長或控制浴盆曲線盆底的長度（t=t2-t1）。提高環境適應性包括：提高產品耐受溫度、機械、潮溼、電磁場、鹽霧、輻照、低氣壓等環境應力的能力或強度，即增加或控制產品適應載荷應力的設計裕度。
為保證設計產品的固有可靠性和環境適應性，設計時在產品工作應力與耐受極限之間要有足夠的裕度，如半導體器件工作結溫與最高允許結溫之間的溫度裕度、混合集成電路（HIC）一階模態頻率與振動考核頻率極限2000Hz之間的機械裕度等。例如，HIC技術規範給出的工作殼溫範圍：-55～+125℃，內裝器件最高允許結溫為+175℃，Ⅲ級降額要求為+145℃，預期HIC長期工作殼溫為+70℃，若內裝器件在殼溫為+125℃時的工作結溫為155℃，則器件最高工作結溫與最高允許結溫之間的溫度裕度為20℃；若內裝器件在殼溫+70℃時的工作結溫為100℃，則器件長期工作結溫與最高允許結溫之間的溫度裕度為75℃，有效降低了器件過熱失效風險和隨機失效率。
圖1 電子產品失效率浴盆曲線
4．可靠性設計與全壽命周期
產品全壽命周期的可靠性有四個明顯的特徵。設計階段，通過可靠性設計賦予所設計產品一個固有可靠性（R0）；製造階段，形成產品可靠性（R1），通過工藝質量控制使R1儘可能接近R0；篩選階段，通過剔除缺陷產品提升批產品可靠性（R2）與質量水平，篩選過程降低了質量問題（缺陷）對失效率的貢獻，但不能提高產品耗損壽命，使R2更接近於R0；使用階段，在長期應力載荷和工作狀態下，產品使用可靠性是會隨時間下降的。電子產品可靠性設計在全壽命周期的定位如圖2所示。
圖2 電子產品可靠性設計在全壽命周期的定位
產品使用階段質量問題的歸零分析，涉及產品可靠性設計、產品製造質量控制、產品篩選應力選擇和產品使用條件保證。若退化性問題或耗損壽命失效問題突出，則通過優化可靠性設計解決；若質量缺陷導致的隨機性失效問題突出，則通過強化工藝質量穩定性控制解決；若早期失效問題突出，則通過提高篩選應力和增加篩選項目解決；若明顯的異常過應力失效問題突出，則通過使用條件保證、抑制異常衝擊來解決。
研究表明，雖然通過提高篩選應力和增加篩選項目，能夠有效降低電子元器件的失效率水平，例如，JAN軍級與JANS宇航級半導體器件的基本失效率相差兩個數量級，這是由於後者採取100%篩選並增加額外篩選項目，但需要注意的是篩選只能降低器件質量缺陷因素對失效率的貢獻，而不能降低器件耗損問題和環境應力因素對失效率的貢獻，見圖1，耗損問題對失效率和壽命的影響，只能通過可靠性設計解決。
二、可靠性設計技術發展進程
可靠性設計技術的發展，是從軍方作戰成功率的需求開始的，圍繞裝備故障的消除和維修成本的控制，從設計經驗到設計方法，再上升為標準化設計要求，即：經驗→方法→標準，從而形成標準化的可靠性設計與分析工作項目，指導人們在產品設計過程中通過可靠性設計與分析，挖掘和明確產品潛在的隱患和薄弱環節，系統性和有針對性地進行可靠性設計。
1．可靠性設計需求與發展
電子產品可靠性設計，起源於軍用電子裝備故障控制與高昂維修費用控制的需求，隨著裝備複雜程度的增加而不斷發展和系統化。
1）可靠性設計的需求
20世紀40年代至80年代，美軍航空電子設備的技術性能及複雜程度發展迅速，在研發費用和維修費用不斷攀升的同時，軍方越來越迫切地意識到故障控制與優化設計的重要性和必要性。50年代，美軍戰鬥機電子設備費用佔飛機總費用的10%～20%；60年代至70年代，佔比提高到20%～30%；此後，新一代航空電子設備費用以每年18%的速度增長，這個速度比新一代飛機費用的增長速度更快。實際上，從20世紀40年代至80年代，美軍新一代武器系統的費用平均每10年增加4倍，而配套電子設備子系統的費用平均每10年增加9倍。同時，在20世紀60年代至70年代，每年美軍電子設備的保障維修費用佔軍用電子設備採購費用的1/3以上。
在這期間，儘管發現各種元器件的可靠性以每年15%～20%的速度在提高，而複雜裝備電子系統的現場可靠性卻幾乎保持不變；同時發現隨著設備系統費用的提高，現場可靠性呈下降趨勢，如20世紀70年代，美國陸軍通信系統MTBF=10^7/費用（美元）。存在上述問題，原因主要有三個方面。
（1）雖然電子元器件的可靠性已有很大的提高（如微電子器件），但電子設備複雜程度提高的速度更快，設備有了更多的功能和更高的性能，數量越來越多的元器件使電子設備基本可靠性下降，以至於將元器件可靠性增長的部分抵消了。
（2）設備系統中元器件數量的激增，凸顯元器件選用不當或承受過應力的可靠性問題，如溫度裕度不足，使元器件固有可靠性的基本失效率增大並使耗損壽命縮短。
（3）新型元器件的研發和採用，快速提升了設備性能和功能，但新材料、新工藝導致的失效問題，需要有一個解決過程。
因此，由於電子設備複雜性不斷提高、元器件選用不當和承受過應力，導致設備基本可靠性下降，維修成本飆升，迫使人們在設備研發過程中重視可靠性設計，並在設備最優性能與可靠性之間進行權衡。
2）可靠性設計技術的發展
從裝備可靠性工程和相關可靠性技術標準的頒布，可以看出可靠性設計技術方法在工程應用中得到不斷進步和發展。
國外可靠性工程技術及可靠性設計相關標準的發展進程如下。
（1）1939年，美國航空委員會，出版《適航性統計學注釋》，首次提出飛機故障率不應超過10^-5次/h的指標，是最早的飛機安全性和可靠性定量指標。
（2）二戰期間，德國專家R.Lusser參與V-1火箭設計，將火箭系統可靠度看成各子系統的可靠度乘積，首次定量計算複雜系統可靠性問題，最早將概率論用於系統的可靠性設計。
（3）1942—1946年，美國電子管研究委員會，針對電子管失效問題，組織進行產品失效分析，設計改進新材料和新工藝。
（4）1952年，美國國防部（DoD），成立「電子設備可靠性諮詢委員會」（Advisory Group on Reliability of Electronic Equipment, AGREE），制訂可靠性發展計劃，並在1957年發表了著名的《電子設備可靠性報告》，提出了一套完整的產品可靠性評估理論和方法。
（5）1962年，美國國防部，頒布標準MIL-HDBK-217《電子設備可靠性預計》，1995年將217F修訂後不再升級，1999年由美國國防部可靠性分析中心（RAC，現更名為RIAC）發布了配套PRISM軟體工具的217PlusTM，用於可靠性設計方案優選。
（6）1965年，美國國防部，頒布標準MIL-STD-785《系統與設備的可靠性大綱要求》，1980年修訂為MIL-STD-785B，為系統和設備在研製、生產期間的可靠性工作提出一般性要求和指定工作項目。
（7）1978年，美國國防部，頒布標準MIL-HDBK-251《電子設備可靠性熱設計手冊》，為軍用電子設備熱設計、熱可靠性分析與鑑定提供了方法和基本理論。
（8）1984年，美國國防部，頒布標準MIL-HDBK-338《電子設備可靠性設計手冊》，1998年修訂為MIL-HDBK-338B[91]，為軍用系統和設備在研製與生產階段的可靠性設計與評價提出了通用要求和工作項目。
（9）1992年，國際電子工業聯接協會（IPC），頒布了IPC-SM-785《表面貼裝焊接連接加速可靠性測試指南》，給出了表面焊點熱疲勞退化壽命評估經驗模型；1996年，頒布了IPC-D-279《可靠的外部貼裝技術印製電路板組件設計指南》[93]，提供了板級組件標貼組裝的可靠性設計方法和程序；2013年，修訂發布IPC-7095C《BGA設計及組裝工藝的實施》，給出了BGA可靠性設計的程序。
（10）1998年，電氣和電子工程師協會（IEEE），頒布標準IEEE Std 1413《電子系統和設備可靠性預計和評估IEEE標準方法》，給可靠性預測提供了一個框架；2002年頒布標準IEEE Std 1413.1TM《基於IEEE 1413TM的可靠性預計和使用導則》，提出了基於應力損傷模型的可靠性評估方法，為電子元器件、組件、子系統的可靠性預計提供了全面可操作的方法。
（11）1998年，DoD方取消了MIL-STD-785B，參考應用行業標準SAE JA1000（1998）《可靠性大綱標準》[85]和IEEE 1332—1998《電子系統和設備開發與生產的IEEE標準可靠性大綱》[86]。
（12）2004年，固體技術協會（JEDEC），頒布標準JEP148《基於失效物理的風險和能力評估的半導體器件可靠性鑑定》，2014年修訂為JEP148B，提出了基於失效物理（PoF）的可靠性鑑定。
（13）2005—2008年，DoD基於SAE JA1000和IEEE1332的目標，出版了《實現可靠性、可用性和維修性（RAM）指南》；該指南沒有明確為實現每個目標應開展的可靠性活動，因此DoD與工業界合作，制定了標準GEIA-STD-0009（2008）《系統設計、研製和製造可靠性大綱標準》[84]，該標準圍繞載荷應力、失效機理、失效模式，將可靠性設計工作系統化，為可靠性方案規劃提供實踐的標準。
（14）2008—2016年，美國國家標準學會（ANSI）/國際貿易協會組織（VITA），頒布了ANSI/VITA51系列標準，包括：ANSI/VITA51.0—2008（R2012）《可靠性預計》[94]、ANSI/VITA51.1—2008（R2013）《用於MIL-HDBK-217可靠性預計的子規範》[95]、ANSI/VITA51.2—2016《基於失效物理的可靠性預計》、ANSI/VITA51.3—2010（R2016）《支持可靠性預計的鑑定條件和環境應力篩選》，提供了板級、封裝級、元器件級失效物理（PoF）方法的標準流程，有效支撐了電子產品的可靠性設計和評估。
國內可靠性工程技術及可靠性設計相關標準的發展進程如下。
（1）1955年，中國在廣州成立亞熱帶電信器材試驗站（工業和信息化部電子第五研究所的前身），與蘇聯專家共同研究裝備在熱帶環境條件下的適應性。
（2）1960年，中國引進可靠性理念和技術，在電子行業、宇航領域初步應用。
（3）1970年，發展「七專」（專人、專機、專料、專批、專檢、專技、專線）質量控制技術，生產「七專」元器件產品，為了保證軍用元器件質量，在20世紀70年代末和80年代初制訂了軍用元器件「七專」技術條件，但「七專」產品成本高、批量小。
（4）1980年，頒布GJB/Z 299《電子設備可靠性預計手冊》，使我國電子設備可靠性工作由定性研究轉入定量研究。
（5）1990年，頒布GJB 813—90《可靠性模型的建立和可靠性預計》，提供了建立電子設備和系統的基本可靠性模型和任務可靠性模型並進行可靠性預計的程序方法。
（6）1992年，頒布GJB/Z 27—1922《電子設備可靠性熱設計手冊》（MIL251翻譯裁減）；提供電子設備熱設計、熱可靠性分析與鑑定的方法。
（7）1993年，頒布GJB/Z 35—1993《元器件降額準則》，規定了元器件在不同應用情況下應降額參數及其量值。
（8）1994年，頒布SJ 20454—1994《電子設備可靠性設計方法指南》（MIL338翻譯裁減），提供電子設備在研製與生產階段的可靠性設計與評價、試驗、費用分析的通用要求。
（9）1998年，頒布GJB/Z 108—1998《電子設備非工作狀態可靠性預計手冊》；2006年，修訂發布GJB/Z 108A版。
（10）2004年，修訂頒布GJB 450A—2004《裝備可靠性工作通用要求》，規定了裝備壽命周期內開展可靠性工作的一般要求和工作項目，提出了「可靠性設計與分析」（工作項目300系列）。
（11）2009年，修訂頒布GJB 1909A《裝備可靠性維修性保障性要求論證》，規定了裝備可靠性維修性保障性（RMS）要求和內容以及需要確定的原則、程序和方法。
2．可靠性設計技術體系及相關標準
1）可靠性設計技術體系
根據GJB 1909關於裝備可靠性的定性要求和定量要求，以及GJB 450、GJB 20454關於裝備和電子設備可靠性設計工作項目的要求，歸納總結電子產品可靠性設計技術體系框圖如圖3所示。
圖3 電子產品可靠性設計技術體系框圖
電子產品可靠性設計技術體系，由可靠性定性設計技術和可靠性定量設計技術兩部分構成。其中可靠性定性設計是針對不易用定量指標描述產品可靠性要求的設計技術，如主要故障模式/失效模式控制技術、質量等級保證技術等，但可以用定量計算的手段解決定性設計的問題，例如，通過故障樹分析頂事件發生的概率確定主要故障模式或薄弱環節；可靠性定量設計是針對產品可靠性定量指標要求的設計技術，如失效率控制設計技術、耐久性保證設計技術、極限與裕度設計技術等，目的是保證產品的固有可靠性滿足失效率和壽命指標要求。
在可靠性定性設計技術中，可靠性定性設計指標確定技術，由產品可靠性定性要求分析、壽命剖面分析、任務剖面分析等關鍵技術要素組成，目的是確定設計需要控制的主要失效模式；同樣，在可靠性定量設計技術中，可靠性定量設計指標確定技術，由產品可靠性定量要求分析、壽命剖面分析、任務剖面分析等關鍵技術要素組成，目的是確定設計需要達到的各項可靠性量化指標，如通過產品失效率分配確定各部件失效率控制指標，通過產品壽命要求和耐久性要求分析確定各關鍵部件的退化壽命指標，通過產品性能極限要求分析確定各關鍵部件的極限裕度指標，最終形成產品的專用可靠性設計指標。
2）可靠性設計相關標準
電子產品可靠性設計相關標準見表1，覆蓋與產品設計階段的可靠性設計方法、可靠性設計指標、可靠性預計方法、可靠性評估方法、潛在薄弱環節分析、設計評審和驗證方法等相關的標準。
表1 電子產品可靠性設計相關標準