提升電路中元器件的使用可靠性的探討

江蘇省泰州引江河管理處 張勁軍

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提升電路中元器件的使用可靠性的探討

江蘇省泰州引江河管理處 張勁軍

【摘要】電子元器是電路系統(tǒng)的基礎部分，為保證電子元器件以及整機系統(tǒng)之間的有效配合，需要確保其使用的可靠性。隨著技術的進步，電子設備的使用環(huán)境也越來越復雜，對電子元器件可靠性也提出了更為嚴格的要求。為此文簡要介紹了電路中元器件可靠性的影響因素，并探討了確保元器件使用可靠性的相關措施。

【關鍵詞】電路；元器件；可靠性；原因；措施

1 引言

電子設備通常是由不同電子元器件所組成的，在設備設計環(huán)節(jié)，通過分析元器件的串聯(lián)模型，才可以實現(xiàn)系統(tǒng)功能運行正常。對大多數(shù)的元器件廠商來說，使用可靠性可以說是最為基礎的要求［1］。任何電子元器件功能的喪失，都會影響的系統(tǒng)功能。因此為確保系統(tǒng)功能正常，需要強化設計人員對于元器件可靠性的重視程度，進行合理科學的使用，不斷提高元器件可靠性，從而確保整機運行。

2 電子元器件的失效原因分析

2.1 設計問題

通過統(tǒng)計分析工作元器件的失效數(shù)據(jù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)元器件的失效一方面是元器件自身質(zhì)量問題，另一方面是因為整機的電路元器件設計不夠科學而誘發(fā)的。通過對我國的戰(zhàn)術雷達以及電視機等產(chǎn)品進行現(xiàn)場故障分析發(fā)現(xiàn)設計不科學引發(fā)的故障最為常見［2］。這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)表明要想改善產(chǎn)品可靠性，一個重要的步驟就是要做好產(chǎn)品設計工作。

2.2 各種人為因素

有的人不會使用元器件，讓這樣的人去負責使用元器件，很可能會用壞元器件。這個問題在實際生活當中可以說也是非常常見的。在制造元器件、運輸元器件還有使用元器件的時候，各個環(huán)節(jié)發(fā)生事故都可能元器件沒法用。比如在安裝元器件的時候，第一次插上后能夠正常顯示［3］，但是第二次插上就不能正常顯示了，機器也沒法正常工作。之所以出現(xiàn)這方面的問題，一個非常重要的原因就是烙鐵接地不好，這樣一來就違反了焊接標準，靜電擊穿元器件，元器件自然不可能再正常工作。

2.3 其它因素

統(tǒng)計顯示因電應力問題導致的失效也較為常見。比較常見的原因包括示波器探頭、接地不良、反沖電動勢、浪涌、二次擊穿以及靜電等。比如很多單位供電時采取接零保護，也就是零線同地線連接［4］，這是符合日常家庭用電規(guī)范的。不過對各種CMOS器件及一般的元器件來說，在設計、生產(chǎn)及調(diào)試環(huán)節(jié)，都需要改成接地保護，也就是需要分開零線。但很多單位對這一問題缺乏相應的重視，導致元器件失效甚至產(chǎn)品報廢。

3 提高電子元器件使用可靠性的幾點建議

3.1 盡量采用經(jīng)過元器件質(zhì)量認定，并經(jīng)過實際證明質(zhì)量好、可靠性高、定點生產(chǎn)的成熟與通用的元器件

在購買元器件的時候，需要好好考慮下其用處，需要使用什么類型的元器件，以確定需要購買的元器件種類及型號。元器件選擇主要考慮下列因素：第一，元器件生產(chǎn)廠商方面，需要考慮生產(chǎn)質(zhì)量、采購的具體需求還有配套的售后服務。第二，元器件使用的時候，需要派人專門分析元器件的大小、安裝質(zhì)量以及開關使用需要注意的事項，分析功率是高還是低，并且向人打聽怎么樣去控制腐蝕。第三，分析可靠性的影響因素，比如設計是不是成熟、供應商的資質(zhì)還有元器件的結(jié)構、材料以及工藝狀況等［5］。第四，分析元器件質(zhì)量控制狀況。第五，在確定元器件的使用性能時應當綜合分析各種參數(shù)有可能出現(xiàn)的影響，還要研究下標準化安裝方面的要求。

3.2 為了降低元器件現(xiàn)場使用的失效率，對元器件的使用實行降額（包括電流、電壓和功率）及降溫的辦法

降額設計的主要目的是確保元器件工作的時候承受應力低于元器額定值，這樣有利于減少故障率，能夠保證元器件可靠。不管是電子產(chǎn)品還是常用的各種機械產(chǎn)品，在設計環(huán)節(jié)往往都免不了要降額。因為電子產(chǎn)品對溫度等方面的影響因素更加敏感，所以降額設計格外重要，是可靠性設計當中的內(nèi)容［6］。要器件不同，使用的降額方法往往也有著非常大的區(qū)別。電阻器降額的原理是降低功率比，電容器的原理則是降低電壓，半導體器件則不得不首先保證功耗。數(shù)字電路要降低溫度還有電負荷從而降額，線性電路以及半導體存儲器同樣需要控制附近的環(huán)境溫度。不過需要注意的是，降額設計需要把握降額的等級，一味追求降額也無明顯的利好，反而會導致元器件特性出現(xiàn)改變，使用的元器件數(shù)量反而會增多，容易發(fā)生找不到合適元器件的問題，影響到備的正常用。好比說電子管電壓等都不能使勁減額，要不然的話會縮短電子管使用壽命。對微波磁控管而言尤為顯著，一方面會影響到使用壽命，甚至還容易導致燈絲欠熱出現(xiàn)跳火問題，無法正常工作，使得繼電器無法吸合導致接點抖動。部分元器件在減額一定程度之后也無法達到預期效果。

3.3 在保證電路功能的前提下，應按以下要求來選擇元器件

第一，要鼓勵購買數(shù)字電路，而不是圖便宜去買模擬電路。在買數(shù)字電路的時候，也要盡可能去買集成度非常高的電路，而不是買那些集成度非常低的便宜電路。要最大限度選擇密封的器件，最大限度使用功耗比較低的元器件。第二，要在購買使用之前先統(tǒng)計下使用的功率還有頻率等因素，然后去訂購合適的器件，要最大限度購買優(yōu)質(zhì)的、硅半導體材料制造的器件，避免選擇使用鍺半導體器件。第三，如果設備的使用環(huán)境非?？量蹋⑶覍τ趦Υ娌牧系囊笠脖容^高，那么就定不能使用封裝不夠嚴實的結(jié)構，這種器件應當在地面上比較固定的環(huán)境當中使用，而是需要選擇使用陶瓷或者是金屬封裝的器件。第四，盡可能選擇使用高可靠器件。第五，最大限度使用那些無源的器件，而不是使用有源的器件。第六，盡可能避免使用電位器，如有必須需要選擇合成實芯或者是線繞電位器，在結(jié)束調(diào)機結(jié)束之后密封。第七，根據(jù)各種參數(shù)來確定什么電容器合適。最好選擇鋁電解，在使用的時候需要做好工作人員的培訓。第八，根據(jù)溫度、阻值、功率、噪聲還有電壓等選擇電阻器，不能用RT電阻器，而要使用IU電阻器。3.4正確選擇安裝工藝方法

例如印制板配合孔以及元器件安裝孔的結(jié)構尺寸需要合理設計，避免因工藝設計或者是結(jié)構設計方面的問題加大元器件的內(nèi)應力，使得元器件過早失效。同時需要重視元器件的可靠性研究，撰寫元器件安全使用南或者是詳細規(guī)范，指定元器件的優(yōu)選目錄。此外要根據(jù)不同類型電子設備各自的可靠性要求以及應用環(huán)境，來確定設備需要的元器件質(zhì)量水平，擬定元器件的選擇清單。在使用的時候需要根據(jù)產(chǎn)品實際要求，來對元器件的選擇目錄進行動態(tài)理。這樣一來，就能夠不斷加強設計人員對于元器件可靠性的重視程度。最后重視元器件檢驗以及篩選工作，從頭上避免不合格的元器件。通過嘗試元器件的極限應力試驗，來改善元器件的應用可靠

性。在極限溫度以及機械應力條件下，進行元器件的試驗以及分析，從而發(fā)現(xiàn)元器件的工藝、設計還有結(jié)構方面的缺陷。為了確保元器件能夠滿足系統(tǒng)使用環(huán)境要求，需要提供直接數(shù)據(jù)的參考。

4 結(jié)束語

綜上所述，電子元器件是設備系統(tǒng)當中的基礎組成部分，其是否可靠對電子設備的整體運行有直接影響，因此，在選擇電子元器件時，需要確保元器件自身的可靠性較強，并且可以滿足設備系統(tǒng)的相關指標要求，才可以保證設備穩(wěn)定正常運轉(zhuǎn)。

參考文獻

［1］溫培和.常用電子元器件的性能分析［J］.價值工程，2015，30（36）﹕123-125.

［2］黃蘇萍.電子元器件可靠性與檢測篩選［J］.中國新技術新產(chǎn)品，2014，12（4）﹕236-239.

［3］于迎.提高電子元器件使用可靠性的方法［J］.環(huán)境技術，2014，10（4）﹕301-302.

［4］呂俊霞，宣峰.電子器件的可靠性分析［J］.潔凈與空調(diào)技術，2014，5（1）﹕356-358.

［5］楊丹，恩云飛，黃云.電子元器件的貯存可靠性及評價技術［J］.電子元件與材料，2015，11（7）﹕99-101.

［6］徐延林，馬峰，黃能斌，等.電子工業(yè)靜電防護技術［M］.西安﹕陜西科學技術出版社，2014﹕159-161.