提高电子元器件可靠性的探索与思考_何洁.pdf

dianzi yuanqijian yu xinxijishu 电 子 元 器 件 与 信 息 技 术82|提高电子元器件可靠性的探索与思考何洁北京航天光华电子技术有限公司，北京，100854摘要：随着社会的飞速发展，电子装置越来越趋向于复杂化，人们对电子装置的要求也越来越高。当前，可靠性高、速度快、消耗功率小和成本低等特点，已成为现代社会对电子元器件的新需要。电子元器件常指电器、仪表等设备的零部件，而电子系统一般由数量众多的电子元器件组成，通常人们通过将电子元器件进行串联来保证电子系统的稳定运行。其中，只要有一个电子元器件受到性能和环境等因素的影响发生故障，就会影响整个电子系统的运行。因此，电子系统中电子元器件的稳定性和可靠性尤为重要。关键词：元器件；可靠性；检测维护中图分类号:TN86文献标志码:ADOI:10.19772/ki.2096-4455.2023.1.019 0引言元器件一般是指器具、仪器等的部件。电子系统一般都是由许多电子元件组成，这些元件彼此相连，保证了系统的稳定运行。性能、环境等因素都会对整个电子系统产生一定的影响，所以元器件的稳定性和可靠性在电子系统中是非常关键的。1正确选择、使用元器件的重要性1.1固有可靠性元器件的固有可靠度取决于元器件制造商的水准，元器件是整个机器的重要组成部分，固有可靠性缺陷会导致元器件本质失效，因此要确保元器件的稳定工作，就必须从元器件的设计、固有可靠性选择和生产过程中的质量控制开始。从统计数据来看，元器件故障主要是由固件损耗引起的，大部分故障是因为固件不稳定，在使用时不能适应使用环境而发生故障。元器件的稳定性是影响产品使用性能的关键因素。在选用元器件时，应特别重视元器件的固有稳定性，以达到最佳效果。1.2使用可靠性使用可靠性主要依赖于元器件的分配和使用者所使用的产品。目前，元器件内在可靠性的提高和生产技术的迅速发展，使元器件的种类越来越多，其功能也变得更多样化。然而，某些不适宜的使用环境，加之使用者对其运用的认识不足，对某些应用功能和概念也不够了解，因此在实际使用中会遇到许多问题。使用者选择、采购或使用不当是造成元器件失效的一个重要因素，因此人们必须对使用的可靠性给予更多的关注1。2元器件的可靠性分析可靠性分析是通过分析和评价产品的失效原因来解决问题，提高产品的可靠性。元器件在装配使用工程中，会受到多种应力的冲击，如机械应力、电应力、热应力等。设备自身的内在可靠性与元器件的质量、结构和设计方法有关，是其可靠性的基本体现，它的综合性能取决于许多因素。元器件在应用中所显示的可靠性一般受外部因素如人为、环境的影响，一般是指元器件在作者简介：何洁，女，本科，中级工程师，研究方向：电子元器件可靠性。电 子 元 器 件 与 信 息 技 术|83电子元器件与材料产品中所呈现的状态。使用时，元器件的选用、使用过程等都会对其可靠性产生一定的影响。甚至同一种型号的元器件，因制造单位的不同，在可靠性上也会有不同的表现。元器件的不同可靠性可以从系统的工作状况中看出。由于元器件不同会对整个系统造成不同的影响，因此，在整个系统中，通常都是以现场的失效率作为计算目标。因为这一技术指标与元器件的规范不符，所以失效率的统计将超过元器件的可靠性2。要使元器件在产品中发挥作用，就必须保证其可靠性。若超过了元器件的限值，则会引起故障，使其可靠性很难得到保障。所以，对元器件的可靠性进行分析，必须从多个角度出发，了解其减少的原因，确定其参数，提高元器件的可靠性。3影响元器件使用可靠性的因素3.1设计因素设计中存在设计不合理、不到位等缺陷，使元器件在使用过程中不能满足设计要求。例如设计元器件时选材不当，造成晶体自激振荡的故障。通常在电子器件出现晶体自激振荡的时候，首先要确定是电路故障，然后再进行替换。然而，这种方法并不能很好地消除晶体自激振荡，尤其对于雷达来说，这一问题尤为突出。在实际中，由于元器件的设计不合理，造成了操作故障，要适当地改变元器件的线路，以排除设计因素的影响，确保产品的可靠性。设计不合理是根本问题，因此当无法确认其存在的问题时，元器件将会出现反复的故障，无法进入正常的工作流程。3.2人为因素人为因素是影响元器件失效的主要原因，元器件的制造、安装、测试等多个环节，每一个环节都要求人工参与，反映了元器件的操作中人为因素的影响。由于人的原因，元器件故障会在产品的制造和使用过程中出现，增加了产品的失效概率。通过元器件装配工艺的实例，对人为因素的影响进行了分析，例如，工作人员在组装元器件时，在组装完组件后，必须对系统进行调整，以保证元器件的精准度。组装完毕后，元器件不能正常工作，不能对系统设备进行操作控制，经分析后发现，操作人员未对电烙铁实施正确接地，违背了线路焊接技术规范，造成电气设备故障，无法正常工作。3.3技术因素对元器件的可靠性进行测试，以评价元器件的可靠度。通过对产品的测试，可以发现产品的质量问题，并对其实际情况和实际操作指标的差异进行分析。目前，我国元器件在各行业中的应用仍存在许多问题。影响元器件测试的技术因素包括：元器件测试周期较长，很可能会影响到产品的正常使用；由于元器件结构复杂，缺乏相应完善的测试和维修方法，使元器件的故障概率大大增加。3.4稳定因素在元器件失效分析中，稳定性因子是影响元器件制造品质的重要因素。当前，我国的元器件生产技术比较混乱，人工和机器的结合使元器件质量稳定性受到人为因素的很大影响，也有许多元器件失效是由于操作人员误操作导致的。元器件的质量问题会对元器件的稳定性造成一定的影响，无法用于实际的生产。在元器件生产中，要加强对产品的稳定性控制，保证产品的合格率，并以此为依据来保证产品的品质，使之进入稳定的工作状态。国内的元器件生产技术与国外相比有一定差距，性能参数具有一定离散性，在整机使用过程中会进一步放大对整机功能性能造成的不良影响3。3.5电应力因素电应力是影响元器件可靠性的重要原因之一。在电气设备故障中，电气应力的作用主要表现在击穿、静电、接地等方面，导致元器件受到过多的电干扰，无法达到可靠工作的要求。比如：在电子产品的制造中，严格规范了电气设备的接地，特别是零地线，以保证元器件的可靠dianzi yuanqijian yu xinxijishu 电 子 元 器 件 与 信 息 技 术84|性。在对元器件进行电源供电时，由于未考虑到接地线的安装方法，会造成电气应力损伤，使其内部结构发生损坏，而通过增加保护滤波电路的方法可以保障电子产品的可靠性。4元器件的选择4.1组件类型选择在选择部件时，需要考虑如下因素。了解组件的使用环境和多种严格的需求，然后再进行选择。选择硬件过关、使用稳定、规格标准、使用寿命长的部件。不要使用已被淘汰或将要被淘汰的部件。应优先选用通过有关部门机构认证的高质量等级的元器件。选用具有较高知名度品牌所制造的部件。应该选用可持续制造、及时交付、有各种制造途径的部件。为了理解各部件上的不同符号所表示的意义，应请对方提前提供全部的部件模型。应尽量减少使用部件的种类、规格和对应厂商，以便于采购和管理。4.2设备质量选择零件的质量和故障率有很大关系，直接关系到用户的使用体验，每个零件的合格标准都是不一样的。零件的品质等级是指在使用之前，装配在产品内部的元器件，在生产、检测、甄别等方面都有相关的标准。元器件制造商通常会为合格的元器件提供品质控制的标准，因此在不同的品质标准层面上要达到不同的品质水准。元器件品质的选取以特定的产品标准为主要依据。4.3封装的选择封装材料包括金属、陶瓷、低熔点玻璃等。金属封装的优势很多，但其体积和重量却是不可忽略的缺陷。它主要应用在晶体管和集成电路上面。陶瓷封装由于其密封性能好、散热性能好，在低温下易发生变色，所以广泛应用于高频设备及集成电路领域。玻璃封装质量轻，具有良好的密封性，但是其强度和热辐射的效果并不理想，主要应用在二极管及某些功率较小的元器件上。在恶劣的工作条件下使用的元器件、对工作或贮存期有特定要求的元器件、对可靠性有较高要求的元器件，绝对不能采用未密封的塑胶封装器件，而应选择金属、陶瓷、玻璃等封装器件。5提高元器件使用可靠性的措施5.1严格选用元器件在选用元器件时，要对其所标注的字母进行细致的理解，并对其进行验证，以保证其质量。选用者要能准确地理解元器件的名称和等级，并尽可能地优先选用通过有关机构部门质量认证和良好品牌的元器件。此外，在选用元器件时，应充分考虑产品的使用条件、使用环境及使用方法，以保证产品的规格及型号符合产品的使用要求4。5.2加强元器件的检测与筛选即使元器件装配工艺科学、产品设计合理，但其安全性、可靠性仍受到诸多因素的制约。对元器件进行筛选与测试，可以有效剔除早期失效元器件。在测试电路功能时，可采用功能测试、交流参数测试、直流参数测试，增加高温参数测试、低温参数测试、温度循环测试、电老炼测试或高温电老炼测试等方法确保器件的可靠性。同时，元器件使用方应与生产方增进沟通，使生产方了解自身使用要求及条件，增进对元器件的测试覆盖性，以确保元器件的可靠性。在电子元器件的筛选中，要注意质量控制，统筹兼顾，科学选择，简化设计，合理运用元器件的性能参数，发挥电子元器件的功能作用。在进行元器件的老化筛选时，应人为制造元器件早期工作条件，使元器件处在模拟的工作状态下，把早期失效的产品在使用前剔除，以提高产品的可靠性。检测前，应对电子元器件检测中常见问题及解决方案有一个全面的了解。要求有多种通用或专门测试仪器，针对一般性的电子设计或电子设备中使用的元器件，应运用万用表等普通仪表检测。在使用万用表进行检测时，要注意万用表的使用要求，正确地使用5。电 子 元 器 件 与 信 息 技 术|85电子元器件与材料5.3增强元器件质量体系管理在制定元器件可靠性标准时，必须做到科学合理，并要建立起责任体系，即每个单位必须为每个产品的可靠性承担起责任，以改善产品的适配性；采用相关的测试与技术确保产品的可靠性。同时，遵循有关部门“统一选用、统一采购、统一监制与验收、统一筛选与复验、统一失效分析”的“五统一”管理原则，以及开展元器件破坏性物理分析等工作，加强对元器件的使用监管，并建立工作档案和故障历史资料，以保证其使用的可靠性。5.4严格元器件生产检测设备监督管理在电子产品使用中，要加强对产品的保护，加强对其使用的监督，并对其使用状况进行详细记录，及时发现潜在的危险，并采取相应的对策。企业在生产过程中应该加强对设备的维护，着重对其使用状况进行监督检查，并对其异常状况原因进行记录和分析，为今后的维修工作提供依据。强化元器件产品质量监管，各有关部门要随时监控、处理零部件的质量问题，对使用中的设备问题进行早期发现、处理，并定期向质检部门发送设备使用状况报告。对设备进行维修时，要把因设备故障造成的元器件质量问题分析清楚，明确涉及的元器件牌号批次，对各批次的失效情况进行细致地分析记录，并以此判定某批产品的可靠性，必要时对涉及的问题元器件进行召回，以确保使用方使用的元器件的可靠性。6结语随着科学技术的进步，人们对元器件的可靠性和稳定性的要求越来越高。元器件是电子产品中的关键部件，它直接关系到整个系统的运行。如何提高产品的可靠性，一直是电子产品的应用和研发部门关注的焦点。在生产实践中，必须了解影响其可靠性的各种因素及改善措施，规范其使用，提高其使用的可靠性。文章从提高电子产品可靠性的角度，探讨了提高其可靠性的对策，并对其进行了详细的分析，以期推动我国电子产品市场的整体发展。参考文献1 宋芳芳,恩云飞,吕东亚,等.一种基于试验和理论推导的金属材料高温弹性模量的提取方法J.真空电子技术,2017(01):14-17.2 张倩.封装形式对电子元器件长期储存可靠性研究J.电子元件与材料,2017,36(06):99-104.3 陈俊光,谷专元,何春华,等.MEMS惯性器件的主要失效模式和失效机理研究J.传感器与微系统,2017,36(03):1-5+13.4 章晓文,吕红杰,何小琦,等.DC/DC电源模块可靠性评价方法研究J.微电子学,2017,47(06):872-875.5 秦冲.提升电子元器件使用可靠性的策略研究J.通信电源技术,2018,35(04):271-272.