电子元器件的可靠性分析

张 宇

（黑龙江职业学院（黑龙江省经济管理干部学院），黑龙江 哈尔滨 150070）

在实施一类设备电路系统的规划设计时，所有的电子元器件通过相互连接来构成一个有机的整体，确保电路可以稳定工作，保证其构成的电子装置和设备能够正常地发挥其功能。运行过程的可靠程度属于所有电子元器件装置工作的关键以及基础。对电路的整体系统来讲，假如其中某个电子元器件无法正常发挥其功能，这时就会造成系统全面处于瘫痪的状态。因此相关电路系统的规划设计人员需要对于电子元器件工作过程的可靠性指标予以高度的重视，随后借助科学合理的选择及设计过程，提升电子元器件使用过程中的可靠性和稳定性，确保电路系统的整体功能得到正常发挥，有益于电子系统整体的稳定和工作的安全。

1 电子元器件单元简述

通常电子系统的元器件单元总体上能够分成电子元件以及电子器件这两大类范畴，电子器件通常指的是由半导体相关材料制造出来的基础型的电子相关元件单元（比如二极管、晶体管和各种规模的集成电路系统等）。此类元件可以划分成无源的器件（比如二极管装置）、有源的器件（例如晶体管和集成电路系统等）这两大种类。无源类型的器件只需通过输入信号提供的电能来进行相应的工作，无需外加电源来给相应的器件提供电能；有源类型的器件则需要有专门为其提供相应电能的电源装置才可以进行相应的操作。伴随着当今时代电子领域的新技术与新工艺的持续进步，一些电子元件和电子器件之间的区别已经很难来进行划分，而且很多现代化的电子元器件已经不再是单纯的硬件设备系统了，比如单片机与单片机系统已经是一类基于相应的软件系统的硬件芯片单元。二极管如图1所示。

图1 二极管

2 电子元器件发生失效情况的主要原因

2.1 设计缺陷方面的原因

2.1.1 元器件单元的等级选取不合适

如果电路在规划设计的过程中没能充分分析元器件单元在实际工作中的状态；或者由于成本方面的制约，在元器件定型的过程中采用了低等级的产品，这样的产品在相对恶劣的使用环境下非常容易造成元器件出现失效的情况。

2.1.2 元器件的相关参数选取不适当

如果电路在规划设计的过程中没有根据电路实际情况来选取元器件。比如采用电容来进行电源的滤波操作，某些设计人员错误地认为电容元器件的耐压值小于等于电源的电压就能满足系统的需要。集成电路如图2所示。

图2 集成电路

2.2 元器件本身品质方面的缺陷

（1）元器件的供应商缺少相应的生产资质，在生产相关元器件的过程中，品质不达标。

（2）元器件的供应商在相关产品加工制造的时候有关品质把控环节出现了问题，造成相应的电子元器件产品质量不合格。

2.3 产品制程中的相关问题

2.3.1 投入使用前没能针对元器件实施适当的预处理操作

某些电子元器件在实际投入应用前必须实施相关的预处理操作，随后才可以完全投入实际使用过程，很多相关设计人员会忽视该步骤。

2.3.2 安装过程问题出现的元器件损伤

电子元器件单元在其安装过程中，有可能伴随应力的产生。为此如果安装的过程中操作方式不合理，伴随出现的各类应力就可能对相应的电子元器件带来不必要的损伤。安装的时候也有可能给元器件单元带来碰撞方面的损伤，因此选取科学合理的安装方法对于电子元件使用过程的可靠性非常重要。

2.4 存放环境的因素

用于电子元器件产品存放的场所不符合相关的要求和规定，例如温度、湿度等指标不适宜长期存放电子元器件。

2.5 运输过程的因素

在电子元器件产品运输的途中，缺少适当的防护方法，导致其在运输过程中出现碰撞情况，甚至造成损坏。

2.6 电应力方面的因素

主要问题即为元器件的接触不良、带电插拔、静电产生等因素。多数电路系统中的相关保护方式均为接零，也就是说连接地线与零线，这样就能符合其实际运行的标准。不过针对电子元器件来讲，电路系统在规划设计的过程中进行安装测试的情况下，需要实施接地保护操作，也就是将零线与地线分离。不过在实际的执行过程中，某些操作人员没有重视相关问题，使得该电子元器件发生失效的情况。晶体管如图3所示。

图3 晶体管

3 电子元器件实际应用可靠程度提升的办法

3.1 科学选取及应用相关的电子元器件

3.1.1 产品封装模式的选取

基于相关元器件使用条件来科学选取电子元器件单元的封装模式。例如金属封装、陶瓷封装或者塑料封装等模式。

3.1.2 产品质量等级的合理选取

电子元器件在选型时需要仔细查阅相应的元器件使用手册，各种元器件名字以及表面的字母都体现了其相应的含义，能够概括出相应元器件的基本特征和功能，还可能标注了其使用的条件与品质等级等层面的信息。因此设计人员必须对相应的元件质量及命名含义做到清晰的认知，熟练识别相应的品质标识，尽量选取具有一定生产能力的厂家提供的产品。

3.2 电子元器件工作负荷的研究

3.2.1 电子元器件的降额设计研究

在通常状况下，电子元器件相关工程技术人员发现电子元器件在持续处于满负荷工作状态下极易降低最大安全使用寿命。基于此，为了能够最大限度地发挥电子元器件的全部功能，电子元器件相关工程技术人员在电子元器件正常使用过程中，需要针对电子器件自身进行降额，最大限度地降低负荷。在电子元器件选用的过程中，必须参照电子器件使用说明书中的相关技术参数进行合理选择。电容如图4所示。

图4 电容

3.2.2 电子元器件的抗震设计研究

电子元器件相关工程技术人员在进行电子元器件的选择过程中，首先需要考虑的就是电子元器件抗震能力。因为通常状况下在电子元器件的运输过程中有可能出现振动，因此电子元器件相关工程技术人员需要完全避免或者最大限度地降低振动环境条件对于电子元器件影响的各种解决方案，进而确保电子元器件在正常工作中的重要性能，比如把小线圈用胶水固定等措施。

3.3 特殊种类电子电路的保护研究

电子元器件相关工程技术人员在有关电子电路的选择层面上，完全能够使用集成电子电路将传统的独立电子元器件进行替换，但是前提条件是必须最大限度地确保整个电子电路的基本功能可以正常实现。但是在特殊电子电路集成系统中及电子元器件成本非常高的高端电子电路系统中，电子元器件相关工程技术人员必须基于具体情况以及相关行业法规及技术标准做好各种保护措施，尤其是针对极易发热的电子元器件，必须做好散热处理，才能够不影响正常功能的使用。

3.4 电子元器件的安装方法

电子元器件相关工程技术人员在确定选择使用哪种安装方式的过程中，首先必须重点关注的是该方法能否合理且行之有效。比如：电子电路板的安装、电子元器件的外形尺寸大小等，这些不确定因素均有可能会影响到电子元器件的正常使用，因此电子元器件相关工程技术人员必须高度关注并且需要完全防止此类安全隐患的出现，确保电子元器件设计的结构科学合理，安装工作必须基于正确步骤进行，不能影响电子元器件的正常使用，最大限度地提升电子元器件的工作效率。

3.5 电子元器件的检测方法与筛选方法研究

3.5.1 电子元器件的常规检测方法

电子元器件在批量投入使用以前，电子元器件相关工程技术人员必须针对其小批量生产进行全方位的检测及挑选，这是一个非常关键的技术环节。尽管电子元器件相关工程技术人员在通常状况下都是经过合理设计及科学检测工作安装以后，在最大限度地确保这些基本技术要求的前提条件下，电子元器件还是非常有可能因为自身品质不合格导致发生各种安全隐患。在通常条件下电子元器件的检测内容指的是针对各种类型电子性能重要参数信息及各种主要功能的全面检测，检测方法电子元器件相关工程技术人员在一般情况下都会参照电子元器件的参数配置表及其生产厂家的技术要求进行检测。

3.5.2 电子元器件的合理选择

电子元器件的合理选择在通常状况下指的是电子元器件相关工程技术人员针对电子元器件施加各种不同数值的载荷，进而确保具有质量缺陷的电子元器件能够完全暴露其缺陷并且将这种残次品进行剔除处理。在通常状况下电子元器件相关工程技术人员经常使用的筛选措施有温度筛选法及老化筛选法等。

3.6 对于电子元器件的全生命周期生产过程进行严格的监督及管理

在一般情况下电子元器件产品质量的优劣对于整个电子电路控制系统具有决定性影响，因此在通常状况下电子元器件相关工程技术人员必须针对电子元器件的整个全生命周期生产进程持续实施质量监控，必须最大限度地降低质量不合格产品的出厂率。电子元器件相关工程技术人员可以应用下述两种解决方案进行供应商的管控。

3.6.1 供应商管控

电子元器件相关工程技术人员必须针对电子元器件的供应商实施全方位的认证与分类管控，必须具有“CCC”中国强制标准认证并且完全符合相关行业法规及技术标准要求的制造厂商才能够允许作为电子元器件的合格供应商。

3.6.2 供应商选择

电子元器件相关工程技术人员必须针对同一类型电子元器件进行多个供应商的合理选择，根据相关法规及技术标准电子元器件相关工程技术人员必须选择品质优良的电子元器件进行批量采购，这种操作能够为各个品牌的供应商之间形成良性竞争意识，进而最大限度地提升电子元器件的品质及合格率。

4 结束语

综上所述，在通常状况下电子元器件相关工程技术人员在设计电路设备系统的过程中，电子元器件作为整个电子电路集成系统最为关键的零部件，其使用可靠性对于整个电子电路集成系统是否能够长期安全稳定工作、以及是否能够发挥其最大额定工作效率具有非常大的影响。基于此，电子元器件相关工程技术人员在使用电子元器件的过程中，首先就需要清楚掌握该零件的安全可靠性，保证其完全符合有关装置及其电子集成系统使用的技术标准要求，进而最大限度地确保整个电子电路系统的安全稳定性。