電路設計中電子元器件的使用可靠性分析

陳嘉豪

（廣州海格通信集團股份有限公司，廣東 廣州 510663）

在進行電路設計的過程中，各個電子元器件經過連接串通，能讓電路正常運行，使電子設備可以正常使用。使用可靠性是大多數的電子元器件的工作的核心和基礎條件。對于整個電路系統來說，若有一個電子元器件不能正常使用，就會造成整個系統癱瘓。所以，相關設計人員應該要重視電子元器件的使用可靠性，然后通過合理選擇和科學設計，提高電子元器件的使用可靠性，只有這樣才能保證電路系統功能的正常發揮，才有利于整個系統的穩定。

電子元器件大致可分為電子元件、電子器件兩大類，后者主要指由半導體材料制成的基礎類電子產品（如二極管、晶體管、場效應晶體管、集成電路等）。半導體器件也分無源器件（如二極管）、有源器件（如晶體管、集成電路等）兩種類型。無源器件只消耗輸入信號的電能，不需要給器件提供電源即可工作；而有源器件需耍專門給器件提供合適的電源才能正常工作。隨著電子新技術、新材料和新工藝的不斷涌現，有些元件與器件的區分已很難界定，并且許多現代電元器件已不再是純硬件了，例如單片機和單片系統均為基于軟件的芯片。表1將展示有關集成電路和分立器件的產品。

表1 分立器件和集成電路

1 電子元器件失效原因

1.1 設計原因

（1）器件等級選用不當。設計時未充分考慮元器件在實際電路中工作的情況；或出于成本的考慮，在選擇器件時選用等級較低的器件，在惡劣條件下容易導致元器件失效。

（2）器件參數選用不當。設計時未按實際電路參數要求選用元器件。如選用電容進行電源濾波，部分設計人員認為電容耐壓值只需小于等于電源電壓即可。

1.2 元器件自身質量問題

（1）元器件的生產廠商不具備相應的資格，在加工產品時，質量不過關。

（2）元器件的生產廠商產品生產加工過程控制出現問題，導致電子元器件不合格。

1.3 制程問題

（1）使用之前沒有對元器件進行預處理；有一些元器件在投入使用之前要進行相關處理，之后才能完全使用，很多人員忽視這個環節。

（2）安裝方式不正確帶來損傷；電子元器件的安裝過程之中，會產生各種應力。安裝過程安裝方式不正確，產生的應力就容易損傷電子元器件。同時安裝過程也有機會對元器件造成碰撞損傷，選擇正確的安裝方式對器件可靠使用至關重要。

1.4 倉儲環境原因

進行元器件儲存的地方不滿足要求，溫度濕度等方面不合長期放置元器件。

1.5 運輸原因

在運輸過程中，沒有采取相應的防護措施，在運輸途中發生碰撞，導致損壞。

1.6 其他電應力原因

主要產生的問題是接觸不良、非法帶電插拔、靜電原因等。其實很多的電路系統的保護都是經過接零，就是連接地線和零線，這樣操作也是滿足相應運行標準的。但是，對于電子元器件而言，在電路設計中進行安裝測試時，必須要進行接地保護，即分開零線和地線。然而在實際操作中，相關人員沒有特別重視這個問題，造成電子元器件失效。

導致電子元器件失效的原因還有很多，具體情況需要具體分析，進行分析時有需要遵循的步驟，具體如圖1所示。

2 電子元器件的使用可靠性提高策略

2.1 合理選擇和使用電子元器件

2.1.1 封裝結構選擇

根據使用環境條件合理選擇電子元器件的封裝結構。如金屬封裝、陶瓷封裝、塑料封裝[1]，使用者應根據需要合理選擇。

2.1.2 質量等級選擇

電子元器件在選用時應當詳細查閱器件手冊，不同的器件名字和表面的字母都代表不同的含義，簡要概括為器件的基本內容，并且還標注相關使用條件和質量方面的內容。要對相關器件的質量和命名含義有清楚的認識，認識相關品質標志，選擇有一定成熟條件的廠家生產的商品。

2.1.3 考慮生產制程

選擇時的依據還包括器件的環境適用條件和使用操作步驟等因素，因時制宜、因地制宜地選擇合適器件。

2.2 控制電子元器件的工作承載負荷

2.2.1 降額設計

通過相關調查，我們發現電子元器件處于滿負荷狀態下時容易降低使用壽命。所以，為了能正常發揮電子元器件的相應功能，在電子元器件使用過程中，要對器件本身進行降額，減少負荷。在器件選用時要參照器件說明書的相關參數進行合理選擇。

2.2.2 抗震設計

在選用電子元器件時，還要考慮電子元器件抗震能力。在電子產品的運輸等過程中會產生振動，必須采取防止或減少振動環境條件對電子產品影響的各種方法，以保證電子產品在工作中的性能，如將小線圈用膠水固定等。

2.3 特殊電路保護

在相關電路選擇問題上，可以運用集成電路來替代傳統的分立器件[2]，前提是要保證電路的功能可以正常發揮。在特殊的電路系統中以及電子元器件成本較高的電路之中，要根據具體情況和相關標準做好保護措施，對于容易發熱的器件，要做好散熱處理，才能不影響使用。

2.4 安裝工作

在選擇運用哪種安裝的方法時，要考慮該方法是否合理有效。例如電路板的安裝、器件尺寸大小等，這些因素都是有可能會影響到器件正常使用的，所以要注意避免這些問題，保證設計結構的合理性、安裝工作要按正確步驟進行，不要影響器件使用，提高工作效率。

2.5 檢測與篩選

2.5.1 電子元器件檢測

電子元器件投入使用之前，要進行檢測選擇，這是非常重要的環節。就算是經過科學的設計、正確步驟安裝之后，保證這些基本內容的前提下，還是可能會因為器件本身質量不過關導致出現問題。電子元器件檢測內容包括對各種電性能參數和功能檢測，一般參照電子元器件的規格書或與生產廠家約定的條件進行。

2.5.2 電子元器件篩選

所謂篩選就是對電子元器件施加應力，使有缺陷的元器件暴露其缺陷并將其剔除處理。常用的篩選方法有溫度篩選、老化篩選等。

2.6 監督管理電子元器件的生產

我們知道電子元器件的質量好壞是有很大影響的，所以要對器件的生產過程進行質量監督，減少質量不過關產品的生產。可以采取的方法有兩種。

（1）對器件供應商進行認證及分類管理，符合要求的生產廠商才能作為電子元器件的供應商。

（2）對同一品種器件多選擇幾家供應商，選擇質優的進行采購，使供應商之間進行良性競爭，提高電子元器件質量。

3 結語

在電路設備系統之中，電子元器件作為一項基本內容，它的使用可靠性對于整個系統能否正常工作、能否發揮其功效有很大的影響。所以，投入使用電子元器件時，要清楚了解它的可靠程度，確保其符合相關設備或者系統使用的標準要求，以保證電路系統的穩定性。