电路设计中电子元器件的使用可靠性分析

陈嘉豪

（广州海格通信集团股份有限公司，广东 广州 510663）

在进行电路设计的过程中，各个电子元器件经过连接串通，能让电路正常运行，使电子设备可以正常使用。使用可靠性是大多数的电子元器件的工作的核心和基础条件。对于整个电路系统来说，若有一个电子元器件不能正常使用，就会造成整个系统瘫痪。所以，相关设计人员应该要重视电子元器件的使用可靠性，然后通过合理选择和科学设计，提高电子元器件的使用可靠性，只有这样才能保证电路系统功能的正常发挥，才有利于整个系统的稳定。

电子元器件大致可分为电子元件、电子器件两大类，后者主要指由半导体材料制成的基础类电子产品（如二极管、晶体管、场效应晶体管、集成电路等）。半导体器件也分无源器件（如二极管）、有源器件（如晶体管、集成电路等）两种类型。无源器件只消耗输入信号的电能，不需要给器件提供电源即可工作；而有源器件需耍专门给器件提供合适的电源才能正常工作。随着电子新技术、新材料和新工艺的不断涌现，有些元件与器件的区分已很难界定，并且许多现代电元器件已不再是纯硬件了，例如单片机和单片系统均为基于软件的芯片。表1将展示有关集成电路和分立器件的产品。

表1 分立器件和集成电路

1 电子元器件失效原因

1.1 设计原因

（1）器件等级选用不当。设计时未充分考虑元器件在实际电路中工作的情况；或出于成本的考虑，在选择器件时选用等级较低的器件，在恶劣条件下容易导致元器件失效。

（2）器件参数选用不当。设计时未按实际电路参数要求选用元器件。如选用电容进行电源滤波，部分设计人员认为电容耐压值只需小于等于电源电压即可。

1.2 元器件自身质量问题

（1）元器件的生产厂商不具备相应的资格，在加工产品时，质量不过关。

（2）元器件的生产厂商产品生产加工过程控制出现问题，导致电子元器件不合格。

1.3 制程问题

（1）使用之前没有对元器件进行预处理；有一些元器件在投入使用之前要进行相关处理，之后才能完全使用，很多人员忽视这个环节。

（2）安装方式不正确带来损伤；电子元器件的安装过程之中，会产生各种应力。安装过程安装方式不正确，产生的应力就容易损伤电子元器件。同时安装过程也有机会对元器件造成碰撞损伤，选择正确的安装方式对器件可靠使用至关重要。

1.4 仓储环境原因

进行元器件储存的地方不满足要求，温度湿度等方面不合长期放置元器件。

1.5 运输原因

在运输过程中，没有采取相应的防护措施，在运输途中发生碰撞，导致损坏。

1.6 其他电应力原因

主要产生的问题是接触不良、非法带电插拔、静电原因等。其实很多的电路系统的保护都是经过接零，就是连接地线和零线，这样操作也是满足相应运行标准的。但是，对于电子元器件而言，在电路设计中进行安装测试时，必须要进行接地保护，即分开零线和地线。然而在实际操作中，相关人员没有特别重视这个问题，造成电子元器件失效。

导致电子元器件失效的原因还有很多，具体情况需要具体分析，进行分析时有需要遵循的步骤，具体如图1所示。

2 电子元器件的使用可靠性提高策略

2.1 合理选择和使用电子元器件

2.1.1 封装结构选择

根据使用环境条件合理选择电子元器件的封装结构。如金属封装、陶瓷封装、塑料封装[1]，使用者应根据需要合理选择。

2.1.2 质量等级选择

电子元器件在选用时应当详细查阅器件手册，不同的器件名字和表面的字母都代表不同的含义，简要概括为器件的基本内容，并且还标注相关使用条件和质量方面的内容。要对相关器件的质量和命名含义有清楚的认识，认识相关品质标志，选择有一定成熟条件的厂家生产的商品。

2.1.3 考虑生产制程

选择时的依据还包括器件的环境适用条件和使用操作步骤等因素，因时制宜、因地制宜地选择合适器件。

2.2 控制电子元器件的工作承载负荷

2.2.1 降额设计

通过相关调查，我们发现电子元器件处于满负荷状态下时容易降低使用寿命。所以，为了能正常发挥电子元器件的相应功能，在电子元器件使用过程中，要对器件本身进行降额，减少负荷。在器件选用时要参照器件说明书的相关参数进行合理选择。

2.2.2 抗震设计

在选用电子元器件时，还要考虑电子元器件抗震能力。在电子产品的运输等过程中会产生振动，必须采取防止或减少振动环境条件对电子产品影响的各种方法，以保证电子产品在工作中的性能，如将小线圈用胶水固定等。

2.3 特殊电路保护

在相关电路选择问题上，可以运用集成电路来替代传统的分立器件[2]，前提是要保证电路的功能可以正常发挥。在特殊的电路系统中以及电子元器件成本较高的电路之中，要根据具体情况和相关标准做好保护措施，对于容易发热的器件，要做好散热处理，才能不影响使用。

2.4 安装工作

在选择运用哪种安装的方法时，要考虑该方法是否合理有效。例如电路板的安装、器件尺寸大小等，这些因素都是有可能会影响到器件正常使用的，所以要注意避免这些问题，保证设计结构的合理性、安装工作要按正确步骤进行，不要影响器件使用，提高工作效率。

2.5 检测与筛选

2.5.1 电子元器件检测

电子元器件投入使用之前，要进行检测选择，这是非常重要的环节。就算是经过科学的设计、正确步骤安装之后，保证这些基本内容的前提下，还是可能会因为器件本身质量不过关导致出现问题。电子元器件检测内容包括对各种电性能参数和功能检测，一般参照电子元器件的规格书或与生产厂家约定的条件进行。

2.5.2 电子元器件筛选

所谓筛选就是对电子元器件施加应力，使有缺陷的元器件暴露其缺陷并将其剔除处理。常用的筛选方法有温度筛选、老化筛选等。

2.6 监督管理电子元器件的生产

我们知道电子元器件的质量好坏是有很大影响的，所以要对器件的生产过程进行质量监督，减少质量不过关产品的生产。可以采取的方法有两种。

（1）对器件供应商进行认证及分类管理，符合要求的生产厂商才能作为电子元器件的供应商。

（2）对同一品种器件多选择几家供应商，选择质优的进行采购，使供应商之间进行良性竞争，提高电子元器件质量。

3 结语

在电路设备系统之中，电子元器件作为一项基本内容，它的使用可靠性对于整个系统能否正常工作、能否发挥其功效有很大的影响。所以，投入使用电子元器件时，要清楚了解它的可靠程度，确保其符合相关设备或者系统使用的标准要求，以保证电路系统的稳定性。