电子元器件使用质量之研究

电子元器件使用质量之研究

周蓉

（中国船舶重工集团公司第七一二研究所，武汉430064）

摘要：关注元器件固有质量的同时应当重视元器件的使用质量，本文从元器件降额使用、使用标准器件，减少使用元器件的种类与型号和关注元器件的特性参数与整机使用环境条件等三个方面阐述了如何提高元器件的使用质量，从而提高整机产品的质量和可靠性。

关键词：使用质量；降额使用；标准器件；特性参数；使用环境条件

Study on the application quality of electronic components

zhou rong

(Wuhan Marine Electric Propulsion Research Institute, CSIC, Wuhan430064, China ) Abstract: We should pay attention to not only the proper quality of electronic components but the application quality. The article discussed how to improve the application quality from derating use, applying standard components, reducing the component’s types, characteristic parameters and environmental conditions of the equipment etc. Thus the quality and reliability of the integral equipment can be improved.

Key Words: application quality；derating use；standard components；characteristic parameters；conditions of environment

1 引言

我们通常都很关注电子元器件的质量，特别是用于军工产品上的元器件。电子元器件的质量往往直接影响整机产品的质量。但我们往往只注意到元器件的固有质量，却忽略了元器件的使用质量。实际上，元器件的质量是由元器件的固有质量和使用质量两部分组成，前者主要由元器件生产单位在元器件设计、工艺、原材料的选用等过程中的质量控制所决定；后者则主要由元器件使用方对元器件的选型、采购和使用等过程的质量控制所决定。元器件失效分析的统计数据表明，由于固有缺陷导致元器件失效（本质失效）与选择、采购或使用不当造成元器件的失效（误用失效）几乎各占50%[1]。因此，在提高元器件固有质量的同时，必须提高元器件的使用质量。在元器件的使用质量方面，笔者认为有以下几点值得思考和重视。

2元器件降额使用应当适度

工程设计人员通常选择元器件时，应留有足够的余量，实际使用应力（电、热、机械等应力）应低于元器件的额定值，这就是元器件的降额使用。元器件的降额程度以元器件实际承受的应力与额定应力之比来定量表示，此应力比通常成为降额因子。元器件降额使用时，降额因子小于1。元器件降额使用后，能在一定程度上提高元器件的使用可靠性，但在费用上要付出一定的代价。

降额因子不是取得越小越好，过分小的降额，不仅要付出不必要的代价，而且在有些情况下并不能提高元器件的使用可靠性，所以必须进行合理的降额。为了指导有关军工产品研制单位合理降额使用元器件，我国于1993年发布了国军标GJB/Z35-93《元器件降额准则》，该指导性技术文件提供了22大类元器件的降额准则[2]。笔者就不在此详细叙述了。

工程设计人员在设计过程中，为了提高系统的可靠性，设计余量较大，但往往忽视了元器件本身的技术参数，导致不但没有提高可靠性，反而错误地使用元器件。在某设计部门，设计人员设计某一电路，该电路需要一个15V直流电源。为了提高可靠性，设计人员选用功率较大的三端稳压块7815MK为该电路的直流电源。在该电路中，7815的负载电路阻抗较大，消耗电流较小，仅几个毫安；而7815MK实际最大输出电流为1.5A。因此，设计人员认为以7815MK提供几个毫安的电流，所留余量很大，该电源电路非常可靠。但设计人员忽视了7815MK 的使用范围是在输出电流必须大于10毫安。因此，导致的结果是该电源电路不在工作条件之内，使得输出15V直流电源反而不稳定。在分析了故障原因后，设计人员在7815MK的输出端与地之间加入一个电阻，使7815MK的输出电流提高到数十毫安，这样才使输出稳定下来。

因此，必须在选用元器件时合理地降额使用。不合理的降额使用不但对系统的可靠性没有帮助，反而影响了系统的正常工作。

3使用标准器件，减少使用元器件的种类与型号

在设计产品时，设计人员应当考虑尽量减少非标准元器件的使用。非标准元器件一般是为了满足特殊产品的特殊要求，需要单独设计、单独开模、单独加工、单独采购、单独使用，一般使用量都不大，不可能大批量生产，这样使得生产成本相应地提高。而且增加了许多中间环节，加大产品的质量控制的难度。对于型

号产品而言，可维修性是一个重要的指标。非标准元器件的数量如果较多，对维修工作非常不利。

同时，在不影响整机产品的技术性能的前提下，应当采用减少使用元器件的种类和型号的方式。一方面，元器件的种类和型号的减少使部分型号的元器件的数量必然增加，采购部门需要采购的元器件种类和型号减少，可以对使用数量较多的元器件大批量采购，这样既有利于控制采购成本，减轻采购压力，又有利于元器件的供方大批量生产，便于控制元器件质量。另一方面，元器件种类和型号的减少可以使维修人员在整机设备的维修现场，尤其是在战场上简化维修工作的复杂程度，降低平均修复时间，提高整机产品的维修性和可靠性。在某军工产品中使用整流二极管1N4007和1N4004。这两种二极管仅在反向击穿电压上存在差异，其中，在电路上1N4007完全可以代替1N4004, 但整流二极管1N4004则不可以代替1N4007。在一次现场服务过程中，服务人员发现1N4007损坏，但带到现场1N4007的数量不够，1N4004还有不少，后来只好安排专人送1N4007去更换，耽误了进度。在本例中，如果设计人员在设计的时候只用1N4007这一种二极管，则服务人员不需要带1N4004的二极管，仅带1N4007即可。

因此，在设计产品时，应当尽可能使用标准器件，减少使用元器件的种类和型号。

4关注元器件的特性参数与整机使用环境条件

整机产品在交付之后正式投入使用，此时的工作环境会根据各个行业特点有所区别。例如在船舶行业的工作环境特点是湿度高、盐雾重，航天航空的工作环境特点是工作温度范围宽，要求抗冲击力和抗干扰能力强。

如果不考虑整机产品的使用环境条件和元器件的特性参数而随意选用电子元器件，可能会造成严重的后果。例如，在沿海城市生产的某产品在出厂检验当中工作正常。但是在交付客户的托运过程中，这个产品发生了问题，产品上所有的某型大容量的电解电容全部发生自爆。在与电容的生产厂家沟通后，设计人员找出了问题的原因。原来，该产品的使用现场在海拔5000米以上的青藏高原上。这里的气压较低，该电容不适用于这种环境条件。在运输过程中，海拔不断升高，气压不断降低，当超过了电容的承受极限后，电容就自爆了。因此设计人员在元器件选型过程中一定要考虑整机的使用环境条件，包括温度、湿度、霉菌、盐雾、