，本文將圍繞電子元器件的降額應(yīng)用和 “二次” 篩選展開詳細(xì)探討。

元器件的應(yīng)用方法直接影響其實(shí)際可靠性。據(jù)相關(guān)資料和資深分析，電子元器件在應(yīng)用中的失效，約一半與生產(chǎn)、制造有關(guān)，另一半則是由于使用、保管或傳輸不當(dāng)導(dǎo)致的損傷失效。因此，保障電子元器件的正確使用已引起國內(nèi)外的高度關(guān)注。本文將從降額應(yīng)用和 “二次” 篩選兩方面分享相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，為相關(guān)工作人員提供參考。

元器件的降額應(yīng)用

各種電子元器件都有其設(shè)計(jì)額定值，如電容器的耐壓、電阻器的功率、半導(dǎo)體器件的電壓和電流等。額定值是指元器件在一定環(huán)境溫度和時(shí)間范圍內(nèi)，能承受的應(yīng)力值。為確?？煽啃裕骷趯?shí)際使用中應(yīng)避免長時(shí)間處于額定狀態(tài)，這就是降額使用。降額使用可提高元器件可靠性、延長使用壽命，并提升電子產(chǎn)品質(zhì)量。

根據(jù)國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，電子元器件的降額系數(shù)一般在 0.5 - 0.9 之間，具體取值需根據(jù)降額等級(jí)確定。部分元件，如繼電器的某些參數(shù)降額系數(shù)可能需取 0.4 以下。在進(jìn)行降額設(shè)計(jì)時(shí)，實(shí)際工作中可能會(huì)遇到以下問題。

降額不足

在元器件選取過程中，由于經(jīng)驗(yàn)不足或考慮不周全，可能會(huì)導(dǎo)致降額不足。降額標(biāo)準(zhǔn)中的降額因子通常是常溫下的數(shù)值，對(duì)于特定高溫條件下的器件，如鉭電容器，還需考慮溫度效應(yīng)引起的降額。

例如，在一個(gè)末端為三端穩(wěn)壓器 W78M12 的電源輸出電路中，前后的固鉭濾波電容器 C1 和 C2 在降額要求上有所不同。有些設(shè)計(jì)者簡(jiǎn)單選取 25V 150μF 的電容器，認(rèn)為降額足夠。但在高溫（70℃±2℃）測(cè)試時(shí)，C1 常出現(xiàn)擊穿失效。經(jīng)核算，考慮到三端穩(wěn)壓器的壓差問題，輸入電壓提高到 18V 甚至近 20V，常溫下降額系數(shù)為 0.8。然而，當(dāng)環(huán)境溫度為 70℃時(shí)，機(jī)內(nèi)溫度達(dá) 90℃以上，電解電容器的高溫漏電流明顯上升，耐壓的溫度降額不容忽視。若溫度耐壓降額取 0.8，此時(shí)電容器的實(shí)際降額系數(shù)為 1，處于危險(xiǎn)使用狀態(tài)。若再考慮電源整流的波形脈動(dòng)因素，就容易導(dǎo)致 C1 濾波電容器擊穿。將 C1 更換為 35V 100μF 后，高溫試驗(yàn)時(shí) C1 易失效的問題得到解決。

降額過大

過度降額也不可取。過度降額會(huì)使實(shí)際使用應(yīng)力遠(yuǎn)小于器件額定值，一方面增加器件體積和成本，給產(chǎn)品設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)帶來困難；另一方面，對(duì)器件可靠性的提升作用有限，甚至可能產(chǎn)生負(fù)面影響。有認(rèn)為，器件處于極低應(yīng)力水平的 “休閑” 狀態(tài)時(shí)，失效比率可能高于正常使用狀態(tài)。

用降額補(bǔ)償?shù)唾|(zhì)量元器件的使用

當(dāng)元器件失效率高，無法滿足高可靠性要求時(shí)，不應(yīng)通過降額使用來補(bǔ)償。低質(zhì)量元器件即使大幅度降額，仍可能頻繁失效，導(dǎo)致大量維修更換，尤其在航天、航空、航海、空間應(yīng)用和軍事應(yīng)用等重要領(lǐng)域，可能造成災(zāi)難性后果。根據(jù)重要工程的電子元器件和破壞性物理分析（DPA）報(bào)道，不同質(zhì)量等級(jí)的元器件 DPA 結(jié)果差異顯著。國產(chǎn)國軍標(biāo)級(jí)器件的 DPA 不合格率約為 4.5%，而一般工業(yè)級(jí)器件高達(dá) 30% 以上。因此，選用合適質(zhì)量等級(jí)的元器件至關(guān)重要。

元器件的 “二次” 篩選

對(duì)元器件進(jìn)行篩選的目的是剔除因材料或工藝不完善而存在缺陷的早期失效產(chǎn)品。通常通過施加較大的溫度、電、力學(xué)應(yīng)力，加速有缺陷產(chǎn)品的淘汰，降低器件使用中的失效比率，提高批產(chǎn)品可靠性。但篩選只能挑選合格器件，不能提高其固有可靠性。若篩選條件失控、應(yīng)力過度，反而會(huì)降低器件固有可靠性。

篩選工作一般在器件生產(chǎn)的特定階段按順序進(jìn)行，順序不能顛倒。例如，電應(yīng)力篩選不能在機(jī)械、環(huán)境應(yīng)力篩選之前進(jìn)行，密封性檢測(cè)不能在應(yīng)力篩選前進(jìn)行。

由于某些元器件的可靠性無法滿足整機(jī)產(chǎn)品的要求，整機(jī)單位會(huì)進(jìn)行 “二次” 篩選。部分整機(jī)單位為節(jié)省成本，采購低質(zhì)量等級(jí)器件，試圖通過 “二次” 篩選彌補(bǔ)可靠性不足。然而，許多人對(duì) “二次” 篩選存在誤解，簡(jiǎn)單地按標(biāo)準(zhǔn)重新篩選，導(dǎo)致出現(xiàn)諸多問題。以下是對(duì)這些問題的詳細(xì)討論。

“二次” 篩選程序不當(dāng)有一定破壞性

各項(xiàng)應(yīng)力篩選的順序至關(guān)重要。即使 “二次” 篩選本身順序合理，但與器件生產(chǎn)方的 “” 篩選綜合考慮時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)不當(dāng)或不合理的情況。例如，生產(chǎn)方通常將電熱應(yīng)力（老化）篩選安排在后面，以消除前面篩選項(xiàng)目產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力。若使用方進(jìn)行溫度循環(huán)應(yīng)力篩選，可能會(huì)產(chǎn)生新的應(yīng)力，破壞器件表面的保護(hù)膜。再進(jìn)行檢漏時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)假象和錯(cuò)判。實(shí)際上，對(duì)已進(jìn)行過某項(xiàng)篩選的器件再次進(jìn)行相同篩選，效果甚微，還可能產(chǎn)生負(fù)面影響。

“二次” 篩選的方法不當(dāng)引起器件損傷

許多使用方在進(jìn)行 “二次” 篩選時(shí)，工裝不完善，操作不熟練。在 “二次” 老化過程中，器件可能處于非控的寄生振蕩狀態(tài)，導(dǎo)致?lián)p傷或失效。部分器件還可能因插錯(cuò)等原因失效。若使用方認(rèn)為生產(chǎn)方的篩選條件不夠嚴(yán)酷，可與生產(chǎn)方協(xié)商，增加篩選應(yīng)力，但應(yīng)將篩選工作安排在生產(chǎn)方的生產(chǎn)過程中性完成。對(duì)于缺乏篩選方法和經(jīng)驗(yàn)的大功率器件，使用方不宜貿(mào)然進(jìn)行篩選，以免造成禍患。例如，國外對(duì)大功率器件的結(jié)溫老化常采用流動(dòng)的高溫水蒸氣使殼溫保持恒定，缺乏此條件的使用方不可勉強(qiáng)進(jìn)行。

“二次” 篩選并非簡(jiǎn)單重復(fù)，而是針對(duì)生產(chǎn)方篩選的不足進(jìn)行補(bǔ)充和完善。例如，可根據(jù)特殊要求提高器件的高溫性能檢測(cè)溫度，或與生產(chǎn)方協(xié)商延長老化時(shí)間。對(duì)于有參數(shù)對(duì)稱性或一致性要求的器件，可安排相關(guān)檢測(cè)工作?？傊?，“二次” 篩選不能盲目進(jìn)行，否則可能適得其反。

通套用高標(biāo)準(zhǔn)加嚴(yán)篩選

選用較低質(zhì)量等級(jí)的元器件并套用高標(biāo)準(zhǔn)加嚴(yán)篩選時(shí)，需注意以下事項(xiàng)：

1. 器件的材料和結(jié)構(gòu)能否承受篩選應(yīng)力或試驗(yàn)條件。
2. 篩選后失效器件數(shù)大幅超過允許的不合格品率（PDA）時(shí)的處理方法。
3. 篩選后的合格器件是否受到篩選強(qiáng)應(yīng)力的潛在損傷。

過度的篩選條件若未充分考慮元器件結(jié)構(gòu)，可能會(huì)帶來不良后果。部分用戶按指定條件進(jìn)行 “二次” 篩選后，原本無質(zhì)量問題的元器件反而出現(xiàn)大量問題。篩選方法和試驗(yàn)條件應(yīng)與器件生產(chǎn)制造的技術(shù)規(guī)范相配套，使用方在不了解生產(chǎn)工藝技術(shù)規(guī)范的情況下，增加應(yīng)力篩選環(huán)節(jié)前應(yīng)先與生產(chǎn)方溝通，以確保篩選能提高可靠性。