電子元器件的降額應用和“二次”篩選
李志鑫 西安微電子技術研究所（西安710054）
1前言
元器件的應用就是指元器件使用的方法。除了要求元器件本身具有相應等級的固有可靠性外，使用是否合理，即使用的方法也直接影響其實際（或現場）可靠性。
　　據有關資料和資深專家分析，應用中所發生的電子元器件的失效，一半與元器件生產、制造有關，而近乎另一半則是由于使用不當或保管、傳輸不當所引起的損傷失效。如此大的損傷（或叫人為失效），引起國內外有關人士的高度重視，已著手探討消除的辦法，以保證電子元器件的正確使用。由于這方面的問題牽涉面廣，在此不可能一一進行討論。本文只從降額應用和“二次”篩選等幾個方面淺談一些體會和經驗，希望能對從事相關工作的人員有所幫助和借鑒。
2元器件的降額應用
各種元器件都有其設計的額定值。譬如，電容器的耐壓，電阻器的功率，半導體器件的電壓、電流等等。所謂額定值是指元器件設計上所允許承受的最大應力值，一般是指在一定的環境溫度下和一定的時間范圍內，器件能承受該應力而不致失效的能力。器件在實際使用中，為了“保險”，不應較長時間處在額定狀態，而應視其應用場合的重要性或關鍵性“遠離”這種狀態，這就是降額使用。降額使用可使元器件的可靠性增長，延長器件的壽命，并使電子產品質量受益。
根據國家和行業有關標準，電子元器件的降額系數一般可在0.5～0.9之間,按照要求的降額等級來選取.有的元件,如繼電器的某些參數的降額系數甚至要取0.4以下甚至更小。
在對電子產品所用元器件進行降額設計時，實際工作中可能遇到如下問題，有必要作以討論。
2.1降額不足
由于在元器件的選取上往往存在一定困難，經驗不足的設計人員有時做出不周全的考慮。應該指出，有關降額標準上給出的降額因子只是常溫應用下的數值，對于處于特定高溫條件下的某些器件，如鉭電容器等,則還應考慮其因溫度效應而引起的降額。
例如，對一個如下圖所示、末端為三端穩壓器W78M12的電源輸出，對其前后所加的固鉭濾波電容器C1和C2，在降額要求上就有些不同。粗心的設計者，簡單地選取25V150μF，認為降額足夠，不會發生問題。實際情況是，當產品進行高溫（70℃±2℃）測試時，常常發生C1擊穿失效。仔細核算發現，C1位置所用25V耐壓的電解電容器其降額使用存在問題。
因為考慮到三端穩壓器的壓差問題，設計者將輸入電壓提高到18V（實際甚或達到了近20V），其常溫下的降額系數為：
n=20V（使用值）/25V（額定值）=0.8
但實測環境溫度為70℃時，其機內溫度已達90℃以上，此時，電解電容器的高溫漏電流便會明顯上升，其耐壓的溫度降額已不容忽視。如果溫度耐壓降額也取0.8，則：
U′額定=25×0.8=20(V)
此時該電容器的實際降額系數為：
n′=20/20=1
這便是一種危險的使用狀態。還沒有考慮電源整流的波形脈動因素，如果加進波動和其它雜波尖峰，就勢必引起C1位置濾波電容器的擊穿。
認識到上述情況后，將C1電容器更換為35V
100μF，高溫試驗時，C1易失效的現象便消失了。
2.1降額過大
使用中不加計算的過度降額也不可取。過度降額，即實際使用的應力條件大大小于器件的額定值。這一方面增大了器件的體積和成本，給產品設計、結構帶來困難，另一方面對器件的可靠性提高也是很有限的。甚至有專家認為，過度降額，使器件處于甚低的應力水平，近似“休閑”狀態，反而可能帶來負面影響。實際上，處于非工作狀態下的器件，有時反比正常使用狀態下的器件有著較高的失效比率。