电子部品选定方法

1、电子部品的选定方法A good selection of electronic components SP技术（株）019-381-4572031-478-32781近来由于电子技术发展，已经急速形成了电子部品的小型化，复杂化，高性能化,且汽车，家电电器电子产品等民需产品的电子部品采用速度由于飞快的增长电子部品的作用和重要性也越来越被强调.所以在产品的开发设计阶段电子部品的选定和评价比任何内容都更为重要，而且左右产品的品质，可靠性.同时开发周期的缩短和成本的问题导致各种特性的实验评价的有效性和在短时间内预测结果的必要性的提高.但是我们国家目前电子部品的制造以及评价技术已经达到能够让我们满足的水

2、准，所以需要我们持续的努力.希望这次的研讨会能够为可以提高电子部品可靠性的推进剂.序 言2第1部：电子部品的选定方法. 电子部品的选定 FLOW. 电子部品的分类. 电子部品选定的基本思考. 电子部品选定的要点. 环境，使用条件的决定方法. 观察特性值变动的方法. 技术信息的活用方法. 新开发部品采用时考虑事项SP技术（株）3 . 电子部品的选定 Flow 概念设计基本设计详细设计部品的选定工作是在设计机器的各阶段综合形成的.电子部品选定的有效化推进 提前进行部品的标准化 和式样化 育成专门的部品技术者 在商品企划会议中决定的 机器的任务和应达成的功能 方式的检讨 把功能分配到机器的构成品 当

3、中 为了实现构成部品功能的 电路和机械结构的设计 成为电路构成要素的 电子部品的具体的选定 为了确认机器的功能和性能 的 BBM(bread board model) 试制 基本决定应该使用的电子 部品的种类 最近由于CAD的技术发达 用CAD就可以实施 Simulation ，也可以规定 部品的规格 以到目前为止的评价结果 为背景，形成提高产品完 成度的设计和评价. 基本的设计条件 : 性能, 形象, 重量, 容积等 压力耐性评价 : 热, 噪音, 电磁波, 静电等 寿命特性, 对特性值的经时变化 进行设计评价 制作与产品几乎一致的试制品 进行评价 在基本设计阶段选定的电子 部品的选定2 /

4、 18SP技术（株）4 . 电子部品的分类机器的构成部品机器的结构部品电子部品能动部品手动部品Electro-mechanical 部品复合功能部品其他部品电子管固体部品半导体元件功能部品能动元器件半导体直接电路(LSI 等)发光元件(激光, LED 等)inductance(tansduce, 线圈)电容电阻器接触部品动态接触部品静态接触部品(relay, switch等)(connector, plug等)其 他(水晶震动端子 , print 排线板等)复合手工品(电阻array, 电容array)混合直接电路膜直接电路厚膜直接电路薄膜直接电路(电, noise filter, fuse等

5、)3 / 18SP技术（株）5 . 电子部品选定的基本思考在可靠性方面唯一的部品 使用数量多的部品 故障率高的部品 没有使用实绩的新规格部品理 由与其他部品相比更容易发生故障，故障概率高 不承担主要功能的部品 使用数量非常少的部品 使用实绩丰富的部品即使是同样的部品根据使用方法的差距在可靠性方面也存在着重要的差异电子部品的故障率使用电力，周围温度等的影响大向部品施加的压力 压力大 向部品施加的 能量大部品容易被破坏设计阶段 : 向部品施加的压力调查，分析 部品的选定4 / 18SP技术（株）6已经被决定的各电路元件应要求的特性值，附加条件的整理适用于实际的电子部品部品制造商目 录参考指南满足要

6、求特性值的部品的选定评 价特性值附加条件部品的决定部品的种类形式 (型名)复数的部品制造商产品目录产品式样书部品的规格值使用时的注意事项菜 单参考指南可靠性资料注意事项 电子电路的形势和构成的选定（决定）关于可靠性的要求事项(温度，电压等压力)电路的运作界限值电路特性值的经时变化量详细检讨检讨. 电子部品选定的要点5 / 18电路设计者机器设计者要求电路功能和性能SP技术（株）7 . 电子部品选定的要点1. 特性项目和规格值(nominal scale和允许差)2. 施加电力，施加电压，施加电流等的额定值3. 可以运作的温湿度范围4. 特性值的经时变化量5. 部品的可靠性条件(故障率, 故障模

7、块, 加速系数等)6. 品质保证条件7. 发送条件和保管条件检讨部品目录时的切入事项右侧的项目是与可靠性相关的事项.评价项目规格 条件采购候选公司1) 特性值 a. 容量值2) 可靠性条件 a. 故障率 b. 故障模块 c. 加速系数100pF2%有有有有有有有没有有有没有没有有没有没有没有综合评价A 公司B 公司C 公司D 公司好 不好品质特性项目和制造商比较矩阵表(注）为了完整的进行比较，关于不明确的项目向供应商进行确认.6 / 18SP技术（株）8 . 环境，使用条件的决定方法 MIL-HDBK-217F (Reliability Prediction of Electronic Equ

8、ipment)电子部品的压力环境压力(温度, 湿度 etc)运作压力(电力, 电压 etc )系统,机器Level电路,部品Level+可靠性数量，时间问题(费用,时间) 部品类别MIL-HDBK-217F 压力 故障率的 关系可靠性的确认有电子部品的规格周边温度范围(保证部品运作)环境压力运作压力额定值以被规定额定范围使用降低电子部品的压力的时候部品故障率下降部品故障率差异 部品构成材料 结 构 制造方法 供应商类别 机种(类型)类别 电子部品的环境压力和运作压力条件7 / 18SP技术（株）9 可靠性技术安全余量设计法Derating 设计法有计划性的轻减适用压力施加到部品的负载把(运作压

9、力)做到比额定值低以后使用根据部品类别规定裕量标准电子部品的可靠性降低温度阿列纽斯(Arrhenius) 型号运作压力其他压力逆动力型号(Inverse Power Model)手动部品寿命减少法则(10 法则)阿列纽斯(Arrhenius) 型号8 / 18. 环境，使用条件的决定方法SP技术（株）10-40 -20 0 20 40 60 80 100()10001001010.10.010.001相对寿命部品的周围温度()标准温度 :在20上相对寿命设定为1: 20 时部品的寿命: 时部品的寿命活化能量 =0.8(eV)k : 波尔兹曼定数温度 0 上升寿命就会减少阿列纽斯法则和寿命减少法

10、则的比较相对寿命10.05.03.02.01.00.50.30.20.10.1 0.2 0.3 0.5 1.0 2.0 3.0压力比n=12345额定压力任意压力 时的寿命 时的寿命对一般压力的逆累计乘积法则 . 环境，使用条件的决定方法 寿命法则的适用9 / 18SP技术（株）11 . 观察特性值变动的方法电子部品的标记标准值( TPY )允许最大值( MAX )允许最小值( MIN ) 根据电子部品类应标记的特性项目和表示方法都不同 (KS 规定) 一般性特性项目的标记 : 绝对最大额定值, 推荐运作条件, 电器性特性等特性项目C O H 特性实 验 方 法使用温度范围额 定 电 压内 电

11、 压静电容量允许差Q绝缘电阻(IR)温 度 特 性-25 85 50V. DC150V. DC 5%, 10 %30 pF 不足 Q 400+20 C30 pF 以上 Q 1,000 (C pF) 10,000 M 以上0 60 ppm / 冲击放电电流 50 mA 以下, 施加5 6 s30 pF 以下1,000 pF 以上1 0.2 MHz1 0.2 kHz0.5 5 Vrms0.5 5 Vrms静电容量范围 测定频率数 电 压标准温度 20化工陶瓷电容性格规格表 例电子部品的特性值规格 Nominal scale允许差允许差 = 界限值 nominal scale允许差 = 对nomin

12、al scale值的相对值( % )=10 / 18SP技术（株）12 项 目 代 号 额 定 单 位电 源 电 压输 入 电 压输 出 电 压输 出 电 流V CCV IV OV O7.0-0.5 + 5.5-0.5 + 5.560VVVmA绝对最大额定 / Absolute Maximum Ratings ( Ta = 25 )推荐运作条件 / Recommended Operating ConditionsV CCV IHV IHV IL项 目 代 号 条 件 MIN. TYP. MAX. 单 位Reset. AB DReset. A4.522.25.05.550.85VVVV电器性特性

13、 / Electrical Characteristics ( Ta = 25 )项 目 代 号 测定电路 条 件 MIN. TYP. MAX. 单 位 HI LEVEL 输出电压LOW LEVEL 输出电压HI LEVEL 输出电压(Reset)HI LEVEL 输出电压(A)V OHV OLV IHV IH114115116116VCC=4.5V, VI=0.8V, IO=-1mAVCC=4.5V, VI=1.7V, IO=21mAVCC=5.5V, VI=4.5VVCC=5.5V, VI=4.5V2.40.220.4100200VV A A11 / 18. 观察特性值变动的方法电 源 电

14、 压输 入 电 压输 出 电 压输 出 电 流SP技术（株）13 机器设计者部品技术者特性值初期值变 动变化关心施加压力运 作 时 间部品构成材料耐压力特性使用时间特性的渐进性热化进展部品内部热化热化电子部品目录压力条件范围特性值满足规格特性值变动范围依存在压力下的特性值变动规格标准压力条件下的特性值X std任意压力条件下的特性值X特性值变化量 (X)=X-X std 特性值变化率(%)标示标示部品温度特性运作温度范围特性值温度特性电子电路安全性重要的要素12 / 18. 观察特性值变动的方法SP技术（株）14 运作温度范围连续运作也可以的周围的温度要件温度特性标准温度下的特性值变化率 (X

15、 / X)要件化工陶瓷电容 例 静电容量变化率的允许差 : (C/C) 有关温度变化特性值的变化率 : 温度系数(ppm/) : (X/X)/ =(-std) : 任意温度 std : 标准温度 画图举例 : 以标准温度20后的 静电容量的温度系数允许差 机器设计者 - 不仅是规格值 - 特性值的变动倾向，模式的掌握也很重要 (除了部品制造商目录之外还要要求Data Book, 技术资料) 掌握代表性的数据资料 (像此图一样的根据温度的特性值变化数据)-0.4-0.200.2 0.400.020.040.06 0.08-60 -40 -20 0 20 40 60 80 100化工陶瓷电容 温度

16、特性 例2200 pFCOH 特性C/C(%)tan(10 )-2温度 ()13 / 18. 观察特性值变动的方法SP技术（株）15 部品特性值的时间变动特性值的警示变化量 (draft 量) 初期值中的变化量(变化率) 初期特性值 X0, 临时时刻 t 上的特性值 Xt 特性值警示变化量 (X )= Xt - X0 特性值变化率(相对比: %)= 规格压力变化特性经时特性的变化-0.4-0.200.2 0.400.020.040.06 0.08化工陶瓷电容的寿命试验资料 举例2200 pFCOH 特性C/C(%)tan(10 )-2时间(hr)220 pF220 pF2200 pF0 250

17、 500 1000化工陶瓷电容器举例 规定实验条件下的特性值变化资料通过这些资料 不光要掌握特性值的平均值变化 掌握特性值的分布变化也非常重要. 施加压力水平下电子部品特性值 变动的分布有些时候是不同的. (例: 在常温和高温中特性值分布形态 变化的情况) 初期特性值分布 : 根据时间的经过产生变形 - 最初: 左右对称型分布 - 运作时间(时间经过): 倾斜到一面的分布 (适用: 代数正规分布, weibull 分布)14 / 18. 观察特性值变动的方法SP技术（株）16 . 技术信息活用方法 1) 采购式样书 2) 供应商目录以及技术资料 3) KS, MIL 等的公用规格 4) 部品适

18、用基准 5) 推荐部品LIST (PPL: Preferred Parts List) 6) 认证部品LIST (APL: Approved Parts List) 7) 要注意的部品LIST(CPL: Critical Parts List) 8) 禁止使用部品IST 9) 部品故障率基准以及故障模块LIST10) 部品裕量基准11) 部品活用菜单以及活用事例集部品选定所必需的技术资料举例 4) 部品适用基准 : 除了频率范围，施加电压范围，运作温湿度范围，使用温湿度范围 包含5) 9)为止的范围. 5) 7) : 部品的标准化是目标. 6) 认证部品LIST : 把公共机构认证的部品 Li

19、st Up的，可以安心使用的部品. （注） 为了认证在评价试验方面要求一些时间，在最新部品，特殊部品 List中没有的情况多 5) 推荐部品LIST : 部品技术部门想让设计者使用的部品列表. 除了认证部品以外由于还包括自己公司进行评价以后被判定为可以使用的部品， 所以与认证部品列表相比种类更多且包含了新部品或自己公司产品的特有的部品.15 / 18SP技术（株）17 7) 要注意的部品 : 设计者使用时应该注意的部品LIST. (例) 对冲击脆弱，在使用温度上有限制等与一般部品相比设计上需要采取 对策的部品进行列表整理的一种. 8) 禁止使用部品LIST : 设计人员不可以使用的部品LIST. 指定替代部品是很重要的. 9) 部品故障率以及故障模块LIST : 使用于设计人员预测机器的可靠度和实施 FMEA的情况. 部品故障率标准 : 部品分类按照种类设定(MIL-HDBK-217F) 故障模块 : 品种类别设定(种类, 发生频度, %等的标记)0.80.60.40.200 20 40 60 80 100周围温度 () 电力 压力 比禁止使用Zone可以使用Zone推荐使用Zone部品裕量标准(金属皮膜电阻 举例) 10) 部品裕量基准 : 使用区域的设定，导出 标准化. 11) 部品活用菜单 : 整理了设计时