电子元器件工艺选型原则_正大国际期货_正大期货
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摘要:电子元器件工艺选型是电子产品设计中的关键环节,其核心目的是从工艺性要素出发选择元器件,确保所选元器件满足既定工艺制程要求,避免可制造性设计(DFM)问题或质量缺陷。工艺选型需系统考虑元器件包装、外观、引脚镀层、组装工艺、可焊性及耐热性等要素。
一、目的
电子元器件是电子产品的基础部件,是电子产品能够完成预定功能且不能再分割的电路基本单元。由于电子元器件的数量、品种众多,因此它们的性能、可靠性等参数对整个电子产品的系统性能、可靠性、寿命周期等技术指标的影响极大。国内外失效分析资料表明,有近一半的元器件失效并非由于元器件的固有可靠性不高,而是由使用者对元器件的选择不当或使用有误造成的。因此,为了保证电子产品的可靠性,必须对电子元器件的选择和应用加以严格控制。正确、有效地选择和使用电子元器件是提高电子产品可靠性的一项重要工作。
在电子元器件的选择过程中,除基本的电气参数应满足电路设计要求外,元器件的组装特性也会直接影响电子产品(以下简称产品)组装的工艺性。因此,设计人员选用元器件时,除电气参数外,还应考虑元器件的安装形式、引线的可焊性、元器件的耐热能力、表面镀层的耐清洗能力及元器件的可获得性、经济性等要素,这些选用要素通常称为工艺性要素。
电子元器件工艺选型目的就是:从电子元器件工艺性要素角度出发,对元器件进行选择,确保所选用的元器件满足所采用的工艺制程,避免DFM问题或质量问题的出现。
二、原则
电子元器件选型应考虑的要素很多,其中工艺性要素包括元器件包装、元器件外观、引脚镀层、组装工艺、可焊性及耐热性等。
工艺选型时一般应遵循以下原则。
1)基本原则
① 普遍性原则:所选的元器件应是被广泛使用验证过的,尽量少使用冷门、偏门元器件,减小开发风险。
② 高性价比原则:在功能、性能、使用率都相近的情况下,尽量选择价格比较低的元器件,降低成本。
③ 采购方便原则:尽量选择容易买到、供货周期短的元器件。
④ 持续发展原则:尽量选择在可预见的时间内不会停产的元器件,禁止选用停产的元器件,优选生命周期处于成长期、成熟期的元器件。
⑤ 可替代原则:尽量选择功能和引脚兼容芯片品牌比较多的元器件。
⑥ 向上兼容原则:尽量选择以前老产品用过的元器件。
⑦ 资源节约原则:尽量充分利用元器件的全部功能和引脚。
⑧ 降额设计原则:对于需要降额设计的元器件,尽量进行降额选型,参考标准参见GJB/Z 35–1993《元器件降额准则》。
⑨ 归一化原则:在不影响功能、可靠性的前提下,尽量压缩元器件的品种和供应商。
2)便于生产原则
① 在满足产品功能和性能的条件下,尽量选择表面贴装型元器件,尽量选择间距宽和封装复杂度低的型号,以降低生产难度,提高生产效率。
② 优先选用密封真空包装的型号,MSL(潮湿敏感度等级)大于2级(含)的,必须使用密封真空包装。
③ 优先选用卷带包装、托盘包装的型号。如果是潮湿敏感等级为二级或以上的元器件,则要求盘状塑料编带包装,盘状塑料编带必须能够承受125℃的高温。
④ 使用的材料要求满足抗静电、阻燃、防锈蚀、抗氧化等要求。
3)可靠性原则
① 优选质量稳定、可靠性高的标准元器件,不允许选用已淘汰和禁用的元器件。未经设计定型的元器件不能在可靠性要求高的军工产品中正式使用。
② 对于航天产品,应尽可能选用制造工艺成熟的元器件,当采用新品元器件时,应按规定在系列型谱或军用电子元器件新品指南范围中选择。
③ 新品元器件必须经过设计定型,方能用于航天型号试(正)样(S或Z)阶段的产品上。对于新选用的新品元器件,在签订技术协议时,要做好技术交底,注意选择新品研制执行的总规范、明确相关的质量及可靠性要求。
④ 航天产品中,禁止使用材料及工艺存在固有缺陷的元器件,如锗半导体器件、塑料半导体器件、点接触二极管、半密封液体钽电容器、0.5W(含0.5W)以下的空芯RJ电阻器等。在弹(箭)上、星上尽量减少铝电解电容器等特殊结构的元器件。
⑤ 元器件的质量等级包括质量保证等级和失效等级。选型时应根据整机的可靠性要求和元器件保证大纲要求,选择元器件的质量保证等级,在保证整机可靠性的前提下,同时满足整机经济性的要求。
⑥ 对于某些继承和冻结技术状态的军工及航天产品,不能由于冻结技术状态而长期使用技术落后、质量保证等级低甚至存在可靠性隐患的元器件。应在充分验证的前提下,积极选用技术先进、高可靠的元器件替代技术落后、质量保证等级低的元器件。
综合而言,电子元器件工艺选型是一项涉及电气性能、工艺适应性、可靠性、成本与供应链保障等多维度平衡的系统工程,对提升产品可制造性与长期可靠性具有重要意义。
