电子元器件应用现状范文

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中图分类号：F407 文献标识码： A

一、电子元器件的可靠性

电子元器件的可靠性指的就是电子元器件的固有可靠性和应用可靠性。电子元器件的固有可靠性是整机可靠性的基础，这种固有的可靠性是电子元件的原材料的质量、设计加工制造过程的控制等多个方面共同决定的；应用可靠性就是电子元器件对电子整机系统可靠性的作用，将人为因素造成的电子整机可靠性降低尽可能的减少。电子元器件的选择购买、实际应用过程对于元器件本身的可靠性有着决定作用，即便是质量标准一样的电子元器件，由不同的单位生产，经手不同的工作人员，它所具备的可靠性都是不相同的，在市场上，即便是采用相同的原材料生产同一种电子元器件的时候，不同的单位生产出来的电子元器件的可靠性也是不相同的。之所以整机的可靠性水平会不一样，其原因就在于不同单位在元器件的选择、应用和控制的时候各不相同，比如某单位制造的自动抄表系统的时候是按照现场现场失效统计，失效率控制在1×10―14，这就完全超出了电子元器件可靠性规定的最高等级。也就是说，电子元器件的应用可靠性必须保证在可靠性规定范围了才能保证整机可靠性。由于材料和工艺制造对于元器件固有可靠性影响大，所以设计师在进行元器件设计的时候要研究元器件的各项参数，了解其薄弱的地方，这样才能及时的避免不足，增加元器件的应用可靠性。元器件的选择与应用是一项各个学科共同配合完成的任务，电子元器件涉及到的方方面面不是一个学科的知识就能满足需求的。这是一个电子信息技术时代，就电子元器件的设计就有数以万计的品种，而且随着电子设备的不断更新换代，还会出现各种相应的新型电子元器件，而每一个元器件的性能是不一样的，其使用方法也会不相同，所以设计师需要掌握电子元器件可靠性相关的知识，结合多个学科知识共同完成可靠性良好的电子元器件。

二、电子元器件的失效原因分析

1、缺乏科学的设计

根据对过去的电子元器件产品的相关分析数据，造成电子元器件出现故障的因素中，相当一部分为元器件的质量和设计问题。举例来讲，就某一种雷达产品投入使用的时候，如果出现了晶振振荡浮动超出正常范围的情况，监察管理人员通常可能觉得这是因为电子集成电路导致的，但是更换集成电路根本不能解决这个问题，而进行再次监察研究之后才弄明白原来是电子元器件的电路设计不合理，及时的改进电路设计之后这种不稳定的振荡问题就得以解决了。

2、人为因素的干扰

电子元器件出现故障很大程度上都是直接或者间接的人为因素导致的，因为电子元器件从设计、生产到投入使用的整个过程都是由人来控制的，所以说人为因素是分析电子元器件故障的时候需要考虑的。生产过程中对电子元器件材料的储存、堆放和安装调试等等工序都可能因为工作人员的疏忽而导致电子元器件的性能受损。简单的来讲，就电子元器件的装配环节，在单元板组成好以后调整整个系统，如果这个时候整机的运行顺利，而电子元器件和电路印制板进行焊接好以后整机却不能顺利运转。通过专家对这种情况的检查和分析来看，其主要原因就是电子元器件和电路印制板在没有保证电烙铁处于良好的接地状态的状况下就进行焊接，这种情况下的电路焊接标准就不符合要求，必然导致整机设备不能正常工作。

3、因他电应力

就过去几年的电子元器件故障出现情况来开，其他电应力作为一种典型的因素正在扩大对电子元器件的不良影响。其他电应力主要是接地不良、反冲电动势、二次击穿以及静电等。举例来讲，不少单位的供电系统大多采用的是接“0”保护，也就是说，“零”线与“地”线接在一起，而且这也是供电系统的基本使用标准。但是各种各样的微电子器件和C M O S器件无论是电路设计、安装调试还是应用都需要使“零”线与“地”线分开。正是因为这样的问题没有得到该有的重视，使得电子元器件无法被正常的使用。

三、提高电子元器件使用可靠性的措施分析

1、电子元器件的正确选择与使用

生产厂家一般都对各自的电子元器件有着自己的命名方式，他们用不同的字母对电子元器件上的种类和规格进行标记，而且各种电子元器件的特定使用条件和质量等级等信息也会通过字母标识在设备上显示出来。所以说，对电子元器件进行选购的时候需要对该厂家的字母标记含义进行了解和确定。市场上很多的电子厂家为了销售自己的产品可能会利用采购人员对元器件的字母含义不了解而滥竽充数，将不好的电子元器件产品卖出去，有的厂家为了使产品高价销售，将质量和性能都比较一般的民用元器件当做军用品来进行销售。而且选购的时候还要关注元器件的品质认定，一般来说口碑比较好的厂家都对于自己生产的产品在型号和规格方面有较高的要求，其产品都有较好的质量等级和比较规范的命名标准而且对于元器件的使用环境和使用条件等参数也会比较明晰。

2、对于元器件的工作负荷要进行科学的控制

根据元器件的实际应用效果来讲，如果元器件经常处于满负荷或者超负荷的状态下工作的话，质量再好的元器件其使用期限肯定会慢慢减小。所以在使用电子元器件的时候要及时的给它进行负荷和温度的调整，与此同时在按照冗余设计、裕度设计这样的措施来增强元器件的使用性能，最大限度的降低其失效率；对于功率比较大的元器件来说最好是具备有相应的散热器功能零部件，以确保电子元器件的电路负荷不会超标，当然要确保电路的性能良好还是得得选择电子元器件成本较高的集成电路会比较好。

3、安装电子元器件的时候尽量选择科学和有效工艺

安装工艺不到位就会使得电子元器件的结构设计不符合实际需要并增加元器件的内应力，这是元器件的使用效率低下的关键性因素。

4、元器件的检测与筛选

经过严格的检测与筛选主要是检查看元器件的设计合理、安装工艺科学等因素是不是都符合要求，只有严格的检查才能及时的发现元器件可能存在的材料的缺陷、质量问题以及设备故障，在筛选的过程中使用的电路的测试功能主要包括直流参数测试和交流参数测试以及功能测试，分别测试元器件的工艺生产中的缺陷、频率特性和开关特性以及基本逻辑功能。

5、加强对电子元器件使用和监管

根据实际操作情况不断的完善元器件的使用规则和制度是降低人为因素对元器件带来的不利影响的必要手段之一，在此过程中不仅会提高设计人员的设计水平还能够让设计人员和使用人员的工作变得有依有据，条分缕析，从而避免人为因素造成的元器件失效；让质量管理部门参与电子元器件的质量的监督与管理的过程将有利于掌握元器件的使用情况，实时的了解整机的电子元器件出现故障和失效率的数据，以此及时的发现和解决故障，提高元器件应用的可靠性。

结束语

电子元器件是整机的组成部分，要保证整机的性能可靠性就得从电子元器件着手。从各种电子设备性能故障统计的数据来看，由电子元器件造成的整机故障的最常见原因，七成左右的电子整机故障都是由于电子元器件的故障引起的，而根据对失效的电子元器件进行的分析数据来看，由于电子元器件在选择和应用方面出现的问题是导致元器件故障最大的因素。也就是说，电子元器件的选择和应用方面的问题正在影响着元器件的性能继而影响整机的可靠性，着不仅仅是关系到国家国防相关的尖端科学研究和军事电子器件的可靠性问题，更是关系到人们的各种生产生活中的电子产品可靠性问题。在这样的情况下，从元器件的选择与应用着手不断的提高电子整机的系统性能则十分重要，既是电子工程项目的重点也是难点。

参考文献

[1]张果，郭鹏.航天电子元器件标准验证必要性研究[J].机械设计与制造工程，2014，01：54-60.

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电子信息产业发展的逐级递增规律表明，电子元器件技术的每一次创新突破，不仅使电子元器件产业本身产生一次跨越式发展，而且推动直接利用新型电子元器件的电子整机更新换代，使这些直接相关的电子整机产业实现更大的发展，进而带动国家经济与世界经济走向繁荣。

比如集成电路技术的创新，使计算机从电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、大规模集成电路计算机、超大规模集成电路计算机、光计算机发展到生物智能计算机，使收录机从电子管收音机、留声机、晶体管收音机、磁带录音机、随身听、MP3、MP4发展到MP5，使空调器从制冷空调器、冷热空调器、交流变频空调器发展到直流变频空调器，使录像机从磁带录像机、VCD、超级VCD、DVD、逐行扫描DVD发展到光盘录像机等。由于片式电子元件技术的创新，使手机从模拟式手机、数字式手机发展到第三代多媒体手机。由于电光元件技术的创新，使电灯从白炽灯、日光灯、节能灯发展到LED(发光二极管)。由于电热元件技术的创新，使电炉从电子炉、电烤箱、电磁炉、微波炉发展到光波微波炉。由于显示器技术的创新，使电视机从黑白电视机、彩色电视机、平面直角电视机、超平电视机、纯平电视机、逐行扫描电视机、逐点扫描电视机、背投电视机、PDP(等离子)电视机发展到LCD(液晶)电视机。总之，随着电子元器件技术的不断创新，直接利用电子元器件新技术的电子新产品像开闸的潮水一样奔涌而来，从而大大拓展了市场需求，带动了经济持续增长。

辐射联动规律表明，电子元器件新技术具有巨大的关联效应，一项电子元器件新技术往往开启多个新市场，一个新市场往往又开创多种新职业，所产生的间接经济效益更是惊人。比如网络元器件技术的创新，就使互联网新技术催生了网络接入、网络购物、网络游戏、网络广告、电子商务、搜索引擎、综合门户、个人门户、电子邮件、电子课件、电子图书、网络电话、网络短信、网络聊天(QQ)、网络电视、网络电影、即时通信等50多个新市场，而每个新市场都需要多种职业的群体为其服务。而且随着一项新技术的不断提高和社会的发展，新的市场还会不断涌现，并且发展势头强劲。比如基于互联网技术的博客、播客、威客就是如此。

技术新趋势影响深远

电子信息产业的内在发展规律决定了其基本特点和发展现状，反过来，这些基本特点和发展现状又对产业发展产生深远影响，形成了产业发展的新趋势。在新世纪，电子信息产业在关键技术、国际分工等方面将呈现以下新的发展趋势。

微电子技术向系统集成方向发展，系统集成是21世纪初微电子技术发展的重点。在需求牵引和技术推动的双重作用下，已经出现了将整个系统集成在一块或几块芯片上的集成系统或系统集成芯片(SoC)。系统集成是微电子设计领域的一场革命。

计算机技术向多媒体和智能化方向发展，并行处理技术将迅速发展，计算机性能平均每两年提高一个数量级。多媒体技术将使计算机、通信、家电融为一体。语言和手写识别、数字图像交互等智能化技术会快速发展。

网络技术向多业务、高性能和大容量方向发展，IP业务将呈爆炸式增长态势，宽带综合业务数字网、超高速因特网将成为未来网络技术发展的重点。极大降低网络传输成本、向用户提供无限带宽、实现网络多媒体实时通信的光通信网络技术将取得长足发展。

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随着纳米技术的广泛运用，已经延伸到社会中的各个领域。目前已经研究出的纳米电子技术产品多种多样，这些纳米技术的产品不但性能优良，最主要的是功能奇特。但是值得注意的是科学家对于纳米电子技术的研究还不够深入，那么以后的还需要从新型电子元器件以及碳纳米管等方向入手进一步研发。

1 纳米电子技术的发展现状

1.1 纳米电子材料的应用

现阶段纳米材料主要有纳米半导体材料、纳米硅薄膜以及纳米硅材料等类型。在这些纳米电子材料中，可以说纳米硅材料最有发展前景，同时还符合当前社会对于电子技术的实际需求。通过对纳米硅材料与其他纳米电子材料进行比较后，可以看出纳米硅材料具有以下特点：首先，纳米硅材料在不断研发的背景下其成本处于逐渐降低的趋势，其次，该材料还具有能耗低、准确性高以及不易受外界影响的特点。最后，由于纳米硅材料中分子与分子所存在的距离较小，因此可以一定程度的提升纳米电子材料的反映速度，最终达到提升工作效率的目标。

1.2 纳米电子元件的应用

可以说纳米电子元件是以集成元件以及超大规模集成元件为基础的。其具体研发历程是在上个世纪50年代美国研究者对集成电路进行研发之后而开始的，然后经过多年的发展后逐渐从中型、大型转变为超大型的集成电路和特大类型的集成电路。在此背景下，其纳米电子元件的尺寸越来越小，现阶段的电子元件尺寸在0.1到100nm范围之内。

1.3 应用于现代医学领域

特别是在纳米技术的不断发展过程中，其纳米电子技术逐渐应用到医学的领域。可以说在医学治疗的过程中，可以利用纳米电子技术的特点在细微部分的检测与观察方面。在普通显微镜无法观测的物品可以通过纳米电子技术进一步剖析。与此同时，还可以将电化学的信息检测流程中融入纳米传感器的方式对生化反应进行诊断。同时，在纳米电子技术不断发展的背景下，产生了很多方面的高科技医学产品，例如伽马刀、螺旋CT以及MRI等。可以说生物医学以及电子学的融合对于纳米电子技术的发展具有重要的意义，纳米电子技术在生物医学的电子设备集成化具有很大的发展空间，在未来的发展中，可以将纳米电子元件的尺寸控制在分子与原子的大小之间，进而就会将微小生物体的研究带到一个新的领域。

2 纳米电子技术的发展趋势

通过对纳米电子技术的发展现状进行分析后可以看出纳米电子技术在未来发展具有很大的空间，对此主要可以从新型电子元器件、石墨烯以及碳纳米管等方向入手。

2.1 新型电子元器件

对纳米电子技术的当前模式分析后，可以断定在未来十年内必然会经过飞速发展的历程。特别是当前市场对于新型电子元器件的需求逐渐增多的背景下，还需要根据实际需求来对新型电子元器件进行扩展与完善。对此，可以从单电子器件、共振隧穿电子器件、纳米场效应晶体管、纳米尺度MOS器件、分子电子器件、自旋量子器件、单原子开关等新型信息器件的方向入手，在保证了纳米电子技术朝着良好的方向发展的同时，还可以延续摩尔定律以及CMOS的研究成果。

2.2 碳纳米管

可以说碳纳米管是纳米电子技术的发展重要方式，碳纳米管的本质是一种一维的纳米材料，其最大的特点是具有重量轻以及完美六边形的结构。因此在实际的运用中，碳纳米管具有良好的传热性能、光学性能、导电性能、力学性能以及储氢性能等。与此同时，碳纳米管在纳米电子方面具有重要的作用，并作为现阶段晶体管中主要的材料，对此有效的碳纳米管可以对集成电路的效率进行提升。

2.3 忆阻器

所谓忆阻器就是就是经过了继电阻器、电容器以及电感元件发展之后而发展的一种模式。并且忆阻器是模拟信号的方式来对非线性动态纳米元件而组成的具有交叉开关模式的纳米电子技术。忆阻器的属性不但与CMOS类似，更主要的是其具有功率低、体积小以及不受外界因素影响的特点，进而在未来的发展中可以有效的代替硅芯片等材料。

2.4 石墨烯

同时，石墨烯作为新型的纳米材料来说，不但具有超薄的特征，最主要的是其质地还是非常坚硬的。并且在正常状态下石墨烯电子的传输速度要比其他类型的纳米电子材料快，正是由于多方面的因素使得对于石墨烯的研究具有重要的意义。石墨烯和其他导体具有很大的区别，进而在碰撞的过程中其能量不会有损失。在对石墨烯的未来进行研究与设想后，根据专家预计在10年后可成功研制性能优异的石墨烯类型的导体材料与晶体管。

2.5 纳米生物电子

最后，纳米电子技术还可以与生物技术进行有效的融合，也可以认为纳米生物电子是以多个领域为核心共同建设的。在对纳米电子技术带入生物领域的过程中，利用纳米电子技术的自身特点可以制造出关于纳米机器以及附属的纳米生物医用的材料产品等，进而可以在医学领域中取得一定的成果，最终达到为人类健康做出巨大贡献的目标。

3 结束语

总之，在电子科学不断发展的背景下，其纳米电子技术的发展越来越受到国际的重视。通过对纳米电子技术的应用现状进行分析后，可以发现其应用的领域越来越广泛，也就是说纳米电子技术完全融入到我们日常生活当中指日可待。通过采用纳米电子技术可以实现一种高效、科学而环保的生物材料、电子晶体管以及医学设备等，最终达到改善人们的生活现状的目标，让人们切切实实地体验纳米时代。

参考文献

[1]叶原丰，王淮庆，郝凌云.碳纳米管在电子器件中的应用[J].金陵科技学院学报，2010（02）.

[2]许高斌，陈兴，周琪，王鹏. 碳纳米管场效应晶体管设计与应用[J].电子测量与仪器学报，2010（10）.

[3]余巧书.纳米电子技术的发展现状与未来展望[J].电子世界，2012（12）.

[4]刘长利，沈雪石，张学骜，刘书雷.纳米电子技术的发展与展望[J].微纳电子技术，2011（10）.

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0.引言

电子元器件制造业是电子元器件行业的重要组成部分，也是电子信息产业的基础支撑产业，其技术水平和生产能力直接影响整个行业的发展。据调查研究显示，目前我国电子元器件生产企业有数千家，其中以中小型企业居多。自从我国加入WTO和参加ITA后，我国的电子元器件有了更大的需求。但行业分析报告指出，目前我国电子元器件企业普遍存在着生产效率低、出错率高、管理水平低等问题，严重制约着中小型电子元器件企业的发展。

IE标准化是改变这一现状，提高生产效率，保证质量，提高中小型企业的核心竞争能力的重要手段。而模特法是当今世界上四十多种预定动作时间标准方法中最容易掌握的方法之一，是“工作研究”中衡量劳动测定从而制定出标准操作方法的一种技术，也是制定动作时间标准的基本方法。

1.模特法概述

模特排时法（简称模特法或MOD法）是由澳大利亚预定时间标准研究协会开发的一种作业测定的具体方法[1]。通过分析计算，能够确定标准的操作方法,并预测完成标准动作所需要的时间。

模特法主要有以下基本原理[2]：（1）模特法把生产实际中的操作动作归纳为21种基本动作。（2）人们在做同一基本动作时（在操作条件相同时），所需要的时间大体相等（误差10%左右）。（3）人体不同部位做动作时，其最快速度所需要的时间与正常速度所需要的时间之比，大体相似。（4）人体不同部位做动作时，其动作所需时间互成比例。

模特法的特点：（1）模特法将动作归纳为21种，分类简单、易记。21种动作分为两大类，上肢基本动作11种，下肢和腰的基本动作4种，辅助动作6种。（2）以手指动作一次（移动2.5cm，1MOD=0.129s）所需时间作为动作时间单位，其他部位动作时间是手指动作时间的整数倍。（3）模特法把动作符号与时间值融为一体，动作标号的数值也就是时间值。如G1表示简单抓取动作，同时也表示了时间为1MOD=1×0.129s=0.129s。（4）方法容易掌握，应用范围广，实用精度高。

2.XQ公司作业标准制定中的问题

三极管是一种基础且重要的电子元器件，是XQ公司的主营产品。由于公司规模较小，成立10余年来，并未有一套科学的作业标准，员工只是凭技术员口头叙述操作要领和依据经验进行操作，劳动定额的制定也是依据经验和行业平均水平而定，并无科学依据。因此，为了提高企业生产效率，提升企业管理水平，企业需要迫切进行作业标准化。目前企业在作业标准化过程主要运用时间观测法（秒表法），在运用此种方法进行作业标准制定的过程中也遇到了一些问题。

（1）三极管制作工艺复杂，工序繁多，且企业设备处于手工、半自动向全自动的过渡时期，这两种设备有各自的特点，不宜用秒表法这一种方法对工序进行测量。

（2）应用秒表法测定工时在实际操作中会引发操作工人的抵触情绪，操作工人会故意放慢动作。模特法不需要测时，可以直接观察动作，对操作动作进行改善，并计算出标准时间，简单易行。

（3）秒表法测量误差较大，而模特法以移动动作为基准，误差小。

（4）各工位的作业动作均为处于该工位操作工的习惯性动作,而没有统一的标准化动作,故没有标准的作业时间，使得劳动定额缺乏通用性。

经过上述分析，XQ企业中的手工工序和半自动工序不适合使用秒表连续测时，应使用模特法来进行作业标准化。

3.模特法在XQ公司作业标准制定中的应用

通过对生产线的观察，XQ公司三极管制造的制造工序主要包括：粘片、键合（自动和半自动）、抽检、包封、老化、软化、去毛刺、电镀、打印、切筋、测试。整个制造工序可分为四类，第一类为外包工艺，包括软化和电镀，这类工艺为外包，不在可控范围之内，故不考虑其作业标准化的制定；第二类为搬运工艺，主要有老化，老化只需将产品搬入烘箱，设定时间即可，无需工人看管；第三类为自动工艺，包括自动粘片、全自动键合、测试等，这类工艺为一人多机的工艺，适合用人机联合作业分析和秒表法来实行作业标准化；第四类为半自动或手工工艺，包括手工键合、半自动键合、包封、去毛刺、打印和切筋等，这类工艺为一人一机，适合使用模特法进行分析和改善。在此，选择以手工键合为例，应用模特法来对该工艺进行作业标准化。

3.1运用模特法制定手工键合作业标准

（1）对工位作业单元进行要素分割。

（2）运用MOD法对各要素作业进行分析并确定时间值。

（3）用5W1H技术对现行操作方法进行提问，探究现行操作方法中的问题。

（4）根据ECRS原则，对操作方法进行改善，并写出改善后的模特式。

（5）根据模特式确定标准动作，并计算各要素作业时间，计算标准时间及工时定额。

（6）运用秒表法对标准时间进行验证。