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目 录 www．Kekaoxing.com中国可靠性 5.15.1 概述 26 5.15.2 应用指南 26 5.15.3 降额准则 26 5.16 保险丝降额准则 26 5.16.1 概述 26 5.16.2 应用指南 27 5.16.3 降额准则 27 5.17 晶体降额准则 27 5.17.1 概述 27 5.17.2 应用指南 27 5.17.3 降额准则 27 5.18 纤维光学器件降额准则 27 5.18.1 概述 27 5.18.2 应用指南 28 5.18.3 降额准则 28 6 说明事项 29 附录A 率模型与降额准则的确定 30 附录B 降额准则应用示例 31 附录C 集成电路、晶体管、二极管结温与环境温度的关系 36 附录D 功率线绕电阻器脉冲功率与脉冲宽度曲线及应用 37 附录E 功率 型线绕电阻器功率－散热面积曲线的应用 38 附录F 电感元件热点温度的确定 38 附录G 元器件降额准则一览表 39 1 主题内容 本标准规定了电子、电气和机电元器件（以下简称元器件〕在不同应用情况下应降额的参数及其量值；同时提供了若干与降额使用有关的应用指南。 本标准适用于本公司电子设备的设计。 2 引用文件 GJB 450－88 装备研制与生产的可靠性通用大纲 GJB 451－90 可靠性维修性术语 GJB/ 299A－91 电子设备可靠性预计手册 www．可靠性.com GJB/Z 35－93 元器件降额准则 3 定义 除下列术语外，本标准所用的其他术语及其定义见GJB 451。 3.1 降额 derating 元器件使用中承受的应力低于其额定值，以达到延缓其参数退化，提高使用可靠性的目的。通常用应力比和环境温度来表示。 3.2 额定值 rating 元器件允许的{zd0}使用应力值。 3.3 应力 stress 影响元器件失效率的电、热、机械等负载。 3.4 应力比 stress ratio 元器件工作应力与额定应力之比。应力比又称降额因子。 4 一般要求 4.1 降额等级的划分 通常元器件有一个{zj0}降额范围。在此范围内，元器件工作应力的降低对其失效率的下降有显著的改善，设备的设计易于实现，且不必在设备的重量、体积、成本方面付出大的代价。 应按设备可靠性要求、设计的成熟性、维修费用和难易程度、安全性要求，以及对设备重量和尺寸的限制等 因素，综合权衡确定其降额等级。在{zj0}降额范围内推荐采用三个降额等级。 a) I级降额 I级降额是{zd0}的降额，对元器件使用可靠性的改善{zd0}。超过它的更大降额，通常对元器件可靠性的提高有限，且可能使设备设计难以实现。 I级降额适用于下述情况：设备的失效将导致人员伤亡或装备与保障设施的严重破坏；对设备有高可靠性要求，且采用新技术、新工艺的设计；由于费用和技术原因，设备失效后无法或不宜维修；系统对设 Kekaoxing_com 备的尺寸、重量有苛刻的限制。 b)II级降额 II级降额是中等降额，对元器件使用可靠性有明显改善。II级降额在设计上较I级降额易于实现。 II级降额适用于下述情况：设备的失效将可能引起装备与保障设施的损坏；有高可靠性要求，且采用了某些专门的设计；需支付较高的维修费用。 c) III级降额 III级降额是最小的降额，对元器件使用可靠性改善的相对效益{zd0}，但可靠性改善的{jd1}效果不如I级和II级降额。III级降额在设计上最易实现。 III级降额适用于下述情况：设备失效不会造成人员和设施的伤亡和破坏；设备采用成熟的标准设计。 4.2 降额的限度 降额可以有效地提高元器件的使用可靠性，但降额是有限度的。通常，超过{zj0}范围的更大降额，元器件可靠性改善的相对效益下降，见附录A（参考件）。而设备的重量、体积和成本却会有较快的增加。有时过度的降额会使元器件的正常特性发生变化，甚至有可能找不到满足设备或电路功能要求的元器件；过度的降额还可能引入元器件新的失效机理，或导致元器件数量不必要的增加，结果反而会使设备的可靠性下降。 4.3 降额量值的调整 不应将本标准所推荐的降额量值{jd1}化。降额是多方面综合分析的结果。本标准规定的降额值考虑了设计的可行性和与可靠性要求相吻合的设计限制。在实际使用中由于条件的限制，允许降额值作一些变动，即某降额参数可与另一参数彼此综合调整，但不应轻易改变降额等级（如从II 级降额变到III 级降额）。某些情况下，超过本标准所提出的降额量值的选择可能是合理的，但也应在认真权衡的基础上作出。还应指出，与本标准规定的降额量值间的小的偏差，通常对元器件预计的失效率不会有大的影响。 www.可靠性．com 4.4 降额等级的确定 为了确定某种元器件的降额等级，针对该种元器件对表1中的五个因素打分后求和，就可确定其应该采用的降额等级。 本公司设计的电子设备所用的元器件一般不采用I级降额。 表1 降额等级的确定 因 素 得分 可靠性要求 ?对于已经证实的设计，用标准部件或电路可以达到的系统 1 ?对于高可靠性要求，需要专门的设计特性 2 ?对于满足现代科技要求的新设计及新的方案 3 系统修理 ?对于易接近的、快速和经济修理的系统 1 ?对于修理费用高、接近受限制的、需要高技术等级的、允许不能工作时间很短的系统 2 ?对于不能拆卸修理、得不到经济合理修理的系统 3 安全性 ?对于常规的安全性大纲，没有预期问题的系统 1 ?对于系统或设备潜在的损坏费用高的系统 2 ?对于那些对工作人员的生命存在潜在危害的 3 尺寸、重量 ?对于没有严格设计限制的、按照标准方法设计的系统 1 ?对于需要专门设计特性的，提要求困难的系统 2 ?对于需要新方案的、存在严格的设计限制的系统 3 寿命周期 ?对于修理费用省、预期没有异常高备件费用的系统 1 ?对于修理费用可能较高的，或特别高费用备件的系统 2 中国可靠性网 http://可靠性．com ?对于可能需要xx替代的系统 3 降额等级 总分 I 11～15 II 7～10 III 6或以下 4.5 元器件的质量水平 必须根据产品可靠性要求选用适合质量等级的元器件。不能用降额补偿的方法解决低质量元器件的使用问题。 5 详细要求 5.1 集成电路降额准则 5.1.1 概述 集成电路分模拟电路和数字电路两类。根据其制造工艺的不同，可按双极性和MOS(CMOS)型，以及混合集成电路分类。 集成电路芯片的电路单元很小，在导体断面上的电流密度很大，因此在有源结点上可能有很高的温度。高结温是对集成电路破坏性{zd0}的应力。集成电路降额的主要目的在于降低高温集中部分的温度，降低由于器件的缺陷而可能诱发失效的工作应力，延长部件的工作寿命。 中、小规模集成电路降额的主要参数是电压、电流或功率，以及结温。大规模集成电路主要是降低结温。 5.1.2 应用指南 5.1.2.1 所有为维持{zd1}结温的措施都应考虑。可采取以下措施： a) 器件应在尽可能小的实用功率下工作； b) 为减少瞬态电流冲击应采用去耦电路； c) 当工作频率接近器件的额定频率时，功耗将会迅速增加，因此器件的实际工作频率应低于器件的额定频率； d) 应实施xxx的热传递，保证与封装底座间的低热阻，避免选用高热阻底座的器件。 5.1.2.2 双极型数字电路电源电压须稳定，其容差范围如下： a) II级降额:?5% b) III级降额:按相关详细规范要求。 5.1.2.3 主要参数的设计容差 为保证设备长期可靠的工作,设计应允许集成电路参数容差为： 模拟电路： 电压增益： -25%（运算放大器） -20%（其他） 输入失调电压： +50%（低失调器件可达300%） 输入失调电流： +50% 或 +5nA 输入偏置电压： ?1mV（运算放大器和比较器） 输出电压： ?0.25%（电压调整器） 负载调整率： ?0.20%（电压调整器） 数字电路： 输入反向漏电流：+{bfb} 扇出： -20% 频率： -10% 5.1.3 降额准则 5.1.3.1 模拟电路 模拟电路降额准则见表2。其中： a) 电源电压从额定值降额； b) 输入电压从额定值降额； c) 输出电流从额定值降额； d) 功率从{zd0}允许值降额； e) 结温降额给出了{zg}允许结温。 www．可靠性.com
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