元器件可靠性表征

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1、2 2 可靠性表征方式可靠性表征方式 军用电子元器件标准和规范中规定的可靠性保证要求有两种表征方式，即失效 率等级和产品保证等级。前者用于大多数（并非全部）电子元件可靠性水平的 评定，后者则用来评价电子器件（包括部分电子元件）的可靠性保证水平。 2.1 元件的失效率等级 失效率是量化表征产品可靠性水平的一种特征数，在以 其为可靠性表征方式的标准和规范中规定有关从 10-5/h 和 10-8/h 的四个等级。 惟须注意的是只有 10-5/h 才做定级鉴定，高于它的等级则利用已鉴定定级的 10-5/h 等级后的延长试验和维持试验数据予以确定。无论等级高低，可靠性保 证体系方面的要求（指可靠性保证大

2、纲标准中统一规定并为产品规范所具体明 确的要求）都是同一的。这种表征方式主要用于电容器、电阻器以及继电器等 电子元件的可靠性要求及其评价方面。需要说明的是：由于这些元件以往的规 范，均以“有可靠性指标的总规范（详细规范）”定名，而容易产生没 有冠以“有可靠性指标的”就没有可靠性要求甚至无可靠性的误解。 “有可靠性指标”英文缩写为“ER”是“Established Reliability”，其基本 含义是“确立（或建立）可靠性”包括两方面的含义：一是确立可靠性保证要 求，二是确立可靠性的量化值。就“确 立可靠性保证要求”的含义而言，是军用电子元器件标准或规范共同的内容， 而“确立可靠性的量化值”

3、则是失效率等级表征可靠性保证要求的元件规范特 有的内容。为了减少因标准名称而产生的误解，应当考虑用更为合适的修饰语， 如可否用“规定失效率等级的等”替代“有可靠性指标的”来定 名规范的名称。 我国于 1979 年发布了国家标准 GB/T 1772-79 电子元器件失效率试验方法， 对有可靠性指标（ER）的军用元件，规定了失效率等级，该国标是参照采用了 美军标 MIL-STD-690B（1968）而制定的，一直沿用到九十年代初期。1996 年 发布了国家军用标准 GJB2649-96，该国家军标等效采用了美军标 MIL-STD- 690C（1993），今后国军标有可靠性指标的贯标元件将主要采用

4、GJB 2649- 96。但目前大多数列入合格产品目录（QPL）中有可靠性指标的元件，仍沿用 GB/T 1772-79 规定的失效率等级，两者的失效率等级代号很易混淆，现将这两 个标准失效率等级的分类及代号同时列于表 2-1，供比较。 表 2-1 失效率等级 失效率等级名称 失效率等级代号 最大失效率 （1/h 或 1/10 次） GB/T 1772-79 GJB 2649-96 亚五级 五级 六级 七级 八级 九级 十级 Y W L Q B J S L M P R S - 310-5 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10 2.2 产品保证等级 作为另一种表征方式的产品

5、保证等级，则与失效率等级表征 方式有较大不同。其一是产品保证等级没有直观的量化数值，其二是不同产品 保证等级有不同的保证要求。采用产品保证等级表征可靠性水平的产品最典型 的是半导体器件，包括集成电路。在 GJB33半导体器件总规范中明确规定 产品保证等级为 JP （普军级）、JT（特军级）、JCT（超特军级）。在某些电 子元件的总规范中虽未明确指出产品保证等级，实际上产品保证等级为一级 J(军级)；还有的规范明确规定供宇航用，如 GJB599耐环境快速分离高密 度圆形电子连接器件总规范中明确规定供宇航用，即产品保证等级为宇航级。 事实上，具有确定产品保证等级的器件（或元件），当然存在有与该等级

6、相应的固有可靠性水平。只是由于这类器件（或元件）的失效时间函数不服从指数 分布或（和）受设计、结构、材料、工艺等影响甚大，而不采用并通过试验给 出相应的失效率。当然，如果不考虑经济与时间因素而进行常时间恒定应力试 验，还是可以得出大体相当的失效率数据。但是，毕竟经济与时间的投入难以 承受。资料上见到的这类元件、器件的失效率，据分析有两个来源，一个是生 产方的最终检验与试验数据的累积处理结果，另一个是使用方的现场失效统计 分析。 MIL-STD-11268 电子设备用元器件、材料与工艺在界定高可靠性元器件时 就明确指出，凡按失效率表征可靠性（ER：Established Reliability

7、）的规 范供货的 P 级（10-6/h）及其以上的元件，和按规定有产品保证等级的规范供 货的 B 级及其以上（对于微电路）和 JANJX 级及其以上（对半导体分立器件） 的器件，均属于高可靠性器件，并依这一界定采购使用需要的高可靠元器件。 在军用标准和规范中，对不同产品保证等级规定有不同的保证要求。保证要求 的多少和严格程度的高低，决定了保证等级的高低。但应当指出，并不是所有 的军用标准或规范都明确标明产品保证等级。当标准和规范只包括一个等级或 只包括一个且属较低等级时，标准和规范就仅规定产品鉴定和质量一致性检验 要求，而未明确保证等级，因为等级仅用来区别表示两个或两个以上的等级。 军用电子元

8、器件的产品保证要求所包括的典型内容有产品保证大纲审查、工厂 或生产线认证、产品鉴定检验、检验批构成、可追溯性、生产过程检验、筛选 以及质量一致性检验等。产品保证等级愈高，所涉及的保证要求内容愈多和愈 严。如用于航天的产品保证等级（S 级集成电路，JANS 级半导体分立器件）的 产品保证要求，就涉及了上述内容的全部；而用于航空或类似应有场合的产品 保证等级的产品保证要求，在保证要求内容和严格程度上则少于和低于航天用 产品保证等级。而不以失效率表示可靠性的元件规范中规定的产品鉴定和质量 一致性检验，即是属于产品保证要求内容最少的产品保证等级，标准和规范根 据应用场合的不同，在鉴定和质量一致性检验中

9、规定的项目多少和严酷度高低 也是不同的。 元器件的质量认证 最早的的质量认证是七专线审查，由当时的五所数据中心审查，依据规定，必 须经“七专线”及产品经过审核、批准、公布（七专目录）的产品，才可以打 上“G”的标记。 自 90 年代初期开始的军标认证，是依据国家军用标准的认证。其认证机构是 由原国防科工委授权的中国军用电子元器件质量认证委员会，它独立于元器件 的生产方和使用方，所以属于第三方认证。 质量认证包括两方面的内容：对于元器件生产单位质量保证能力的评定：对其 所生产的元器件进行鉴定或考核，合格者列入合格产品目录(QPL)或合格生产厂 目录（QML）。 除了原国防科工委授权的军用元器件质

10、量认证机构外，军工行业也可授权具有 认证能力的单位按标准或法规性文件，对元器件生产单位的质量保证能力进行 考察，以及对其生产的产品进行鉴定或考核，合格者列入该军工行业合格产品 目录。为了区别于由国家授权的质量认证，将军工行业授权的质量认证，称为 质量认定，由于军工行业是元器件的用户，所以质量认定也可称为用户认证或 第二方认证。 凡已通过质量认证，其认证条件能满足军工产品质量要求的元器件，可不再进行质量认定。凡未经过质量认证或其认证条件不能满足军工产品质量要求的元 器件及其生产单位，军工行业的有关部门认为必要时可组织人员进行质量认定。4 4 元器件的质量等级元器件的质量等级 根据用途，元器件的质

11、量等级可分为：用于元器件生产控制、选择和采购的质 量等级和用于电子设备可靠性预计的质量等级两类，两者有所区别，又相互联 系。 4.1 用于元器件生产控制、选择和采购的质量等级 元器件的质量等级与其生产 过程执行的规范是密不可分的，规范要求质量控制的严格程度，决定了元器件 质量等级的高低。在大多数军工产品中采用国产元器件的质量等级分为：（七 专）7905、（七专）8406、（七专）840611A （半导体分立器件）、（七专） 补充技术协议、国军标（GJB）等五种。前四种可以认为是四种质量等级，而国 军标由于参照采用了美国军用（MIL）标准，其质量等级的分类方法比较复杂， 器件分为 34 个质量保

12、证等级（简称质量等级）；元件分为有可靠性指标的 和无可靠性指标的两类，对于有可靠性指标的元件可分为若干个失效率等级。 国军标元器件的质量等级包括了：器件的质量保证等级和有可靠性指标元 件的失效率等级，如表 4-1 所示。表 4-1 国军标元器件质量分级 序号 元器件类别依据标准质量分级（从低到高）1 半导体分立器件GJB33A-97 质量保证等级分为：JP（普军级）、 JT（特军级）、JCT（ 超特军级）、 JY（宇航级）2 半导体集成电路GJB597A-96 质量保证等级分为：B1 级、B 级、S 级3 混合集成电路GJB2438-95 质量保证等级分为：H1 级、H 级、K 级4 有可靠性指标的元 件相应的元件总规范失效率等级分为：L（亚五级）、M（ 五 级）、P（六级）、R（七级）、S（八级）