原创 电子元器件的质量等级（上）

    电子元器件是元件和器件的总称。是电子元件和小型机器、仪器的组成部分，其本身常由若干零件构成，可以在同类产品中通用。常指电器、无线电、仪表等工业的某些零件，如电容、晶体管、游丝、发条等子器件的总称。 

    1.元器件质量保证有关标准

    为了保证军用元器件的质量，我国制订了一系列的元器件标准。

    在七十年代末期制订的“七专”7905技术协议和八十年代初期制订的“七专”8406技术条件（以下统称“七专”条件），“七专”技术条件是建立我国军用元器件标准的基础，目前按“七专”条件或其加严条件控制生产的元器件仍是航天等部门使用的主要品种。

（注：“七专”指专人、专机、专料、专批、专检、专技、专卡）

    根据发展的趋势，“七专”条件将逐步向元器件的GJ军用标准（GJB）过渡。因此，以下将主要介绍元器件GJ军用标准的有关情况。

    从八十年代开始，我国军用标准化组织参照美国军用标准（MIL）体系建立了GJB体系，其中元器件的标准有规范、标准、指导性技术文件三种形式：

    a. 规范主要包括：元器件的总规范和详细规范，这两种规范统称产品规范。

    b.标准主要包括：试验和测量标准、质量保证大纲和生产线认证标准、元器件材料和零件标准、型号命名标准、文字和图形符号标准等；

    c. 指导性技术文件主要包括：指导正确选择和使用元器件的指南、用于电子 设备可靠性预计的手册、元器件系列型谱等。

根据我国的具体情况，军标分为GJ军用标准、行业军用标准、企业军用标准三个级别。

    下面对组成GJ军用元器件标准体系的三种形式：规范、标准和指导性技术文件分别举例作简要的介绍。

    1.1规范

    元器件规范主要包括：元器件的总规范（通用规范）和详细规范两个层次。总规范对某一类元器件的质量控制规定了共性的要求，详细规范是对某一类元器件中的一个或一系列型号规定的具体的性能和质量控制要求，总规范必须与详细规范配套使用。元器件的产品规范是元器件生产线认证和元器件鉴定的依据之一，也是使用方选择、采购元器件的主要依据。

    现在我国国防工业主管部门已发布了大量的元器件总规范，但是详细规范还没完全配套，所以往往由器件生产单位制定了详细规范（属于企业军标准级别）经标准化机构确认后贯彻执行。

    已发布的军用元器件总规范中，影响较大的总规范及其参照采用的MIL标准如表1-1所示。

表1-1国军标总规范及其等效采用的美国军用标准

    表1-1中序号1～3是器件的总规范，包括了分立器件、集成电路及混合集成电路，每一类器件只有一个总规范，但是对于同一类的元件，就可以有不止一个总规范。例如对于电容器这一大类的元件，已发布了21个总规范。对于电磁继电器已发布了3个总规范。每个器件或元件的总规范下面又有若干个详细规范配套，所以元器件的产品规范（总规范和详细规范）的数量在元器件标准体系中占很大的比例。

    1.2标准    标准是GJ军用标准体系中除了规范、指导性技术文件以外的另一种形式。它包括的门类很广，对元器件使用方来说，首先要了解有关试验和测量方法的标准。因为这类标准是规范重要的技术支撑，结合产品规范了解这类标准的内容，一方面有助于更深入地掌握元器件承受各种应力的能力，另一方面对元器件使用方正确制订补充筛选（二次筛选）或失效分析的标准或法规性文件提供了参考依据。    试验方法标准是指导对某一类元器件进行试验、测量或分析的技术性很强的标准，这类标准的数量较少，但对保证元器件的质量起很大作用。表1-2列出已发布的元器件主要方法标准及其等效采用的MIL标准。表1-2国军标方法标准及其等效采用的美国军用标准

    表1-2中序号1～4是标准化部门等效采用了相应的美军制定的。这四个标准所列的试验方法分别适用于半导体分立器件、元件、微电子器件和电连接器的试验，这些方法标准在半导体分立器件、元件（包括电连接器）、微电路产品规范的鉴定试验、质量一致性检验中被广泛地引用。    2.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”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**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**军用标准GJB2649-96，该**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

    2.2产品保证等级    作为另一种表征方式的产品保证等级，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）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规定的项目多少和严酷度高低也是不同的。未完，待续...