原创 电子元器件的质量等级（下）

    3.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**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**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.元器件的质量等级    根据用途，元器件的质量等级可分为：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3～4个质量保证等级（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

    进口元器件的质量分级更为复杂，考虑到较多的是采用美国军用元器件及部分欧洲空间局（ESA）元器件，所以简要介绍MIL和欧洲空间局空间元器件协调组（ESA/SCC）元器件质量分级的情况。    美军标元器件的质量分级如表4-2所示。    表4-2 美军标元器件质量分级

    从1994年6月美国宣布对军用标准实行改革以来，表4-2中涉及的美军标中，MIL-M-38510已并入MIL-I-38535，而且都已改成性能规范（规范代号的字母改为MIL-PRF-，以后的数字不变，如MIL-PRF-38535C），内容也有较大的变化，例如采用统计过程控制（SPC）技术后，原来军用规范规定要100%做的筛选项目，允许减少甚至可以全部免除。因此，在选择和采购元器件时，必须加以注意。    这里特别要对微电路（包括：半导体集成电路及混合集成电路）的质量等级作些说明，其中B级与S级是微电路的质量保证等级，此外凡符合MIL-STD-883《微电路试验方法和程序》1.2.1条规定的微电路，属于质量等级为883级的微电路。其特点是微电路生产单位声称已按总规范MIL-M-38510及相应的详细规范进行质量控制，但未进行认证。因此，具有不同信誉的微电路生产单位，电路的质量将有很大差别。从1995年5月14日开始MIL-M-38510并入MIL-PRF-38535后，已不生产B级、S级微电路，所以现在按MIL-M-38510采购的微电路，其质量等级大多数是883级，在883级微电路中，有些元器件供应商还根据对电路不同的质量控制，分为883B和883S，但其质量等级都不如B级有保证。    ESA/SCC元器件的质量分级较有规律，所有元器件都分为B、C两级，但在采购时还可选择不同的批验收试验（缩写LAT，相当质量一致性检验），由于LAT分为1、2、3类，所以ESA/SCC元器件可分为B1、B2、B3、C1、C2、C3六个质量等级。    4.2用于电子设备可靠性预计的质量等级    当按GJB/Z 299或MIL-HDBK-217进行电子设备可靠性预计时，在该标准中列出了另一种质量等级与表4-1或表4-2列出的质量保证等级及失效率等级有一一对应的关系。由于质量保证等级及失效率等级有时也可简称为质量等级，所以两者很易混淆。但只有军用级元器件才有质量保证等级及失效率等级，而对于所有元器件都有进行可靠性预计的质量等级，这是两者是主要的差别。    现将GJB/Z 299B中所列的单片集成电路、混合集成电路、半导体分立器件、部分电阻器、电容器、继电器开关的质量等级以及相应的质量系数分别列于表4-3～表4-11、进口元器件质量等级对照表（MIL-HDBK-217F noticeⅡ）列于表4-12～表4-14，以便分析比较。    用于可靠性预计的元器件质量等级，都对应着不同的质量系数πQ参见GJB299B，它反映了同类元器件不同质量等级的相对质量差异。例如表4-14中的S级微电路的工作失效率，较B级改善了4（1/0.25）倍；较883级改善了8（2/0.25）倍。    4.3元器件两种质量等级的比较

    对表4-1与表4-3～表4-14进行分析对比，可以得出GJB/Z299B规定用于可靠性预计国产元器件的质量等级与国军标产品规范规定的质量等级（包括：质量保证等级及失效率等级）的对应关系，如表4-15所示。

说明：

    1)G---是指执行QZJ8406xx产品的质量等级

    2)Ga---在此仅代表执行QZJ840611A产品的质量等级,在部分购销合同中出现的G+或G++是指“七专”加严。

    3)对于有可靠性指标的元件，其可靠性预计的质量等级又依据其失效率等级将A1细分为：A1W （对应失效率五级）、A1L（对应失效率六级）、A1Q （对应失效率七级）、A1B（对应失效率八级）等。

    如前所述，微电路的质量和可靠性等级可分为下列三档：

    第一档为建立了相应的军用规范（详细规范），并列入了“合格产品清单”QPL-38510中的军用级微电路。这一档产品是美国国防部为美国陆海空三军及航天项目推荐的高质量、高可靠的标准军用产品；

    第二档为生产厂家按照“微电子器件试验方法”MIL-STD-883的要求进行过一系列试验和检验（包括100%筛选、质量一致性检验等）的“准高可靠”的“883级”器件；

    第三档是由各个厂家自己认定的，没有经过高可靠性试验的一般产品。

表4-14中是S级和B级属于上述第一档，是有质量和可靠性保证的高可靠性产品。其中S级也叫“宇航级”，或称为JAN S级，它是所有微电路质量等级中的最高级；B级通常叫做JAN B级。      表4-14中的B-1级就是通常所说的“883级”。正规地说，这级器件应是按军用图纸（MIL图纸）、国防电子供应中心（DESC）的图纸或政府批准的其它文件要求进行和生产的。这级器件上应明标“883”的标记。      值得注意的是，正规的883级器件应完全符合MIL-STD-883的1.2.1节的所有要求。这些要求的绝大多数项目引用了“微电路通用规范（美军标）MIL-M38510”的相应条目。这级器件与QPL-38510中的JAN器件的主要差别是认证、鉴定和控制措施的不同。而表4-14中的B-2级器件，由于其不完全符合MIL-STD-883的1.2.1节的要求，因此，这级器件实质上不是“883”器件，它没有资格在器件或其载体打上“883”的标记。B-2级器件很可能只按照MIL-STD-883的要求进行过某些试验。     通常我们在使用微电路时，经常将微电路按其使用范围为-55℃～+125℃的产品称为“军品”；将使用温度范围为-40℃～85℃的产品称为“工业品”；将0℃～70℃的产品称为民品，但必须注意，这种划分方法只是按照“使用温度范围”这一性能特性来分档的，这种划分方法没有将器件的质量、可靠性特考虑在内。也就是说，具有使用温度范围-55℃～125℃这一性能性的器件其失效率可能是非常高的，其质量特性可靠性最多相当于表4-14中的D级，其失效率是QPL-38510级的10倍。    严格来说，将符合军用温度范围（-55℃～+125℃）的产品称为“军品”是不正确的。在国外，“军品”的概念是指建立了相应的详细军用规范，并按该规范的要求进行生产且列入微电路合格产品目录QPL-38510中的产品。这种产品也称为JAN产品。“JAN”是美国政府为军用产品（元器件）注册的专利标记。    由表4-14可以看出，QPL的微电路较其它级别的产品具有很低的失效率。美国的有关军用规范规定：军用设备所使用的元器件原则上都要采用JAN产品，即军用元器件。究其原因是因为军用JAN微电路具有下列一些特性：  a. JAN元器件的生产厂商必须首先经过权威部门的合格认证，这就要求生产厂家必须制定并执行一项严格的产品保证计划；  b. JAN产品只能在认证合格的专用生产线上生产；  c. JAN产品进行并通过了一系列的性能和可靠性试验（其中包括100%筛选和质量一致性检验）；  d. 生产过程得到了严格的控制。JAN产品的生产过程必须处于政府部门的严格控制之下，并要随时接受政府方面的检验；  e. JAN器件的生产和检验是按其详细的军用规范及联合其它通用规范进行的，因此使器件做到了标准化；  f. 生产、筛选和试验只限于美国本土的合格生产厂商；  g. 采用了专利标志和专用的军用型号命名法。  正是由于JAN产品的生产厂商得到了认证，生产、试验过程得到了严格的控制，因此使JAN产品的质量和可靠性得到了有效的保证。  除了列入QPL中的JAN产品以外，其它级别的产品由于生产厂商并不需要经过认证，生产、检验过程也没有得到权威机构的控制，因此产品的质量随生产厂商控制措施的不同而不同，即产品的质量和可靠性是不稳定的，是没有保证的。正是由于这一原因，国外许多机构的优选元器件清单（PPL）中的优选元器件绝大多数是QPL中的产品（类似于XXX工程元器件优选目录）。    综合所述，各个级别元器件的主要差别是其失效等级有所不同，但不同级别的同一种器件在物理和功能上一般是可以互换的。为了保证设备的可靠性，最基本的方法就是要选择固有可靠性高的元器件。元器件的固有可靠性除了要考虑上述质量、可靠性等级外，生产厂商的信誉、技术的成熟程度及元器件的使用历史等都是选择固有可靠性高的元器件。元器件的固有可靠性除了要考虑上述质量、可靠性等级外，生产厂商的信誉、技术的成熟程度及元器件的使用历史等都是选择元器时应考虑的方面。  5.元器件的选用与质量标记    5.1 元器件的选用    元器件的选用就质量等级而言，首选应符合工程（管理）特点和可靠性设计要求。XXX工程电子元器件管理细则和《优选目录》中均提出了选用要求，现综合如下：    A)优先选用《目录》中的电子元器件以及实践证明质量稳定，可靠性高、有发展前途的元器件；《优选目录》中推荐选用已列入中国军用电子元器件质量认证委员会发布的QPL、QML中的产品；    B)优先立足于选用国产元器件    C)关键、重要的部件应选用质量等级高的元器件；    D)分配可靠性指标高的产品，应选用质量等级高的元器件；    E)可靠性预计手册中基本失效率高的元器件，应选用质量等级高的产品；    F)最大限度地压缩电子元器件的品种规格和承制单位的数量    G)选用经认定合格，质量有保证、供货及时、价格合理、技术服务好的定点供货单位设计人员在设计中选用元器件时，除符合上述规定外，还应注意：

    a)尽量采用标准的、系列化的元器件；    b)尽量采用符合**标准或部标准（GJB、GB、SJ）的通用、技术成熟元器件；    c)在选用元器件前，首先要确定完成所需功能的规格合适的元器件类型及预期的工作环境、质量或可靠性等级，不要片面选择高性能，不可盲目地“以高代低”；    d)保证电磁兼容性，对元器件的电磁敏感门限或电磁兼容数据应了解；    e)对新型元器件，应经过试验和试用后确认满足要求后，并经主持设计师同意；    f)新品、重要件、关键件应经质量认定（XXX工程管理文件有规定）；    g)尽量压缩元器件的品种和规格及厂点数量，在性能、外形、规格上“力求”“一致”（电连接器按工程规定执行）；    h)有足够的试验和使用历史，能满足供货的产品。
    建议尽量不选用以下元器件    ①有特殊要求的元器件；    ②非标准的元器件；    ③对某些指标要专门挑选的或专制的元器件；    ④工艺未成熟的试制新品；    ⑤具有活动触点的、损耗性的，失效率较高的元器件。并限制使用塑封微电子器件、铝电解电容器、液体钽电解电容器。    强调不得使用已淘汰的元器件，例如：禁止使用纸介电容器、金属化纸介电容器、锗半导体器件、非密封继电器、滑动开关，民用电子器件。
    5.2 质量标记一些不规范或不正确的质量等级，主要表现在不同类别元器件、不同标准元器件的质量等级混用，例如，检查中发现质量等级的写法有：军级、军品、普军品、普军级、普军标、B1、B1 、A4、A4 、企军标、国军标、美军标等写法。这些写法有的是对的，但用错地方；有的不严谨，有的可能是一种习惯，有的则过于简单，有的根本就不是质量等级，虽然原因很多，但根本的是对质量等级的概念、划分不清楚、不理解。    这种混乱对元器件的质量控制是不利的，特别是在采购合同中出现时，更容易造成质量与经济的损失。例如，对于集成电路的质量等级“B1”和“B1”，其所反应的产品质量和价格是完全不同的。“B1”是产品生产的控制等级，是指符合 GJB597A列入质量认证合格产品目录（QPL）的B1级产品（即经贯标认证的产品）；B1是可靠性预计的质量等级，是GJB299的表示方法。它是指按GJB597A的筛选要求进行筛选的B2质量等级的产品或符合GB4589.1的Ⅱ类产品，它实际上是民用产品按军用要求进行筛选的产品。这两种质量等级的产品在价格上差10～30倍左右，失效率相差3.5倍（依据GJB299B）。
    下面举几个典型的混用的例子：    A、GJB299质量等级与质量保证等级的混用    质量保证等级：指该产品生产执行总规范中的质量保证等级如GJB597A-96的S、B、B1级，用于元器件生产控制、选择和采购的质量等级；    可靠性预计质量等级：用于电子设备可靠性预计的质量等级，用于可靠性设计、预计、总体控制。    标记易混淆：B1(质量保证等级，仅仅适应于微电路----中国特色)    B1(可靠性预计质量等级，适应于几乎所有国产元器件)    B-1(可靠性预计质量等级，适应于进口集成电路)
    B、认证与非认证产品的混淆    例如：“J级”（或 ）与“军级”的表示就有完全不同的含义。    严格讲“J级”（或 ）是指“军标认证”后所赋予产品的一个质量等级，称之为军级，是指按照有关规定，通过了相应级别的**军用标准认证并在QPL表上公布的产品的质量等级；“军级”是一种口语化的或习惯的或默认的表示，其产品可能没有经过认证，但可能已经按国军标或“七专”技术条件或其他军用附加技术条件的要求进行考核，也可能是自诩的。因此，在采购时除应注明总规范，详细规范，技术条件及其质量保证外，还应特别注明考核依据的军用规范或附加进行考核的内容。

    C、不同产品类别质量等级混用    例如：晶体管用B1级或J级或W级；阻容元件或集成电路用 (GP/GT/GCT), (JP/JT/JCT)表示，集成电路用 W级，L级表示等都是不对的。这主要是由于对产品总规范和QPL表不了解所致。    因此，在产品的采购文件中或设计文件中所引用的质量等级表示一定要符合GJB299和各类元器件总规范的要求，不要互相混淆；在采购文件中应注明其总规范，详细规范，技术条件及质量保证等级。对于元器件生产单位声称其提供的是认证产品时，应查询认证证书，并特别注意认证的质量等级是什么，例如，对于一个晶体管，其认证等级可以是：JP,也可以是JT,两种等级的要求不同，在证书上会注明。    对于采购没有经过认证的“军级”产品时，由于很容易产生理解不同的情况，除必须在采购文件中注明总规范，详细规范，技术条件及其质量保证等级外，还应特别注明考核依据的军用规范或进行考核的附加内容。
结束语：元器件的质量等级是元器件固有可靠性的标记，在选用、采购元器件中准确地确定与标识元器件的质量等级和考核标准，不仅解决了整机可靠性的一个源头，还可以减少经济与质量方面的损失，应引起元器件选用与采购人员的足够重视，以上资料供大家参考，希望对大家的实际工作有所帮助。