元器件可靠性与质量等级指南

MIL-C-39003
5 GJB 65B-99
有可靠性指标的电磁继电器总规范
MIL-R-39016
表 B1-1 中序号 1～3 是器件的总规范，包括了分立器件、半导体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。
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”（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。
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
附录 B
元器件可靠性与质量等级指南
B1 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。七十年代末期制订了“七 专”7905 技术协议，八十年代初期制订了“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）。
附37
失效率等级名称
亚五级 五级 六级 七级 八级 九级 十级
表 B2-1 失效率等级
失效率等级代号
GB/T 1772-79
GJB 2649-96
Y
L
W
M
L
P
Q
R
B
S
J
-
S
-
最大失效率 （1/h 或 1/10 次）
3×10-5 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10
B2.2 产品保证等级
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 B2-1，供比较。
B2 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。
B2.1 元件的失效率等级
用失效率来评定或表征产品可靠性水平的质量等级，是目前大多数电子元件划分质量等 级的表征方式之一。失效率是表征电子产品可靠性水平的一种量化特征量。
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 B1-2 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 B1-2 国军标方法标准及其等效采用的美国军用标准
序号
国军标编号
国军标名称
等效采用的美军标编号
B3 元器件的质量认证
最早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。
根据发展的趋势， “七专”条件将逐步向元器件的国家军用标准（GJB）过渡。因此， 以下将主要介绍元器件国家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，军标分为国家军用标准、行业军用标准、企业军用标准三个级别。 下面对组成国家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作简要 的介绍。
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 JANTX 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，并依据这一界定采购使用需要的 高可靠元器件。
B1.2 标准
标准是国家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。
附38
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 或类似应用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。
B1.1 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。
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。
7
GJB 4027-2000 军用电子元器件破坏性物理分析方法
MIL-STD-750H MIL-STD-202F MIL-STD-883D MIL-STD-1344A 无相应的美军标准 无相应的美军标准 MIL-STD-1580A
附Leabharlann Baidu6
表 B1-2 中序号 1～4 是标准化部门等效采用了相应的美军标制定的。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。
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）、JY(宇 航级)。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 GJB599A《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。
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（属于企业军用标准级别）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 B1-1 所示。
附35
表 B1-1 国军标总规范及其等效采用的美国军用标准
序号
国军标编号
国军标名称
等效采用的美军标编号
1 GJB 33A-97 2 GJB 597A-96 3 GJB 2438A-95
半导体分立器件总规范 半导体集成电路总规范 混合集成电路总规范
MIL-S-19500H MIL-M-38510G MIL-H-38534C
4 GJB 63B-2001
有可靠性指标的固体电解质钽电容器总规范
1
GJB 128A-1997 半导体分立器件试验方法
2
GJB 360A-1996 电子及电气元件试验方法
3
GJB 548A-1996 微电子器件试验方法和程序
4
GJB 1217-1991 电连接器试验方法
5
GJB 3157-1998 半导体分立器件失效分析方法和程序
6
GJB 3233-1998 半导体集成电路失效分析程序和方法
对于不同的质量保证等级的电子器件或元件，它必定具有与该等级相应的、确定的固有 可靠性水平。至于这些电子器件能否通过长期恒定应力试验来得出相应的失效率数据，从理 论上讲，在不考虑经济、时间等因素的情况下应该是可以得到的，但从实际出发是难以实现 的。何况由于电子器件的复杂程度，它们的失效时间函数不一定完全服从指数分布，而且受 设计、结构、材料、工艺等因素的影响很大，从技术上完全保证试验结果的真实性也有一定 难度。不过目前可以通过用户，了解这些电子器件使用的数量和失效时间，来获取使用失效 率的统计数据也是一种可采用的途径。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。
在很多电子元件的规范或标准中，规定产品的失效率从 10-5/h～10-8/h 分为四个等级。目 前在做产品定级鉴定试验时，一般仅按 10-5/h 这一等级进行，高于这一等级的则按 10-5/h 等级 鉴定试验和维持试验的数据予以确定。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。