军用电子元器件的选型和应用

军用电子元器件的选型和应用
当前，世界正在进行着一场新的军事变革，信息化是这场新军事变革的本质和核心，实现军事装备信息化的必要条件是高水平、高可靠的军用电子元器件。

电子元器件尤其是微电子器件在军事装备上的应用越来越广泛，电子元器件的选型和应用就日益显得重要。

本文着重就军用电子元器件选型和使用过程中的采购、筛选、破坏性物理分析以及失效分析进行探讨，列出了元器件的选择和使用准则以及全过程流程图。

电子元器件是电子系统的基础部件，是能够完成预定功能且不能再分割的电路基本单元。

由于电子元器件的数量、品种众多，因此它们的性能、可靠性等参数对整个军用电子产品的系统性能、可靠性、寿命周期等技术指标的影响极大。

所以正确有效地选择和使用电子元器件是提高军用产品可靠性水平的一项重要工作。

电子元器件的可靠性分为固有可靠性和使用可靠性固有可靠性主要由设计和制造工作来保证，这是
元器件生产厂的任务。

但
是国内外失效分析资料表
明，有近一半的元器件失
效并非由于元器件的固有
可靠性不高，而是由于使
用者对元器件的选择不当
或使用有误造成的。

因此
为了保证军用电子产品的
可靠性，就必须对电子元
器件的选择和应用加以严
格控制。

1、电子元器件的分类
顾名思义，元器件可
分为元件和器件2大类。

元件中有电阻、电容、电
感、继电器和开关等；器
件可分为半导体分立器
件、集成电路以及电真空
器件等。

表1为元器件分
类表。

2、电子元器件的质量等级
元器件的质量等级是
指元器件装机使用之前，按产品执行标准或供需双方的技术协议，在制造、检验及筛选过程中对其质量的控制等级。

质量等级越高，其可靠性等级就越高。

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
逐步向元器件的国家
军用标准（GJB）过渡，
我国军用标准化组织
参照美国军用标准
（MIL）体系建立了国
军标GJB体系。

3、电子元器件的选择
元器件的选择不当会造成所购买的元器件可靠性水平不符合要求，从而影响到系统的可靠性，因此必须对元器件的选择进行控制。

3.1 元器件的选择原则
(1)元器件的技术性能应满足产品要求。

环境适应性应符合军品要求，一般为一55~C～125~C。

(2)元器件的质量等级应符合产品的要求。

(3)考虑降额的要求。

(4)优先选用成熟的、质量稳定的、可靠性高的、有发展前途的和能持续供货的标准元器件。

(5)优先选用国产元器件，尤其是选用军用合格产品目录上的元器件以及已通过IS09001认证的元器件生产厂家生产的元器件。

3.2 国产元器件的选择顺序
(1)选择经过认证、鉴定的符合国军标的元器件；
(2)选择经过考验，符合要求，能够稳定供货的“七专”定点生产厂家生产的元器件。

3.3 进口元器件的选择顺序
在选择进口器件(尤其是美国进口器件)时，应慎之又慎一是政治等原因，国外禁运元器件时有发生；二是国外市场变化较大，特别是美国军品断档已对我国许多产品的生产、维修产生了影响。

选择顺序为：
(1)选择国外权威机构的QPL／PPL中的元器件；
(2)选择生产过程中经过严格老炼筛选的高可靠元器件(如集成电路883级及其以上级，半导体分立器件为JAN FX及其以上级)；
(3)选择经过二次筛选的、DPA合格并符合军用温度范围(一55cc～l25cc)的工业级器件；
(4)避免继续选用国外已停止生产的“断档”军品。

美国的军品微电子器件断档，即指美国的军品微电子器件的大量品种不再生产或即将不再生产，美国给以专门定义：“生产单位正在消失和材料短缺”(Diminishing Manufacturing Sources andMaterial Shortages)，简称为DMSMS。

3.4 编制元器件优选目录
作为型号总体单位，应制定元器件优选目录，并根据优选目录在产品设计中压缩型号所选用的元器件品种和规格，控制元器件的质量等级，更好地保证元器件的供货质量，更有利于综合后勤保障。

3.4.1 编制过程
(1)成立编制组；(2)调研收集元器件使用要求．国内元器件生产厂质量情况及国外元器件情况；(3)了解国外元器件最新“断档”军品情况；(4)编制征求意见稿；(5)汇总分析各种意见；(6)经审查后由总体单位发布。

3.4.2 动态管理
依据产品研制生产阶段中元器件使用品种的变化情况、元器件生产厂家的产品及其质量状况变化情况、元器件使用过程中的信息反馈进行动态管理，如上述情况变化较大，则应进行优选目录的改版工作。

4、军用电子元器件的选型和使用
能否正确使用元器件已成为影响军用电子元器件、设备、系统可靠性的重要问题，应当引起使用者的高度重视。

4.1 元器件的选择和使用全过程流程图
元器件使用全过程包括选择、采购、监制、验收、筛选(拷机)、破坏性物理分析(DPA)、保管、使用、电气装配、通电调试、静电防护和失效分析等。

元器件的选择和使用全过程流程图如图1所示。

4.2 元器件的采购
如图1所示，采购环节是保证元器件能否满足设计要求的一个重要环节，因此型号各系统、分系统和设备的承制单位应注意以下几点：
(1)承制方应编制外购元器件的技术标准和进厂复验规范，其标准应和现行有效图样相一致。

(2)承制方应编写元器件的采购清单，包括元器件的名称、型号、规格、精度及数量；元器件的质量等级、使用标准及生产厂家；元器件的封装形式、安装形式和使用环境；元器件的包装和运输要求。

(3)承制方在进行元器件采购时应注意在合格分承制方名录中进行，需进行越点采购时应办理相应的审批手续。

(4)在实际采购中如何对规定的质量等级进行对采购，是确保产品高可靠的关键。

对元器件实际生产型号(包括前、后缀)、质量等级、封装形式完全与图纸设计一致的元器件直接采购。

对某些前、后缀有变化、质量等级不清的元器件，
在采购时应首先确定其生产执行标准。

在元器件的标准中，一般都规定了元器件在
制造、检验及筛选过程中
的质量控制标准，按此不
同控制标准组织生产和
管理的产品，具有不同的
质量等级。

据此，产品生
产执行标准是划分其质
量等级的主要依据，若其
生产标准符合规定质量
等级的生产标准，则认为
该元器件达到了规定的
质量等级。

其次，应明确
元器件的质量系数仃，通
过其质量系数可计算出
该元器件的失效率，只要
失效率满足该元器件所
分配值，则认为该元器件
达到了规定的质量等级。

4.3 元器件的二次筛选
元器件的二次
筛选是保证质量和可靠
性的重要手段。

一般来
讲，对军工产品要求
100％的进行元器件的二
次筛选，包括883B级以及“七专”级。

在图1中，当承制单位将元器件采购回厂里后，应按照“型号用元器件二次筛选规范”进行图1 元器件设计、使用全过程流程图二次筛选。

当元器件二次筛选不合格率超过规定的比例时，该批元器件不允许装机使用。

在二次筛选过程中，对不具备筛选条件的元器件(如大规模进1：3集成电路)，可采用拷机(即对不具备筛选条件的元器件装配到电路板中，进行温度应力或电应力长时间试验)的方法进行。

4.4 元器件的破坏性物理分析(DPA)
在元器件二次筛选合格后，对前期质量不稳定类、生产工艺有较大改进类元器件应进行破坏性物理分析(DPA——Destructive Physical Analy—sis)试验。

重点是对具有空腔的半导体分立器件和半导体集成电路开展此项工作。

其目的是验证元器件的质量是否满足有关规范的用途或预定用途。

DPA一般在一批元器件中抽取1—2支试样进行一系列的试验和分析，并做出批合格与否的结论。

这对保证使用的元器件质量和可靠性具有重要作用。

表3为集成电路DPA的一般程序。

表3 集成电路DPA的一般程序
4.5 元器件的失效分析
在调试和组件环境应力筛选过程中发现关键和重要元器件的失效或在使用中发生多次失效而未找到原因的元器件，应进行元器件的失效分析。

元器件的失效分析是通过对失效的元器件进行解剖分析，并采用物理和化学等技术手段找出其失效机理，提出改进办法，从而提高元器件的可靠性。

失效分析包括失效调查、失效模式鉴别、失效特征描述、失效机理证实和提出纠正措施等。

对集成电路的失效分析有20多种，从外部分析到内部分析，从非破坏性分析到破坏性分析，再使用光学、化学、机械和电子等技术手段进行分析。

4.6 元器件选择准则
(1)二、三极管尽量避免选择锗管，可选择硅管；
(2)国产塑料封装集成电路不能用于军品；
(3)电阻RJ1～Pd7系列不能选用，因其磁管为空心的，易在振动条件下裂开，可用RJK24～RJK26或t／J13、RJ14代替；
(4)电容中的CA30因贮存后易漏液不可用，可用CA35型；(5)继电器要选用金属封装、密封型，不允许并联降额使用。

4.7 元器件使用准则
(1)深人掌握所使用元器件的技术性能，严格控制新器件的使用。

(2)有意识地降低元器件的工作应力(电、热、机械应力)，使实际使用应力低于其规定的额定应力。

降额设计可参考GJB／Z35《元器件降额准则》。

(3)为防止电子元器件的热失效，在元器件的布局和安装过程中必须采取有效的热设计和环境保护设计。

(4)为解决静电带来的器件失效，在器件设计和使用上必须采取防静电措施。

如在器件输人端加上防静电损伤的保护网络，操作场所必须采取防静电措施等。

(5)在调试过程中应注意仪器、仪表的正确使用。

如仪器仪表要正常接地等。

(6)正确地贮存和保管元器件。

如保持适宜的温度、湿度；防止有害气体的存在等。

5、其它参考资料
5.1 总装备部电子信息基础部编写的《军用电子元器件》，2009年4月国防工业出版社。

5.2 赵和义编写的《美国军用电子元器件要求和应用指南》，2004年2月国防科技大学出版社。

5.3 国防科工委2002年9月出版的《军用电子元器件配套应用指南》多媒体系统，集文字、数据、图形、图像于一体。

5.4 罗辑、赵和义编写的《军用电子元器件质量管理与质量控制》，2004年1月国防工业出版社。

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