第5章 元器件使用可靠性控制(2012)(1)

*在美国半导体分立器件总规范(MIL-S-19500)中质量等级还有JANS(宇航级)。 **表中所示的质量标志，不是所有的电容器均有这些等级，如云母电容器有可靠性指 标的质量标志有T、S、R、P、M、L。
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进口元器件质量等级示例
美国微电ຫໍສະໝຸດ Baidu的质量等级与质量系数
质量等级 S 说 明 π
2
4
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元器件可靠性基本概念
可靠性
在规定的时间内和规定的条件下，产品完成规定功能的能力。
元器件的可靠性
(1) 规定时间：随着时间的推移，无论元器件是否处于工作状态，其性 能都会由于各种内外部条件的影响而发生一些变化，其可靠性水平会随 着工作时间的延长而缓慢下降。
(2) 规定条件：可分使用条件和环境条件。不同的使用条件意味着元器
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质量等级与质量保证等级的应用
在工程应用中，元器件质量等级是用于使用单位设计人 员进行可靠性预计和元器件选择的； 元器件质量保证等级是用于元器件生产厂进行生产控制 和使用单位用户采购各类元器件清单上的。 备注：元器件的两种质量等级的不同表示，实质上是统一 和 相互对应的。
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(2)元器件合格制造厂目录（QML-Qualified Manufacture List） 由国家级权威机构按元器件质量认证程序规则要求，对元器件生产线 和管理进行认证，通过认证和鉴定的元器件生产线列入合格制造厂目录。
QPL、QML由中国军用电子元器件质量认证委员会发布。
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QPL与 QML示例
元器件质量等级高，其工作失效率就低，因而设备平均故障间隔时间MTBF就高。
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(1)
(2)
QPL，PPL与 QML
(1) 合格产品目录（QPL-Qualified Products List） 由国家级权威机构按元器件质量认证程序规则要求，对元器件生产厂 进行认证和元器件进行鉴定，通过认证和鉴定的元器件产品列入合格产 品目录。
计人员能择优选择元器件品种、规格和生产厂，并控制选择的元器件质量等级，
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PPL示例
XX型号电子元器件优选目录
序 号 名称 BCD-7 段译码器 / 驱 动器（OC，15V） 8 选 1 数据选择器 （3S，互补输出） 四 2 选 1 数据选择器 （3S） 八上升沿 D 触发器 （有公共清除端） 四S－R 锁存器 型号 主要性能参数 质量 等级 B1 技术标准 封装形式 生产厂家
3
JT54LS257
VCC=5V; ICC≤9.4mA; tpd≤10.5ns VCC=5V; 40MHz VCC=5V; ICC≤3.8mA; tpd≤12ns ICC ≤ 17mA;fmax ≥
B1
QZJ840614， GJB4589.1 D16,J16
质量等级
表征元器件固有质量水平的主要指标 根据元器件固有质量水平的不同可分为不同的质量等级 不同质量等级对元器件工作失效率影响的调整系数
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质量等级与质量保证等级
质量等级
元器件装机使用前，按 产品执行标准或供需双 方的技术协议，在制造、 检验及筛选过程中其质 量的控制等级。
件承受的工作应力水平不同，环境条件包括温度环境、湿度环境及振动 冲击环境等。
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元器件可靠性基本概念
装备典型的工作环境
地面用电子设备 野外作战用的电子设备工作环境：雨、雪、沙尘、高温、低温等。 舰船用电子设备 海水环境的污染和腐蚀。 机载电子设备 承受各种环境条件，高低温、低气压、振动、冲击、太阳辐射等。 宇航及导弹用电子设备 太阳辐射、高加速度、零重力、零空气压力、背阳一侧的极冷、飞船蒙皮短暂的 高温等。
质量等级对产品可靠性的影响
金属膜电阻器的工作失效率λP计算公式如下： λP=λbπEπQπR 式中： λb ─ 基本失效率，10-6/h； πE ─ 环境系数； πQ ─ 质量系数； πR ─ 阻值系数。 由公式看出，在其它参数不变的情况下，质量系数πQ越小，则元器件工 作失效率越低。设备的平均故障间隔时间MTBF： MTBF=1/∑λP i 式中： ∑λP i ─设备的工作失效率
温变会使不同温度特性材料的内应力增加而导致损坏，高湿可导致材 料腐蚀和元器件漏电流增加，振动冲击会使材料疲劳而降低其机械强度。
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元器件可靠性基本概念
(3) 规定功能：是元器件完成其特定任务的技术性能指标。
电阻器：阻值和功耗 电容器：电压，电容值，漏电流和损耗角 晶体管：功耗，集电极最大电流、反向电压等 二极管：反向电压，最大电流，开关时间等 运算放大器：电源电压，电源电流，放大倍数等。
质量保证等级
元器件生产厂在元器件 出厂前，通过设计和生 产等活动，达到元器件 质量要求的等级。
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元器件质量等级示例
GJB299C对质量等级的划分
元器件类别 半导体集成电路 混合集成电路 半导体分立器件 电阻器* 电容器** 质量等级分级（从高到低） A1、A2、A3、A4、B1、B2、C1、C2 A1、A2、A3、A4、A5、A6、B1、B2、C A1、A2、A3、A4、A5、B1、B2、C A1T、A1S、A1R、A1P、A1M、A2、B1、B2、C A1S、A1R、A1P、A1M、A2、B1、B2、C
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七专产品
“专检”是指要求制定专门检验标准，指定“专人”使用“专机”进
行检验。 “专技”是指根据整机的可靠性要求，制定专门的电子元器件技术 条件，并采取相应的技术保证措施。 “专卡”是指建立专门的“七专”电子元器件生产流程记录卡，按 工序为单位的工艺流程进行实况记录，以便发生质量问题时，可以及时 准确查找原因和责任人。
第五章 元器件使用可靠性控制
工程系统工程系元器件室
付桂翠
fuguicui@buaa.edu.cn 2012年10月18日
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本章内容提要
1 2 3
元器件可靠性与质量的相关概念 军用元器件使用质量管理的必要性 军用元器件使用质量管理的流程 军用元器件使用质量管理的主要 工作项目简介
Q
⑴完全按照MIL-M-38510的S级要求进行采购。 ⑵完全按照MIL-I-38535和附录B中 （V级） 的要求进 行采购。 ⑶混合电路按照MIL-H-38534的S级 （质量水平K） 要 求进行采购。 ⑴完全按照MIL-M-38510的B级要求进行采购。 B ⑵完全按照MIL-I-38535的Q级要求进行采购。 ⑶混合电路按照MIL-H-38534的B级 （质量水平H） 要 求进行采购。 完全符合MIL-STD-883的1.2.1节的所有要求，并按 B-1 照MIL图纸、 DESC图纸或政府批准的其它文件进行采 购（混合电路除外） 。 混合电路采用MIL-STD-883的用户筛选程序。 其它民用或未知筛选等级的产品
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元器件可靠性基本概念
固有可靠性
元器件通过设计和 制造等工作表现的可 靠性特征，是元器件 承研单位和生产厂的 任务。
使用可靠性
元器件在使用过程 中表现的可靠性特征， 是设备承制方和用户 的任务。
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元器件质量与质量等级
质量
一组固有特性满足需求的程度(国家标准GB/T19000) 元器件的质量是由其固有质量和使用质量组成 固有质量是由元器件生产单位在元器件设计、工艺、原 材料等的生产过程中的质量控制所决定 使用质量是由元器件使用方对元器件的选择、采购和使 用等过程的质量控制所决定
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QPL，PPL与 QML
(3)元器件优选目录（PPL-Prefered Parts List） 由型号总体单位按有关标准规定的要求内容和程序制定，为了使设备的设 以及压缩元器件品种、规格和生产厂，达到保证元器件的使用质量，减少保障 费用的目的。 MIL-STD-975《NASA标准电子元器件清单》 MIL-HDBK-979《宇航用标准元器件数据手册》 《航天型号元器件优选目录》 《XX工程元器件优选目录》
Q
质量要求补充说明
π
Q
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七专产品
七十年代末，为满足航天技术的发展和其他武器装备研
制的需要，对电子元器件的质量和可靠性提出了更高要求， 由航天部会同电子部制订了“七专”质量控制协议，即通常 称之为“7905七专质量控制技术协议”,规定了“七专”产 品在生产过程中必须采取七项专门控制措施：“专批、专技、
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元器件质量等级示例
表4-2 半导体集成电路质量等级与质量第数π
质量等级 A1 A A2 A3 质量要求说明 符合 GJB597A 列入质量认证合格产品 目录的S级产品 符合 GJB597A 列入质量认证合格产品 目录的B级产品 符合 GJB597A 列入质量认证合格产品 目录的B1级产品 符合GB4589.1的III类产品， 或经中国 A4 电子元器件质量认证委员会认证合格 的II类产品; 按 GJB597A 筛选要求进行筛选的 B2 质 B B1 B2 C C1 C2 低档产品 量等级的产品； 符合GB4589.1的II类产品 符合GB4589.1的I类产品 按QZJ840614-840615“七专” 技术条件组织生产的I、IA类 产品 符合SJ331 的I、IA类产品 按“七九○五“七专质量控制 技术协议组织生产的产品 符合SJ331的II类产品 符合SJ331的III类产品 符合SJ331的IV类产品 1.0 4.0 14.0 0.5 0.25 0.14 0.1
1
JT54LS247
VCC=5V; ICC≤7mA; tpd≤100ns
QZJ840614， GJB4589.1 D16,J16
871、873 厂
2
JT54LS251
VCC=5V; ICC≤6.6mA; tpd≤28.5ns
B1
QZJ840614， GJB4589.1 D16,J16
871、873 厂
进口元器件质量等级示例
表 2-7 元器件 微电路 美国元器件质量等级标志（217F） 质量等级标志 S、B、B-1 其它：以筛选等级表示其质量 半导体分立器件* 有可靠性指标的电容器** 有可靠性指标的电阻器 有可靠性指标的变压器、线圈 有可靠性指标的继电器 JANTXV、JANTX、JAN D、C、S、R、B、P、M、L S、R、P、M S、R、P、M R、P、X、U、M、L
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元器件的失效率
失效率等级 国标GB/T1772-79《电子元器件失效率试验方法》 均规定了军用元件的失效率等级
失效率等级 亚五级 五级 六级 七级 八级 九级 十级 失效率等级代号 GB/T1772-79 Y W L Q B J S GJB2649-96 L M P R S 最大失效率(1/h) 3×10-5 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10 18 2011-10-19
专人、专机、专料、专检、专卡”，以加强对元器件的质量
控制。
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七专产品
“专批”是指对“七专”电子元器件组织专批生产，从原材料、零组件
直到成品包装出厂，实行批次管理，对“七专”产品逐个编号，不得混淆。 “专人”是指从工厂领导、管理人员、技术人员到第一线工人都由专人 负责生产“七专”产品，责任到人。 “专料”是指要求用最好的原材料提供“七专”电子元器件使用。对原 材料的主要技术性能指标、制造厂家、出厂年、月、批号和贮存情况应有详 细的记录，以便进行质量分析时查询，并及时对原材料厂进行质量反馈。 “专机”是指要求选择质量好、性能稳定、符合工艺要求的设备、仪 器来生产“七专”电子元器件。对这些设备、仪器要有严格的维修、鉴定制 度，定期计量。
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0.25
1.0
2.0
10
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元器件的失效率
失效率
表征元器件可靠性的主要参数。 度量方法为：在规定的条件下和规定的期间内，元器件的失效总 数与寿命单位总数之比。 一般表示为：
r n(t )(t )
常用的失效率单位是1／h，
继电器等以动作次数计算其寿命的元器件，失效 率单位为1／次。