军用电子元器件的质量等级.docx

1、军用电子元器件的质量等级电子元器件的质量等级汇总整理 张增照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技术协议与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”技术条件就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就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。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

2、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:元器件的总规范与详细规范,这两种规范统称产品规范。 b、 标准主要包括:试验与测量标准、质量保证大纲与生产线认证标准、元器件材料与零件标准、型号命名标准、文字与图形符号标准等; c、 指导性技术文件主要包括:指导正确选择与使用元器件的指南、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、标准与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

3、主要包括:元器件的总规范(通用规范)与详细规范两个层次。总规范对某一类元器件的质量控制规定了共性的要求,详细规范就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与质量控制要求,总规范必须与详细规范配套使用。元器件的产品规范就是元器件生产线认证与元器件鉴定的依据之一,也就是使用方选择、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,但就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

4、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1GJB 33A-97半导体分立器件总规范MIL-S-19500H2GJB 597A-96半导体集成电路总规范MIL-M-38510G3GJB 2438-95混合集成电路总规范MIL-H-38534C4GJB 63B-2001有可靠性指标的固体电解质钽电容器总规范MIL-C-390035GJB 65B-99有可靠性指标的电磁继电器总规范MIL-R-39016表1-1 中序号13就是器件的总规范,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,但就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

5、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(总规范与详细规范)的数量在元器件标准体系中占很大的比例。1.2标准标准就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与测量方法的标准。因为这类标准就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。试验方法标准就是指导对某一类元器件进行试验、测量或分析的

6、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序号国军标编号国军标名称等效采用的美军标编号1GJB 128A-97半导体分立器件试验方法MIL-STD-750H2GJB 360A-96电子及电气元件试验方法MIL-STD-202F3GJB 548A-96微电子器件试验方法与程序MIL-STD-883D4GJB 1217-91电连接器试验方法MIL-STD-1344A5GJB 3157-98半导分立器件失效分析方法与程序无相应的美军标准6GJB 3233-98

7、半导体集成电路失效分析程序与方法无相应的美军标准7GJB 4027-2000军用电子元器件破坏性物理分析方法MIL-STD-1580A表1-2中序号14就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、微电子器件与电连接器的试验,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与规范中规定的可靠性保证要求有两种表征方式,即失效率等级与产品保证等级。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

8、平。2.1元件的失效率等级失效率就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与规范中规定有关从10-5/h与10-8/h的四个等级。惟须注意的就是只有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等级后的延长试验与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)都就是同一的。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。需要说明的就是: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

9、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”就是“Established Reliability”,其基本含义就是“确立(或建立)可靠性”包括两方面的含义:一就是确立可靠性保证要求,二就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,就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”则就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年发布了国家标准GB/T 1772-79电子元器件失效率试验方法,对

10、有可靠性指标(ER)的军用元件,规定了失效率等级,该国标就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,该国家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 失效率等级失效率等级名称失效率等级代号最大失效率(1/h或1/1

11、0次)GB/T 1772-79GJB 2649-96亚五级YL310-5五级WM10-5六级LP10-6七级QR10-7八级BS10-8九级J-10-9十级S-10-102.2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。其一就是产品保证等级没有直观的量化数值,其二就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就是半导体器件,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)

12、;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。只就是由于这类器件(或元件)的失效时间函数不服从指数分布或(与)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,还就是可以得出大体相当的失效率数据。但就是,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,一个就是生产方的最终检验与试验数据的累积处理结果,另一个就是使用

13、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,与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)与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。在军用标准与规范中,对不同产品保证等级规定有不同的保证要求。保证要求的多少与严格程度的高低,决定了保证等级的高低。但应当指出,并不就是所有的军用标准或规范都明确标明产品保证等级。当标准与规范只包括

14、一个等级或只包括一个且属较低等级时,标准与规范就仅规定产品鉴定与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与愈严。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,在保证要求内容与严格程度上则少于与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

15、规范中规定的产品鉴定与质量一致性检验,即就是属于产品保证要求内容最少的产品保证等级,标准与规范根据应用场合的不同,在鉴定与质量一致性检验中规定的项目多少与严酷度高低也就是不同的。3元器件的质量认证最早的的质量认证就是七专线审查,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,就是依据国家军用标准的认证。其认证机构就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与使用方,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

16、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,由于军工行业就是元器件的用户,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

17、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、选择与采购的质量等级与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、选择与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就是密不可分的,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。前四种可以认为就是四种质量等级,而国军标由于参照采用了美国军用(MI

18、L)标准,其质量等级的分类方法比较复杂,器件分为34个质量保证等级(简称质量等级);元件分为有可靠性指标的与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与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序号元器件类别依据标准质量分级(从低到高)1半导体分立器件GJB33A-97质量保证等级分为:JP(普军级)、JT(特军级)、JCT(超特军级)、JY(宇航级)2半导体集成电路GJB597A-96质量保证等级分为:B1级、B级、S级3混合集成电路GJB2438-95质量保证等级分为:H1级、H级、K

19、级4有可靠性指标的元件相应的元件总规范失效率等级分为:L(亚五级)、M(五级)、P(六级)、R(七级)、S(八级)进口元器件的质量分级更为复杂,考虑到较多的就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与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序号元器件类别依据标准质量分级(从低到高)1半导体分立器件MIL-S-19500质量保证等级分为:JAN(普军级)、JANTX(特军级)、JANTXV(超特军级)、JANS(宇航级)2微电路MIL-M-38510质量等级及保证等级分为

20、:883级及B级、S级3混合集成电路MIL-PRF-38534质量保证等级分为:D级、E级、G级、H级、K级4半导体集成电路MIL-I-38535质量保证等级分为:M级、Q级、V级5有可靠性指标的元件相应的元件总规范失效率等级分为:L(亚五级)、M(五级)、P(六级)、R(七级)、S(八级)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

21、要100%做的筛选项目,允许减少甚至可以全部免除。因此,在选择与采购元器件时,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级就是微电路的质量保证等级,此外凡符合MIL-STD-883微电路试验方法与程序1、2、1条规定的微电路,属于质量等级为883级的微电路。其特点就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

22、MIL-M-38510采购的微电路,其质量等级大多数就是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与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

23、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,这就是两者就是主要的差别。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 notice)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Q参见GJB299B,它反映了同类元器件不同质量

24、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。表4-3、半导体单片集成电路质量等级质量要求说明质量要求补充说明AA1符合GJB597A列入质量认证合格产品目录的S级产品-A2符合GJB597A列入质量认证合格产品目录的B级产品-A3符合GJB597A列入质量认证合格产品目录的B1

25、级产品-A4符合GJB4589、1的 类产品;或经中国电子元器件质量认证合格的类产品按QZJ840614840615“七专”技术条件组织生产的I、IA产品;符合SJ331R I、IA类产品BB1按GJB597A的筛选要求进行筛选的B2质量等级产品;符合GB4589、1的类产品按“七九O五”七专质量控制技协议组织生产的产品;符合SJ331的类产品B2符合GB4589、1的I类产品符合SJ331的类产品表4-4、混合集成电路质量等级质量等级质量要求说明质量要求补充说明AA1符合GJB2438列入鉴定合格制造厂一览表的K级产品-A2符合GJB2438列入鉴定合格制造厂一览表的H级产品-A3符合GJB

26、2438列入鉴定合格制造厂一览表的H1级产品-A4符合GB8976与GB1149质量评定水平为K级产品按QZJ840616混合集成电路“七专”技术条件组织生产的产品BB1符合GB8976与GB1149质量评定水平为L级产品按“七九O五”七专质量控制技术协议组织生产的产品;符合SJ820的产品B2符合GB8976与GB11498质量评定水平为M 级产品-表4-5、晶体管及二极管质量等级质量等级质量要求说明质量要求补充说明AA1符合GJB33A列入质量认证合格产品目录的JCT级产品-A2符合GJB33A列入质量认证合格产品目录的JT级产品-A3符合GJB33A列入质量认证合格产品目录的JP级产品按

27、QZJ840611A“七专”技术条件组织生产的产品A4符合GB4589、1且经中国电子器件质量认证委员会认证合格的类产品;符合GB4589、1类的产品按QZJ840611“七专”技术条件组织生产的产品BB1符合GB4589、1类产品;按军用标准筛选要求等进行筛选的B2质量等级产品按“七九O五”七专质量控制技术协议组织生产的产品B2符合GB4589、1I类产品符合SJ614的产品C低档产品表4-6、电阻器质量等级质量等级质量要求说明质量要求补充说明AA1Q符合GJB244列入质量认证合格产品目录的Q级产品-AIL符合GJB244列入质量认证合格产品目录的L级产品-A1W符合GJB244、GJB6

28、01、GJB920列入质量认证合格产品目录的产品-A2符合GB/T5729、GB7153、GB6663、GB/T10193、GB/T13189、GB/T15654且经中国电子元器件质量认证委员会认证合格的产品按QZJ840629、QZJ840630“七专”技术条件组织生产的产品BB1有附加质量要求的B2质量等级的产品按“七九O五”七专质量控制技术协议组织生产的产品B2符合GB/T5729、GB6663、GB7153、GB10193、GB/T13189、GB/T15654、SJ1156、SJ1553、SJ1557、SJ1559、SJ2028、SJ2307、SJ2309、SJ2742的产品符合SJ

29、75、SJ904、SJ1329、SJ2308的产品C低档产品表4-7、II类瓷介电容器质量等级质量等级质量要求说明质量要求补充说明AA1B符合GJB924列入质量认证合格产品目录的B级产品-A1Q符合GJB924列入质量认证合格产品目录的B级产品-A1L符合GJB924列入质量认证合格产品目录的L级产品-A1W符合GJB924列入质量认证合格产品目录的W级产品符合GJB1314列入质量认证合格产品目录的产品-A2按质量认证标准,经中国电子元器件质量认证委员会认证合格的产品符合QZJ840624“七专”技术条件的产品BB1有附加质量要求的B2质量等级的产品符合“七九O五”七专质量控制技术协议的产

30、品:B2符合GB2693、GB5968、GB9322、GB9324的产品-C低档产品表4-8、固体钽电解电容器质量等级质量等级质量要求说明质量要求补充说明AA1B符合GJB63列入质量认证合格产品目录的B级产品-A1Q符合GJB63列入质量认证合格产品目录的Q级产品-A1L符合GJB63列入质量认证合格产品目录的L级产品A1W符合GJB63列入质量认证合格产品目录的W级产品;符合GJB1312列入质量认证合格产品目录的产品A2按质量认证标准,经中国电子元器件质量认证委员会认证合格的产品符合QZJ840628“七专”技术条件的产品BB1有附加质量要求的B2质量等级的产品符合“七九O五”七专质量控制技术协议的产品B2符合GB2693、GB7213的产品C低档产品表4-9、机电继电器质量等级质量等级质量要求说明质量要求补充说明AA1符合GJB65A列入质量认证合格产品目录的W产品-A2符合GJB65A的Y级产品