论文部分内容阅读
电子元器件（以下简称元器件）是电子产品的重要组成部分，是电子产品的基本单元，其可靠性直接关系到整个产品。因此，元器件的可靠性保证产品可靠性的重要环节之一，同时也对加快产品研制进度、保证研制质量、节约研制经费、降低综合保障费用和寿命周期费用都有重要意义。
1 元器件选用使用常见误区
电子产品的设计、采购及维修人员都能认识到元器件的可靠性对于产品的重要性，然而在实际的选用中还常常存在一些认识误区。
1.1 质量保证等级越高越好
元器件质量保证等级反映的是元器件的固有可靠性，而元器件的可靠性还包含其使用可靠性，从实际经验来看，固有可靠性和使用可靠性各占元器件可靠性的50%；因此，质量保证等级越高并不意味着可靠性高，还要综合考虑元器件的使用条件和工作环境来评定。再者，质量保证等级越高则成本越高，如果一味强调质量保证等级，势必会为军工本就不够宽裕的经费造成浪费。
1.2 质量等级等同于质量保证等级
质量等级是GJB/Z 299规定的用于进行电子产品可靠性预计时所采用的分级，在标准中列出了质量等级与质量保证等级及失效率等级的对应关系。质量保证等级是元器件总规范中规定的质量控制等级、失效率等级，用来评价电子器件（包括部分电子元件）的可靠性，保证水平。只有军用级元器件采用质量保证等级，而对于所有元器件都有进行可靠性预计的质量等级，这是两者最主要的差别。
1.3 “军用级”等同于“J级”
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，通过了相应级别的国家军用标准认证并在QPL表上公布的产品质量等级；“军用级”是一种口语化的或习惯的、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满足“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。
一般来讲，符合下述情况的可被列为“军用级”：行业军标（HB、QB、部分SJ）的元器件；通过上级权威机构确认的企业军标；国内生产厂按国外军用规范制造的元器件；符合军用环境条件使用的元器件。还有些按国军标生产的也声称为“军用级”。“军用级”不属于军用质量等级范畴，而是我国的军用标准还没有明确规定。因此，在采购时除应注明总规范、详细规范、技术条件及质量保证等级外，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。
1.4 “二次筛选”项目越多越好，标准越高越好
“二次筛选”是我国特有的现象，在目前和今后一段时期内将继续保留。国外不对元器件进行“二次筛选”，其质量和可靠性由生产厂家保证。随着国内电子行业的发展、质量管理的日趋成熟，包括国军标生产线的逐步建立、质量认证的开展等，元器件的“二次筛选”将逐步被元器件生产厂的筛选所代替。
“二次筛选”主要适用于下列情况：生产方未进行“一次筛选”，或使用方对“一次筛选”的项目和应力不具体了解；生产方“一次筛选”的项目和应力还不能满足使用方的质量要求的；产品规范中未作具体规定、生产方也不具备条件的项目；对生产方“一次筛选”的有效性有疑问需要进行验证的。
因此，“二次筛选”应强调是在“一次筛选”的基础上进行剪裁，要综合考虑元器件的使用条件和环境因素；对于所规定的筛选方法和试验条件应是与元器件生产制造的技术规范配套进行的，不考虑生产中采用的规范和结构而采用某个指定的条件进行“二次筛选”不一定有益，甚至可能有害。事实上，对原已进行过某种项目筛选的元器件，再次进行相同的筛选，收效甚微，而往往发生的副作用却很大。
不充分考虑元器件的结构，过度的筛选条件可能带来某些不良后果。有的用户多年来使用某种元器件并没有发生过质量问题，但当受管理部门的“管理”，要求一律按指定的条件重新进行“二次筛选”，出现的“问题”反而成了一堆问题。
1.5 “二次筛选”能够提高元器件的质量保证等级
对元器件进行筛选的目的是为了剔除那些在生产制造过程中因材料或工艺上的不完善而存在缺陷的部分早期失效产品。通常是施加较大的温度、电、力学应力，加速有缺陷产品的淘汰，从而减少器件在使用中的失效率，提高产品的可靠性。元器件的固有可靠性水平，在设计、生产完成后，实际上就已经确定了，通过“二次筛选”只是作挑选，是不能改变元器件个体的固有可靠性水平的，最多可以认为是剔除的不合格品，从生产批次的角度讲，改善了批次的固有可靠性水平。如果弄得不好，条件失控，应力过度具有破坏性，反而会降低器件固有的可靠性。
1.6 降额设计时降额越多越好
各种元器件都有其设计的额定值。譬如，电容器的耐压，电阻器的功率，半导体器件的电压、电流等等。所谓额定值是指元器件设计上所允许承受的最大应力值，一般是指在一定的环境温度下和一定的时间范围内，器件能承受该应力而不致失效的能力。器件在实际使用中，为了“保险”，不应较长时间处在额定状态，而应视其应用场合的重要性或关键性“远离”这种状态，这就是降额使用。降额使用可使元器件的可靠性增长，延长器件的寿命。根据国家和行业有关标准，电子元器件的降额系数一般可在0.5～0.9之间，按照要求的降额等级来选取.有的元件，如继电器的某些参数的降额系数甚至要取0.4以下甚至更小。
降额不足的危害众所周知，但过度降额的危害却常常为大家所忽视。过度降额，即实际使用的应力条件大大小于器件的额定值。这一方面增大了器件的体积和成本，给产品设计、生产带来困难，另一方面对器件的可靠性提高也是很有限的。甚至有专家认为，过度降额，使器件处于甚低的应力水平，近似“休闲”状态，反而可能带来负面影响。实际上，处于非工作状态下的器件，有时反比正常使用状态下的器件有着较高的失效率。因此在元器件使用过程中，“以高代低”并非是合适的。
1.7 进口元器件可以放心使用
由于技术和工艺的限制，为了某些功能和性能的需求，某些元器件特别是大规模集成电路仍需要进口。有些人片面的认为国外的技术和工艺先进，进口的元器件性能质量都能保证，可以放心使用；其实不然，基于经济和技术封锁的目的，进口元器件中真正的“军标”产品并不多，大部分还是中低档产品，其中还可能存在许多假冒伪劣品。因此，应严格控制进口元器件的选用比例，即使牺牲一些质量和性能也要尽量采用国产元器件；在迫不得已的情况下，要加强元器件筛选和质量监控工作。 1.8 更换了失效元器件即为问题解决
对于电子产品故障而言，由元器件失效造成的占到90%以上，这就存在一个失效分析问题，分析其是否为正常失效，不能一换了之，否则对元器件的选用使用及产品的持续发展不利。同时，按照“双五归零”的技术归零要求，当元器件失效造成产品故障时，更换失效元器件只是完成了前三步，“措施有效”与否，还要有针对性地进行元器件的失效分析，找出失效机理。如果是元器件本身的质量问题，就要提出警示直至更换厂家；如果是使用不当，就要考虑改进电路。
2 元器件选用使用中应把握的原则
只有抓住元器件质量这个源头，才能真正提高产品性能、质量，达到降低全寿命费用、是产品持续发展的目的，因此，在元器件选用使用中应把握以下几个原则。
2.1 按有关国军标要求编制元器件优选目录，并进行动态管理
由于现在型号研制高度交叉的特点，有时等总师单位下发元器件优选型号的目录时，产品已经到“C”型件甚至“S”型件阶段，给产品研制带来不小的困难甚至反复。因此应根据自身产品特点编制元器件优选目录，这样也可以避免设计人员依据经验和关系选择元器件，给监督带来困难。同时，优选目录的制定不能一劳永逸，必须实行动态管理，利用总装每年发布《国产军用电子元器件产品手册》、《国产军用电子元器件新品手册》、《国产军用电子元器件科研生产单位目录》等资料，根据元器件品种、质量和供货单位的变化及使用情况的反馈，应定期补充、修订，对其实行动态管理。此外，应严格目录外选用，由于目录自身的局限性和滞后性，往往还存在超目录选用的情况，对此一定要进行控制，严格实行会签、批准的确认方式，履行相关审批手续。
2.2 严格《合格器材供应单位名单》管理
制定并落实器材采购质量控制制度，《合格器材供应单位名单》严格实行会签、批准的确认方式，履行相关审批手续。对于重要器材供方要对其质量保证能力现场考察和审定，没有进行考察、审定和相关试验的元器件供方坚决不能进入名录；同时，要严格控制其更改和目录外采购，并进行动态管理。
2.3 严格进口元器件的选用与管理
对于国内不能生产或质量、进度等方面满足整机或系统要求的元器件，应按规定程序提出申请，经批准后，按QJ 2671规定选用进口元器件。制定进口元器件选用目录，参照MIL—STD—454、MIL—STD—199、MIL—STD—198、MIL—STD—1346、MIL—STD—1353选用；选用经过使用并积累了足够的可靠性数据的元器件和选择有成功合作经历、国际知名的公司、制造商作为供货单位。同时，应严格控制进口元器件的选用比例，以免造成“断档”后受制于人；加强对进口元器件的“二次筛选”。
2.4 认真审查“二次筛选”规范，严格规范落实
审查“二次筛选”规范时，应遵循以下原则：对型号研制中才用的元器件应实行100%的“二次筛选”，这样才能最大限度地剔除存在有某种失效模式的元器件；针对产品的用途进行有选择性的筛选；对由于手段问题不能进行筛选的元器件，须采取其他的控制方式来保证其质量，例如在使用的电路上进行了一些试验或者委托其他单位进行试验等；考虑到“二次筛选”的局限性，必须严格控制它的批允许失效百分比（PDA）。
2.5 建立元器件质量数据库
元器件质量数据库能够比较综合地反映出元器件的质量状态，从中可以看出厂家的生产水平、工艺水平，对型号研制所选用元器件可提供相应的质量数据，为一些决策提供依据。据此也可调整供货厂家，有选择地委托特定厂家进行新型元器件研制工作和提出资助技改的建议，从而进一步保证元器件的质量与可靠性。型号研制单位应建立从元器件从选用、订购、监制验收、二次筛选、破坏性物理分析（DPA）、保管和失效分析全过程的信息存入信息库，并建立能检索元器件去向包括装机元器件和失效元器件信息的信息库。
数据库应该由质量检验部门建立，由采购、试验和研制等部门配合，并提供相应的数据。质量部门利用计算机对数据库进行统计和分析，再将结果反馈至采购、试验和研制部门，据此对元器件的采购、试验、采用进行调整，提高元器件的可靠性。
3 结束语
为了保证电子产品的可靠性，应从元器件可靠性的两个方面着手，首先选用有质量保证的、经实践证明固有可靠性较高的产品；其次，应开展“二次筛选”、降额设计和热设计等可靠性设计，并建立完整的质量跟踪及质量数据库，从而形成一种闭环控制系统，提高元器件的使用可靠性。这个闭环控制系统一般包括元器件性能、质量等级的选择、降额设计、热设计、采购、监制、验收、“二次筛选”、PDA、保管、电气装配、失效分析、信息管理等环节。只有提高对元器件重要性的认识，把握好选用使用的原则，才能真正使军工电子产品质量再上新台阶。
参考文献
[1] 李志鑫，电子元器件的降额应用和“二次”筛选，电子元器件应用，2011，9.
[2] 《机载电子元器件环境应力筛选》
[3] 董西英，元器件二次筛选中的质量控制，《企业技术开发（下半月）》 —2009，10.
作者简介
张 广，河南宝丰人，1979年生，驻七六五厂军事代表室工程师，博士。
赵新闻，河南平顶山人，1983年生，国营第七八二厂助理工程师，学士。
1 元器件选用使用常见误区
电子产品的设计、采购及维修人员都能认识到元器件的可靠性对于产品的重要性，然而在实际的选用中还常常存在一些认识误区。
1.1 质量保证等级越高越好
元器件质量保证等级反映的是元器件的固有可靠性，而元器件的可靠性还包含其使用可靠性，从实际经验来看，固有可靠性和使用可靠性各占元器件可靠性的50%；因此，质量保证等级越高并不意味着可靠性高，还要综合考虑元器件的使用条件和工作环境来评定。再者，质量保证等级越高则成本越高，如果一味强调质量保证等级，势必会为军工本就不够宽裕的经费造成浪费。
1.2 质量等级等同于质量保证等级
质量等级是GJB/Z 299规定的用于进行电子产品可靠性预计时所采用的分级，在标准中列出了质量等级与质量保证等级及失效率等级的对应关系。质量保证等级是元器件总规范中规定的质量控制等级、失效率等级，用来评价电子器件（包括部分电子元件）的可靠性，保证水平。只有军用级元器件采用质量保证等级，而对于所有元器件都有进行可靠性预计的质量等级，这是两者最主要的差别。
1.3 “军用级”等同于“J级”
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，通过了相应级别的国家军用标准认证并在QPL表上公布的产品质量等级；“军用级”是一种口语化的或习惯的、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满足“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。
一般来讲，符合下述情况的可被列为“军用级”：行业军标（HB、QB、部分SJ）的元器件；通过上级权威机构确认的企业军标；国内生产厂按国外军用规范制造的元器件；符合军用环境条件使用的元器件。还有些按国军标生产的也声称为“军用级”。“军用级”不属于军用质量等级范畴，而是我国的军用标准还没有明确规定。因此，在采购时除应注明总规范、详细规范、技术条件及质量保证等级外，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。
1.4 “二次筛选”项目越多越好，标准越高越好
“二次筛选”是我国特有的现象，在目前和今后一段时期内将继续保留。国外不对元器件进行“二次筛选”，其质量和可靠性由生产厂家保证。随着国内电子行业的发展、质量管理的日趋成熟，包括国军标生产线的逐步建立、质量认证的开展等，元器件的“二次筛选”将逐步被元器件生产厂的筛选所代替。
“二次筛选”主要适用于下列情况：生产方未进行“一次筛选”，或使用方对“一次筛选”的项目和应力不具体了解；生产方“一次筛选”的项目和应力还不能满足使用方的质量要求的；产品规范中未作具体规定、生产方也不具备条件的项目；对生产方“一次筛选”的有效性有疑问需要进行验证的。
因此，“二次筛选”应强调是在“一次筛选”的基础上进行剪裁，要综合考虑元器件的使用条件和环境因素；对于所规定的筛选方法和试验条件应是与元器件生产制造的技术规范配套进行的，不考虑生产中采用的规范和结构而采用某个指定的条件进行“二次筛选”不一定有益，甚至可能有害。事实上，对原已进行过某种项目筛选的元器件，再次进行相同的筛选，收效甚微，而往往发生的副作用却很大。
不充分考虑元器件的结构，过度的筛选条件可能带来某些不良后果。有的用户多年来使用某种元器件并没有发生过质量问题，但当受管理部门的“管理”，要求一律按指定的条件重新进行“二次筛选”，出现的“问题”反而成了一堆问题。
1.5 “二次筛选”能够提高元器件的质量保证等级
对元器件进行筛选的目的是为了剔除那些在生产制造过程中因材料或工艺上的不完善而存在缺陷的部分早期失效产品。通常是施加较大的温度、电、力学应力，加速有缺陷产品的淘汰，从而减少器件在使用中的失效率，提高产品的可靠性。元器件的固有可靠性水平，在设计、生产完成后，实际上就已经确定了，通过“二次筛选”只是作挑选，是不能改变元器件个体的固有可靠性水平的，最多可以认为是剔除的不合格品，从生产批次的角度讲，改善了批次的固有可靠性水平。如果弄得不好，条件失控，应力过度具有破坏性，反而会降低器件固有的可靠性。
1.6 降额设计时降额越多越好
各种元器件都有其设计的额定值。譬如，电容器的耐压，电阻器的功率，半导体器件的电压、电流等等。所谓额定值是指元器件设计上所允许承受的最大应力值，一般是指在一定的环境温度下和一定的时间范围内，器件能承受该应力而不致失效的能力。器件在实际使用中，为了“保险”，不应较长时间处在额定状态，而应视其应用场合的重要性或关键性“远离”这种状态，这就是降额使用。降额使用可使元器件的可靠性增长，延长器件的寿命。根据国家和行业有关标准，电子元器件的降额系数一般可在0.5～0.9之间，按照要求的降额等级来选取.有的元件，如继电器的某些参数的降额系数甚至要取0.4以下甚至更小。
降额不足的危害众所周知，但过度降额的危害却常常为大家所忽视。过度降额，即实际使用的应力条件大大小于器件的额定值。这一方面增大了器件的体积和成本，给产品设计、生产带来困难，另一方面对器件的可靠性提高也是很有限的。甚至有专家认为，过度降额，使器件处于甚低的应力水平，近似“休闲”状态，反而可能带来负面影响。实际上，处于非工作状态下的器件，有时反比正常使用状态下的器件有着较高的失效率。因此在元器件使用过程中，“以高代低”并非是合适的。
1.7 进口元器件可以放心使用
由于技术和工艺的限制，为了某些功能和性能的需求，某些元器件特别是大规模集成电路仍需要进口。有些人片面的认为国外的技术和工艺先进，进口的元器件性能质量都能保证，可以放心使用；其实不然，基于经济和技术封锁的目的，进口元器件中真正的“军标”产品并不多，大部分还是中低档产品，其中还可能存在许多假冒伪劣品。因此，应严格控制进口元器件的选用比例，即使牺牲一些质量和性能也要尽量采用国产元器件；在迫不得已的情况下，要加强元器件筛选和质量监控工作。 1.8 更换了失效元器件即为问题解决
对于电子产品故障而言，由元器件失效造成的占到90%以上，这就存在一个失效分析问题，分析其是否为正常失效，不能一换了之，否则对元器件的选用使用及产品的持续发展不利。同时，按照“双五归零”的技术归零要求，当元器件失效造成产品故障时，更换失效元器件只是完成了前三步，“措施有效”与否，还要有针对性地进行元器件的失效分析，找出失效机理。如果是元器件本身的质量问题，就要提出警示直至更换厂家；如果是使用不当，就要考虑改进电路。
2 元器件选用使用中应把握的原则
只有抓住元器件质量这个源头，才能真正提高产品性能、质量，达到降低全寿命费用、是产品持续发展的目的，因此，在元器件选用使用中应把握以下几个原则。
2.1 按有关国军标要求编制元器件优选目录，并进行动态管理
由于现在型号研制高度交叉的特点，有时等总师单位下发元器件优选型号的目录时，产品已经到“C”型件甚至“S”型件阶段，给产品研制带来不小的困难甚至反复。因此应根据自身产品特点编制元器件优选目录，这样也可以避免设计人员依据经验和关系选择元器件，给监督带来困难。同时，优选目录的制定不能一劳永逸，必须实行动态管理，利用总装每年发布《国产军用电子元器件产品手册》、《国产军用电子元器件新品手册》、《国产军用电子元器件科研生产单位目录》等资料，根据元器件品种、质量和供货单位的变化及使用情况的反馈，应定期补充、修订，对其实行动态管理。此外，应严格目录外选用，由于目录自身的局限性和滞后性，往往还存在超目录选用的情况，对此一定要进行控制，严格实行会签、批准的确认方式，履行相关审批手续。
2.2 严格《合格器材供应单位名单》管理
制定并落实器材采购质量控制制度，《合格器材供应单位名单》严格实行会签、批准的确认方式，履行相关审批手续。对于重要器材供方要对其质量保证能力现场考察和审定，没有进行考察、审定和相关试验的元器件供方坚决不能进入名录；同时，要严格控制其更改和目录外采购，并进行动态管理。
2.3 严格进口元器件的选用与管理
对于国内不能生产或质量、进度等方面满足整机或系统要求的元器件，应按规定程序提出申请，经批准后，按QJ 2671规定选用进口元器件。制定进口元器件选用目录，参照MIL—STD—454、MIL—STD—199、MIL—STD—198、MIL—STD—1346、MIL—STD—1353选用；选用经过使用并积累了足够的可靠性数据的元器件和选择有成功合作经历、国际知名的公司、制造商作为供货单位。同时，应严格控制进口元器件的选用比例，以免造成“断档”后受制于人；加强对进口元器件的“二次筛选”。
2.4 认真审查“二次筛选”规范，严格规范落实
审查“二次筛选”规范时，应遵循以下原则：对型号研制中才用的元器件应实行100%的“二次筛选”，这样才能最大限度地剔除存在有某种失效模式的元器件；针对产品的用途进行有选择性的筛选；对由于手段问题不能进行筛选的元器件，须采取其他的控制方式来保证其质量，例如在使用的电路上进行了一些试验或者委托其他单位进行试验等；考虑到“二次筛选”的局限性，必须严格控制它的批允许失效百分比（PDA）。
2.5 建立元器件质量数据库
元器件质量数据库能够比较综合地反映出元器件的质量状态，从中可以看出厂家的生产水平、工艺水平，对型号研制所选用元器件可提供相应的质量数据，为一些决策提供依据。据此也可调整供货厂家，有选择地委托特定厂家进行新型元器件研制工作和提出资助技改的建议，从而进一步保证元器件的质量与可靠性。型号研制单位应建立从元器件从选用、订购、监制验收、二次筛选、破坏性物理分析（DPA）、保管和失效分析全过程的信息存入信息库，并建立能检索元器件去向包括装机元器件和失效元器件信息的信息库。
数据库应该由质量检验部门建立，由采购、试验和研制等部门配合，并提供相应的数据。质量部门利用计算机对数据库进行统计和分析，再将结果反馈至采购、试验和研制部门，据此对元器件的采购、试验、采用进行调整，提高元器件的可靠性。
3 结束语
为了保证电子产品的可靠性，应从元器件可靠性的两个方面着手，首先选用有质量保证的、经实践证明固有可靠性较高的产品；其次，应开展“二次筛选”、降额设计和热设计等可靠性设计，并建立完整的质量跟踪及质量数据库，从而形成一种闭环控制系统，提高元器件的使用可靠性。这个闭环控制系统一般包括元器件性能、质量等级的选择、降额设计、热设计、采购、监制、验收、“二次筛选”、PDA、保管、电气装配、失效分析、信息管理等环节。只有提高对元器件重要性的认识，把握好选用使用的原则，才能真正使军工电子产品质量再上新台阶。
参考文献
[1] 李志鑫，电子元器件的降额应用和“二次”筛选，电子元器件应用，2011，9.
[2] 《机载电子元器件环境应力筛选》
[3] 董西英，元器件二次筛选中的质量控制，《企业技术开发（下半月）》 —2009，10.
作者简介
张 广，河南宝丰人，1979年生，驻七六五厂军事代表室工程师，博士。
赵新闻，河南平顶山人，1983年生，国营第七八二厂助理工程师，学士。