軍用電子元器件的選型和應(yīng)用

當(dāng)前，世界正在進(jìn)行著一場新的軍事變革，信息化是這場新軍事變革的本質(zhì)和核心，實現(xiàn)軍事裝備信息化的必要條件是高水平、高可靠的軍用電子元器件。電子元器件尤其是微電子器件在軍事裝備上的應(yīng)用越來越廣泛，電子元器件的選型和應(yīng)用就日益顯得重要。本文著重就軍用電子元器件選型和使用過程中的采購、篩選、破壞性物理分析以及失效分析進(jìn)行探討，列出了元器件的選擇和使用準(zhǔn)則以及全過程流程圖。

電子元器件是電子系統(tǒng)的基礎(chǔ)部件，是能夠完成預(yù)定功能且不能再分割的電路基本單元。由于電子元器件的數(shù)量、品種眾多，因此它們的性能、可靠性等參數(shù)對整個軍用電子產(chǎn)品的系統(tǒng)性能、可靠性、壽命周期等技術(shù)指標(biāo)的影響極大。所以正確有效地選擇和使用電子元器件是提高軍用產(chǎn)品可靠性水平的一項重要工作。電子元器件的可靠性分為固有可靠性和使用可靠性固有可靠性主要由設(shè)計和制造工作來保證，這是元器件生產(chǎn)廠的任務(wù)。但是國內(nèi)外失效分析資料表明，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，而是由于使用者對元器件的選擇不當(dāng)或使用有誤造成的。因此為了保證軍用電子產(chǎn)品的可靠性，就必須對電子元器件的選擇和應(yīng)用加以嚴(yán)格控制。

1、電子元器件的分類

顧名思義，元器件可分為元件和器件2大類。元件中有電阻、電容、電感、繼電器和開關(guān)等；器件可分為半導(dǎo)體分立器件、集成電路以及電真空器件等。表1為元器件分類表。

2、電子元器件的質(zhì)量等級

元器件的質(zhì)量等級是指元器件裝機(jī)使用之前，按產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)或供需雙方的技術(shù)協(xié)議，在制造、檢驗及篩選過程中對其質(zhì)量的控制等級。質(zhì)量等級越高，其可靠性等級就越高。

為了保證軍用元器件的質(zhì)量，我國制訂了一系列的元器件標(biāo)準(zhǔn)，在八十年代初期制訂的“七專”8406 技術(shù)條件（以下統(tǒng)稱“七專”條件），“七專”技術(shù)條件是建立我國軍用元器件標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，目前按“七專”條件或其加嚴(yán)條件控制生產(chǎn)的元器件仍是航天等部門使用的主要品種。（注：“七專”指專人、專機(jī)、專料、專批、專檢、專技、專卡）。根據(jù)發(fā)展的趨勢，“七專”條件將逐步向元器件的國家軍用標(biāo)準(zhǔn)（GJB）過渡，我國軍用標(biāo)準(zhǔn)化組織參照美國軍用標(biāo)準(zhǔn)（MIL）體系建立了國軍標(biāo)GJB體系。

3、電子元器件的選擇

元器件的選擇不當(dāng)會造成所購買的元器件可靠性水平不符合要求，從而影響到系統(tǒng)的可靠性，因此必須對元器件的選擇進(jìn)行控制。

3.1 元器件的選擇原則

(1)元器件的技術(shù)性能應(yīng)滿足產(chǎn)品要求。環(huán)境適應(yīng)性應(yīng)符合軍品要求，一般為一55~C～125~C。

(2)元器件的質(zhì)量等級應(yīng)符合產(chǎn)品的要求。 (3)考慮降額的要求。

(4)優(yōu)先選用成熟的、質(zhì)量穩(wěn)定的、可靠性高的、有發(fā)展前途的和能持續(xù)供貨的標(biāo)準(zhǔn)元器件。

(5)優(yōu)先選用國產(chǎn)元器件，尤其是選用軍用合格產(chǎn)品目錄上的元器件以及已通過IS09001認(rèn)證的元器件生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的元器件。

3.2 國產(chǎn)元器件的選擇順序

(1)選擇經(jīng)過認(rèn)證、鑒定的符合國軍標(biāo)的元器件；

(2)選擇經(jīng)過考驗，符合要求，能夠穩(wěn)定供貨的“七專”定點生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的元器件。

3.3 進(jìn)口元器件的選擇順序

在選擇進(jìn)口器件(尤其是美國進(jìn)口器件)時，應(yīng)慎之又慎一是政治等原因，國外禁運元器件時有發(fā)生；二是國外市場變化較大，特別是美國軍品斷檔已對我國許多產(chǎn)品的生產(chǎn)、維修產(chǎn)生了影響。選擇順序為：

(1)選擇國外權(quán)威機(jī)構(gòu)的QPL／PPL中的元器件；

(2)選擇生產(chǎn)過程中經(jīng)過嚴(yán)格老煉篩選的高可靠元器件(如集成電路883級及其以上級，半導(dǎo)體分立器件為JAN FX及其以上級)；

(3)選擇經(jīng)過二次篩選的、DPA合格并符合軍用溫度范圍(一55cc～l25cc)的工業(yè)級器件；

(4)避免繼續(xù)選用國外已停止生產(chǎn)的“斷檔”軍品。美國的軍品微電子器件斷檔，即指美國的軍品微電子器件的大量品種不再生產(chǎn)或即將不再生產(chǎn)，美國給以專門定義：“生產(chǎn)單位正在消失和材料短缺”(Diminishing Manufacturing Sources andMaterial Shortages)，簡稱為DMSMS。

3.4 編制元器件優(yōu)選目錄

作為型號總體單位，應(yīng)制定元器件優(yōu)選目錄，并根據(jù)優(yōu)選目錄在產(chǎn)品設(shè)計中壓縮型號所選用的元器件品種和規(guī)格，控制元器件的質(zhì)量等級，更好地保證元器件的供貨質(zhì)量，更有利于綜合后勤保障。

3.4.1 編制過程

(1)成立編制組；(2)調(diào)研收集元器件使用要求．國內(nèi)元器件生產(chǎn)廠質(zhì)量情況及國外元器件情況；(3)了解國外元器件最新“斷檔”軍品情況；(4)編制征求意見稿；(5)匯總分析各種意見；(6)經(jīng)審查后由總體單位發(fā)布。

3.4.2 動態(tài)管理

依據(jù)產(chǎn)品研制生產(chǎn)階段中元器件使用品種的變化情況、元器件生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品及其質(zhì)量狀況變化情況、元器件使用過程中的信息反饋進(jìn)行動態(tài)管理，如上述情況變化較大，則應(yīng)進(jìn)行優(yōu)選目錄的改版工作。

4、軍用電子元器件的選型和使用

能否正確使用元器件已成為影響軍用電子元器件、設(shè)備、系統(tǒng)可靠性的重要問題，應(yīng)當(dāng)引起使用者的高度重視。

4.1 元器件的選擇和使用全過程流程圖

元器件使用全過程包括選擇、采購、監(jiān)制、驗收、篩選(拷機(jī))、破壞性物理分析(DPA)、保管、使用、電氣裝配、通電調(diào)試、靜電防護(hù)和失效分析等。元器件的選擇和使用全過程流程圖如圖1所示。[!--empirenews.page--]

4.2 元器件的采購

如圖1所示，采購環(huán)節(jié)是保證元器件能否滿足設(shè)計要求的一個重要環(huán)節(jié)，因此型號各系統(tǒng)、分系統(tǒng)和設(shè)備的承制單位應(yīng)注意以下幾點：

(1)承制方應(yīng)編制外購元器件的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和進(jìn)廠復(fù)驗規(guī)范，其標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)和現(xiàn)行有效圖樣相一致。 (2)承制方應(yīng)編寫元器件的采購清單，包括元器件的名稱、型號、規(guī)格、精度及數(shù)量；元器件的質(zhì)量等級、使用標(biāo)準(zhǔn)及生產(chǎn)廠家；元器件的封裝形式、安裝形式和使用環(huán)境；元器件的包裝和運輸要求。

(3)承制方在進(jìn)行元器件采購時應(yīng)注意在合格分承制方名錄中進(jìn)行，需進(jìn)行越點采購時應(yīng)辦理相應(yīng)的審批手續(xù)。

(4)在實際采購中如何對規(guī)定的質(zhì)量等級進(jìn)行對采購，是確保產(chǎn)品高可靠的關(guān)鍵。對元器件實際生產(chǎn)型號(包括前、后綴)、質(zhì)量等級、封裝形式完全與圖紙設(shè)計一致的元器件直接采購。對某些前、后綴有變化、質(zhì)量等級不清的元器件，在采購時應(yīng)首先確定其生產(chǎn)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。在元器件的標(biāo)準(zhǔn)中，一般都規(guī)定了元器件在制造、檢驗及篩選過程中的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，按此不同控制標(biāo)準(zhǔn)組織生產(chǎn)和管理的產(chǎn)品，具有不同的質(zhì)量等級。據(jù)此，產(chǎn)品生產(chǎn)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)是劃分其質(zhì)量等級的主要依據(jù)，若其生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)符合規(guī)定質(zhì)量等級的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，則認(rèn)為該元器件達(dá)到了規(guī)定的質(zhì)量等級。其次，應(yīng)明確元器件的質(zhì)量系數(shù)仃，通過其質(zhì)量系數(shù)可計算出該元器件的失效率，只要失效率滿足該元器件所分配值，則認(rèn)為該元器件達(dá)到了規(guī)定的質(zhì)量等級。

4.3 元器件的二次篩選

元器件的二次篩選是保證質(zhì)量和可靠性的重要手段。一般來講，對軍工產(chǎn)品要求100％ 的進(jìn)行元器件的二次篩選，包括883B級以及“七專”級。在圖1中，當(dāng)承制單位將元器件采購回廠里后，應(yīng)按照“型號用元器件二次篩選規(guī)范”進(jìn)行圖1 元器件設(shè)計、使用全過程流程圖二次篩選。當(dāng)元器件二次篩選不合格率超過規(guī)定的比例時，該批元器件不允許裝機(jī)使用。在二次篩選過程中，對不具備篩選條件的元器件(如大規(guī)模進(jìn)1：3集成電路)，可采用拷機(jī)(即對不具備篩選條件的元器件裝配到電路板中，進(jìn)行溫度應(yīng)力或電應(yīng)力長時間試驗)的方法進(jìn)行。

4.4 元器件的破壞性物理分析(DPA)

在元器件二次篩選合格后，對前期質(zhì)量不穩(wěn)定類、生產(chǎn)工藝有較大改進(jìn)類元器件應(yīng)進(jìn)行破壞性物理分析(DPA——Destructive Physical Analy—sis)試驗。重點是對具有空腔的半導(dǎo)體分立器件和半導(dǎo)體集成電路開展此項工作。其目的是驗證元器件的質(zhì)量是否滿足有關(guān)規(guī)范的用途或預(yù)定用途。DPA一般在一批元器件中抽取1—2支試樣進(jìn)行一系列的試驗和分析，并做出批合格與否的結(jié)論。這對保證使用的元器件質(zhì)量和可靠性具有重要作用。表3為集成電路DPA的一般程序。

選型和應(yīng)用4' />

4.5 元器件的失效分析

在調(diào)試和組件環(huán)境應(yīng)力篩選過程中發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵和重要元器件的失效或在使用中發(fā)生多次失效而未找到原因的元器件，應(yīng)進(jìn)行元器件的失效分析。元器件的失效分析是通過對失效的元器件進(jìn)行解剖分析，并采用物理和化學(xué)等技術(shù)手段找出其失效機(jī)理，提出改進(jìn)辦法，從而提高元器件的可靠性。失效分析包括失效調(diào)查、失效模式鑒別、失效特征描述、失效機(jī)理證實和提出糾正措施等。對集成電路的失效分析有20多種，從外部分析到內(nèi)部分析，從非破壞性分析到破壞性分析，再使用光學(xué)、化學(xué)、機(jī)械和電子等技術(shù)手段進(jìn)行分析。

4.6 元器件選擇準(zhǔn)則

(1)二、三極管盡量避免選擇鍺管，可選擇硅管；

(2)國產(chǎn)塑料封裝集成電路不能用于軍品；

(3)電阻RJ1～Pd7系列不能選用，因其磁管為空心的，易在振動條件下裂開，可用RJK24～RJK26或t／J13、RJ14代替；

(4)電容中的CA30因貯存后易漏液不可用，可用CA35型；(5)繼電器要選用金屬封裝、密封型，不允許并聯(lián)降額使用。

4.7 元器件使用準(zhǔn)則

(1)深人掌握所使用元器件的技術(shù)性能，嚴(yán)格控制新器件的使用。

(2)有意識地降低元器件的工作應(yīng)力(電、熱、機(jī)械應(yīng)力)，使實際使用應(yīng)力低于其規(guī)定的額定應(yīng)力。降額設(shè)計可參考GJB／Z35《元器件降額準(zhǔn)則》。

(3)為防止電子元器件的熱失效，在元器件的布局和安裝過程中必須采取有效的熱設(shè)計和環(huán)境保護(hù)設(shè)計。

(4)為解決靜電帶來的器件失效，在器件設(shè)計和使用上必須采取防靜電措施。如在器件輸人端加上防靜電損傷的保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，操作場所必須采取防靜電措施等。

(5)在調(diào)試過程中應(yīng)注意儀器、儀表的正確使用。如儀器儀表要正常接地等。

(6)正確地貯存和保管元器件。如保持適宜的溫度、濕度；防止有害氣體的存在等。