航空航天元器件的选择

更新时间:2024-04-08 17:46:01 阅读量: 综合文库 文档下载

说明:文章内容仅供预览,部分内容可能不全。下载后的文档,内容与下面显示的完全一致。下载之前请确认下面内容是否您想要的,是否完整无缺。

美军用电子元器件相关标准

参考文献:

GJB5714-2006 外购器材质量监督要求 GJB546B-2011 电子元器件质量保证大纲 GJB3404-1998 电子元器件选用管理要求

GJB4027A-2006 军用电子元器件破坏性物理分析方法 GJB/Z35-1993 元器件降额准则使用 GJB/Z299-2006 电子设备可靠性预计手册 GJB548B-2005 微电子器件试验方法和程序 GJB2438A-2002 混合集成电路通用规范 GJB/Z299C-2006 电子设备可靠性预计手册

MIL-STD-883G(2006版) 美军用微电路检测方法标准 MIL-PRF-38535J(2010版) 美军用集成电路制造规范 MIL-PRF-38534G (2009版) 美军用混合集成电路制造规范 MIL-HDBK-217F 美军用电子设备可靠性预计手册

附:关于筛选试验的有关原则规定

1 范围:本指导性技术文件所提供的元器件失效率数据仅适用于在正常工作条件下工作的电子设备可靠性预计;凡过应力使用,超过基本失效率表所列值的任何外推(如超过规定的温度范围,或电应力比大于1或等于0)都是无效的。(摘自GJB548B-2005) 一、引言

自上世纪90年代起,世界军事装备开始了一场新的变革,变革的主要特点是将机械化军事形态转变成信息化军事形态,军队实现信息化,信息化装备逐渐主宰战场。近年来,在美国发动的多次局部战争中,信息化装备在战场决策、指挥控制、空天一体、精确打击完成作战使命方面显示了巨大的军事优势。军用电子元器件是信息化武器装备的核心部件和基本单元,在实现信息装备的作战功能方面具有关键性作用。当前,我国武器装备更新换代,许多新研信息化装备进入批量生产阶段,因此,军用元器件的选用、使用管理在装备研制过程中非常重要,应引起高度重视。 二、概述

我国军用电子元器件标准在七十年代实行“七专”技术条件(专人、专机、专料、专批、专

检、专技、专卡),八十年代开始GJB军用标准的编制,现已基本完成了覆盖主要军用电子元器件门类的国家军用标准、行业军用标准和企业军用标准的制定,许多新型装备已安装和使用了国产军用电子元器件。由于一些原因,进口元器件,主要是美军用电子元器件还在使用。进口电子元器件失效分析统计数据证明,约有50%的失效元器件是元器件本身的故障,另有50%的是使用(选择、管理)不当造成。由于进口器件在装备中的重要性、种类的复杂性、采购渠道的不确定性,极有必要对进口器件的选用、使用管理进行严格的控制。

本文依据美军用微电路(IC集成电路)的相关标准,结合GJB标准相关条款进行讨论,以期加强对军用电子元器件使用的关注。

军用分立元器件(二极管、三极管、电容、电阻等)大部已国产化,满足国军标的要求,不另展开,有特殊要求的分立器件可参阅厂家资料。 三、元器件质量等级

元器件质量等级定义: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、检验及筛选过程中其质量的控制等级(GJB548B)。

1. 电子元器件分类

电子元器件可分为元件和器件两大类:

a) 元件类:电气元件、机电元件等;

b) 器件类:半导体器件(分立器件、集成电路)、真空电子器件、光电器件等。 表1为电子元器件的基本分类。

元器件电子器件电气元件电阻器和电位器电容器线圈和变压器电线、电缆光纤、光缆熔断器微电路电子模块半导体分立器件真空电子器件1. 数字集成电路2. 模拟集成电路3. 接口集成电路4. 微型计算机与存储器 集成电路5. 混合电路6. 微波电路1. 微波二极管、晶体管2. 整流二极管3. 信号、开关和调整 二极管4. 场效应晶体管5. 双极型晶体管1. 空间电荷控制电子管光电子器件纤维光学器件声表面波器件霍尔器件断路器开关1. 半导体光电子器件(发 光二极管、光敏晶体 管、光耦合器等)2. 红外探测器3. 固体激光器4. 气体激光器2. 微波电子管3. 阴极射线电子管4. 真空光电子器件5. 等离子、荧光和辉光 显示器件6. 离子器件机电元件电连接器继电器微特电机

表1 电子元器件基本分类表

2. 电子元器件军用标准

军用电子元器件的制造、封装、检测、筛选都有相应的规范和标准,供相关人员选用。军标使 用的顺序关系为:产品标准与基础标准相抵触时,以产品标准为准;产品详细规范与产品通用(总)规范相抵触时,以产品详细规范为准;当详细规范与合同(技术协议)不一致时,以合同协议为准。 2.1 国军标。我国军用电子元器件标准(GJB)是参照美军标(MIL)建立的,包括规范、标准、指导性技术文件三种形式。表2为电子元器件国军标的几个主要总规范,表3为电子元器件国军标方法标准。更多的总规范(规范)、标准、技术要求,可查阅相关资料。

表2 电子元器件国军标总规范

序号 1 国军标代号 GJB 33A-97 国军标名称 半导体分立器件总规范 质量等级(低→高) JP(普军级)、JT(特军级)、JCT(超特军级)JY(宇航级) B1级(883级)、B级(高可靠级)、S级(宇航级) H1级、H级、K级 等效采用的美军标 MIL-S-19500 MIL-M-38510 MIL-PRF-38535 MIL-PRF-38534 MIL-C-39003 2 3 4 GJB 597A-96 半导体集成电路总规范 GJB2438A-2002 混合集成电路总规范 GJB 63B-2001 有可靠性指标的固体电解质钽电容器总规范 有可靠性指标的电磁继电器总规范 5 GJB 65B-99 L(亚五级)、M(五级)、P(六级)、R(七级)、S(八级) MIL-R-39016 注:总规范指对器件功能性能技术指标、质量等级、外壳尺寸、封装形式、应用范围的总体要求,具体的制造流程、工艺方案、原材料、设备、试验筛选方法由相关军标、企标支撑,如表3(国军标)、表4(美军标)所列标准。美军所公布的元器件总规范、方法标准,多限于B-1级(如MIL-STD-883、MIL-PRF-38534、MIL-C-38535等),宇航级元器件在总规范MIL-M-38510(该标准自2000年后与38534、38535合并使用)有要求,但未看到相应相关美军标支撑文件。国内航天单位需要宇航级器件时,一是对于非关键部位采用B-1级替代(需加大筛选程度,但过严过应力筛选,会损伤器件寿命),二是冒险采购(上海阮敏强等)。

表3 电子元器件国军标方法标准

序号 1 2 3 4 5 6 7 国军标编号 GJB 128A-97 GJB 360A-96 GJB 548B-2005 GJB 1217-91 GJB 3157-98 GJB 3233-98 GJB 4027A-2006 国军标名称 半导体分立器件试验方法 电子及电气元件试验方法 微电子器件试验方法和程序 电连接器试验方法 半导分立器件失效分析方法和程序 半导体集成电路失效分析程序和方法 军用电子元器件破坏性物理分析方法 等效采用的美军标编号 MIL-STD-750H MIL-STD-202F MIL-STD-883 MIL-STD-1344A 无相应的美军标准 无相应的美军标准 MIL-STD-1580A

表3标准基本涵盖了所有的电子器件,适用范围包括:

a)单片数字集成电路:TTL、ASTTL、ALSTTL数字电路,NMOS、CMOS、PMOS等蓝宝石、多晶硅、单晶硅等MOS电路,PLA、PAL、PLD、FPGA可编程逻辑器件,单片模拟电路,微处理器、微控制器,SRAM、DRAM、PR0M、EPROM、FLASH、FIFO存贮器,以及MMIC微波单片集成电路

b)混合集成电路:A/D、D/A转换器、电源模块,放大器、图像视频器等。 2.2 美军标

美电子元器件军用标准(MIL)分为军用规范、军用标准、军用手册、军用标准图纸和合格产品(QPL)表与合格生产线表(QML)等。美军用电子元器件标准被认为是世界上最先进最完善的标准。

表4为美军用电子元器件方法标准,表5为美半导体单片集成电路质量等级,表6 为美混合集成电路质量等级。

表4 美军用电子元器件方法标准

序号 1 元器件类别 半导体分立器件 美军标 MIL-S-19500 MIL-M-38510 MIL-PRF-38535 MIL-PRF-38534 相应的元件总规范 质量等级(低→高) JAN(普军级)、JANTX(特军级)、JANTXV(超特军级)、JANS(宇航级) B-1级(883级)、B级、S级 H1级、H级、K级 S、R、P、M 2 3 4 半导体集成电路 混合集成电路 有可靠性指标的元件 注1:表中所列美军用标准如有更新,以最新发布为准。

表5 美半导体单片集成电路质量等级

质量 等级 等级说明 符合美军用集成电路制造总规范,且列入美军用电S 子产品QPL目录或QML目录,并备有标准军用图纸号或详细规范号的宇航级产品。 S-1 与S级合并 符合美军用集成电路制造总规范,且列入美军用电B 子产品QPL目录或QML目录,并备有标准军用图纸号或详细规范号的高可靠军级产品。 符合美军用集成电路制造总规范,完全按照美B-1 MIL-STD-883标准1.2.1节的所有要求进行筛选,且列入美军用电子产品QPL\\QML目录,并备有标准军用图纸号的非塑料封装的其他质量等级的产品。 符合美军用集成电路制造总规范,且列入美军用电子产品QML目录,并备有标准军用图纸号的塑料封装的产品。 B-2 制造商按照军用微电路试验方法标准中相关规定要求组织生产的非军级产品。 工作温度范围达到-55℃-125℃或覆盖此范围的更宽温度范围的产品。 B-3 按照美军用集成电路制造总规范、军用微电路试验方法标准中的试验要求进行筛选的C-1级产品。 按制造商规定的生产和试验流程制造和试验的工业级产品。工作温度范围:-45℃~85℃。 按照制造商规定的生产和试验流程制造和试验的工业级产品。工业级产品为符合下列质量要求的产品: a) 已经采取了保证元器件设计和制造工艺质量步骤; b) 具备有效的反馈和纠正措施大纲,能够很快确C-1 定并解决制造及现场出现的问题; c) 采购规范必须明确重要的性能(电性能、机械性能、热性能和环境性能)及其可接受的批控制质量水平(例如:AQLs、DPMs等); d) 产品及产品制造商必须认证并且标明在合格清单中; e) 生产批有足够的AQLs/DPMs,保证产品质量一致性。 C-2 其他民用或未知筛选等级的产品。工作温度范围:0℃~70℃。 民用商业级 >10 工业级 4 无质量等级标识 相关字符标明军用温度级 (军级的降级) 低可靠 2.5 DESC(5962-??) 883级标识 准高可靠 2 等级标识 JM38510 JANV、JANS 高可靠 1.0 0.25 级别 质量系数 πQ D >6 注1:QPL(Qualified Parts Listing)电子元器件合格产品目录;

QML(Qualified Manufacturer Listing)电子元器件合格制造商目录。

注2:质量系数πQ,不同质量等级对元器件工作失效率影响的调整系数,也可称为器件的质量等级。

注2:表中所列πQ,是等级大类系数,具体电子器件的质量系数可从GJB/Z299C-2006或MIL-HDBK-217F查到。

表6 美混合集成电路质量等级

等级 等级说明 符合美军用混合集成电路制造总规范,且列入美S 军用电子产品QML目录,并备有标准军用图纸号的宇航级产品。 符合美军用混合集成电路制造总规范,且列入美B 军用QML目录,并备有标准军用图纸号的高可靠军级产品。 符合美军用混合集成电路制造总规范,完全按照B-1 美MIL-STD-883标准1.2.1节的所有要求进行筛选,且列入美军用QML目录,但备有的军用图纸号后缀中没有质量等级标记的产品。 制造商按照美军用微电路试验方法标准中相关规B-2 定要求组织生产的非军级产品。 工作温度范围达到-55℃-125℃或覆盖此范围的更宽温度范围的产品。 符合美军用混合集成电路制造总规范,属军级的降级,且工作温度范围一般为-40℃-85℃或者更B-3(D) 宽的产品。 符合美军用混合集成电路制造总规范,但在宇航级、军级、军级的降级三个等级的基础上增加特别规定和要求的产品。 D 按照制造商规定的生产和试验流程制造和试验的工业级产品。工作温度范围:-45℃~85℃ 其他民用或未知筛选等级的产品。工作温度范围:0℃~70℃。 工业级产品 ≥6 工业筛选级产品 3 无质量等级标识 相关字符标明军用温度级 (军级的降级) 低可靠 2.5 DESC(5962-??) 883等级 准高可靠 2 JM38510 高可靠 1 0.25 等级标识 可靠级别 质量系数 πQ C 民用商业级 ≥10 注:注释同表5。

2.2.1美电连接器质量等级(增补)

美军用标准 等级说明 等级标识 型号上标有S MIL-C-24308 完全按照MIL24308军用规范采购的矩形电连接器 型号上有J或M 型号上标有S MIL-C-38999 完全按照MIL38999军用规范采购的圆形电连接器 型号上有J或M 完全按照MIL32139军用规范采购的矩形(纳型)电连接器 型号上标有S? 型号上有J或M 军用级 宇航级 军用级 军用级 宇航级 可靠级别 宇航级 质量系数 πQ MIL-DIL-32139 完全按照商用识别图纸采购的电连接器 其他民用或未知筛选等级的电连接器 仅有品牌号 仅有品牌号 商业级 无级别 2.3 美军用微电路的标识

从表4、表5、表6可知,美微电路质量等级分为宇航级、军用级、工业级和民用商业级。那么,在实际审核中,如何识别不同等级的器件。美政府规定,除宇航级器件外,一般军用器件(883级、38534级、38535级)型号的命名方法由各生产厂家参照美军标相关要求自行规定,通过特定的符号、字母、数字组合形成器件的标准型号,并在产品外观上激光打印、丝印或刻印出来。一种器件的型号包含了该器件的生产厂家、产品规范、功能特性、质量等级,温度范围、封装形式等诸多信息。

下面简单介绍如何从器件的型号识别器件的质量等级。 2.3.1 美军用级微电路识别

2.3.1.1 “883级”概念。从表5、表6可知,美军用微电路最高等级是宇航级器件,“S级“、“B级”,其次“B-1级”。“B-1级”也就是常说的“883级”,此类器件应用比较广泛。所谓“883级”是指完全按照MIL-STD-883标准1.2.1节所有要求进行筛选试验的器件。MIL-STD-883是美微电子器件的检测试验方法标准,国军标GJB 548B-2005等效采用。随着数字集成电路和模拟集成电路的细化,美国又制定了MIL-PRF-38535(半导体集成电路)、MIL-PRF-38534(混合集成电路)标准,质量等级仍为“883级”,国军标GJB 597A-96、GJB2438A-2002等效采用。

2.3.1.2 883级微电路识别。本条描述的识别方法仅是从器件外观型号上进行识别,功能性能及其参数的确认,需筛选测试或试验确认(见第六节):

a) 883标识。此类电路型号后缀中标有“883”、“883B”、“B”、“M”、“QB”、“F/3A”等字符。

也有不同的,如德克萨斯(TEXAS)公司的SNJ54LS240AJ产品,前后出现2个“J”,第1 个“J”表示“883质量等级”,第2个“J”表示军用温度范围。关键点:883级别标识。 b) 双标识。目前,美大多数军用级微电路器件表面同时出现“883”级别和“5962-xxxxxyyy”

的双标识。“5962-”即DESC标识,是美国防电子中心图纸标识,质量等级为“883”级。 “5962”标识控制较严,有该标识的器件表明生产线经过认证、工艺成熟、质量稳定,一 般是航天级别器件的后备状态,在没有对应的宇航级器件的情况下,宇航级设备首选 “5962”级器件,然后才考虑883级器件。宇航级器件生产复杂,价格昂贵,从晶圆材料 (硅、鍺)、电路设计、制作工艺、封装工艺、生产流程、检测方法等都有超出想象的严 格规定,有标准,但没有相应的实物。所以在非关键核心部件的情况下,宇航级设备也有

采用“5962”或886级别的器件。关键点:首选双标识; b+1)5962(DESC)号详解。

5962 — xxxxx xx y y y

联邦电子 RHA辐照加固标志 详细规范号 器件型号 质量等级 封装形式 引线涂覆 分类号 用M.、H表示级别 5个数字表示 2个数字表示 字母表示 字母表示 字母表示

—表示不防辐射

注1:59:电气和电子设备用元器件,62:微电子,61:半导体器件。还有如5905:电阻,5910:电容,

5935:电连接器,5950:线圈和变压器,5955:振荡器和压电晶体,5963:电子模块等。

c) 质量证明文件(很重要)。883级、5962级微电路在出厂时均随附有Certificate of

Conformance质量证明文件(简称“C.OF.C”文件),相当于国内的产品合格证,但比合格 证要权威的多。“C.OF.C”文件对所述产品的型号、功能、质量等级(883级、38534级、 38535级??),以及批次、生产数量都有清楚准确的描述,并有厂家授权者签字。对难以 识别的质量等级,查阅该器件的“C.OF.C”文件是一个很好的办法。关键点:C.OF.C文件。

注1:在查阅“C.OF.C”文件时,应注意与所查微电路产品的型号、5962号、生产批号完全一致。 注2:由于厂家提供的“C.OF.C”文件一般都是复印件,由此市场可能会有假“C.OF.C”的出现。所以

在分辨器件的质量等级时,首先要查阅厂家资料,确认器件的完整型号和5692-后面的7个字符, 然后再通过“C.OF.C”文件核对确认。

注3:美厂家的“C.OF.C”文件是由专用打字机或专用打印设备打出,市场涂改后再复制的“C.OF.C”

文件是用一般电脑打印粘贴,所以通过辨别“C.OF.C”文件字母、字符、数字前后的一致性,可 以识别文件的真假。

注4:熟知军用器件的外观、字母大小、排列顺序、排列位置、LOG符号、管脚的镀层等,可基本判定

器件是否原装件。

注5:另,

2.3.2 工业级微电路

美工业级微电路没有统一的命名方法,由各生产厂家参照有关规定自行命名。常见的是在电路型号尾缀中标有“I”字母(Industry),表示该器件为工业级器件,一般应查看资料确认该产品的级别。关键点:“I”字符、产品资料。

2.3.3 民用商业用级微电路

美民用商业级别的微电路只有基本型号,没有军用器件标识符,没有“I”字符,也没有证明文件,且大多是塑料封装。关键点:无军用级和工业级标识,一般为塑封,查阅产品说明书。

2.3.4 微电路的其他标识

2.3.4.1 防静电标识。如果微电路器件表面标有△符号,这是防静电标识(ESD敏感标识),表明该器件有防静电要求,△符号越多(最多3个),防静电要求越高,使用时注意防静电措施。

2.3.4.2 批次标识。军用器件型号下面有4位阿拉伯数字,表示该器件的生产(检验)批次,如1428,表示2014年第28周生产(检验)。

2.3.4.3 产地标识。军用器件背面有产地代号,如Philippine、Malaysia等字样,指器件的生产地。目前,美883级别器件生产地均在海外(美国内最终检测),高可靠以及宇航级器件在美本土生产。

2.4 军用温度器件。很多美生产厂家都生产一种工作温度范围为-55℃~125℃的微电路器件,称之为“军温器件”。由此引出一个很重要的概念,即军温器件和军品器件的区别。从工作温度范围讲,不同等级微电路的工作温度如下:

a) 军用微电路温度范围:-55℃~125℃; b) 工业微电路温度范围:-40℃~85℃; c) 民用微电路温度范围:0℃~70℃。

根据美军用器件的可靠性要求,工作温度范围的划分只表明军用器件、工业用器件、民用器件 耐环境温度的特性,不代表器件的质量等级,更不能说明器件的可靠性。“军温”级器件有较宽的工作温度范围,能在-55℃—125℃温度内正常工作,但并不具备军用器件的可靠性。因此,将“军温”器件作为军用器件使用是错误的。此类器件的失效率较高。

另外,美还有超高温器件,可在205℃~300℃范围内工作,多用于地质勘探、石油钻井作业。 2.5 本节给出美军用微电路的相关标准、质量等级和等级识别的基本概念和方法,以供识别。 四、微电路选用

本节及后续章节对电路的选用、采购、筛选、质量问题处理进行关注。

1. 选用原则

应严格按照型号工程要求和可靠性设计规定选择微电路器件。

a) 国产器件选择列入中国军用电子元器件质量认证委员会发布的QPL(优选目录)、QML(生产 认证)目录的产品。这些器件经实践证明质量稳定、有发展前途;

b) 进口器件选择列入美QPL、QML目录的产品,或美NASA(航空航天局)推荐清单的产品,

同时考虑所选器件的可测试性和连续可获得性;

c) 遵循标准化、成熟化、系列化、集成化设计要求,最大限度压缩元器件的品种、型号、生

产厂家和数量;

d) 不选或少选有特殊要求的、非标准的、专门挑选的或专制的、新试制的产品; e) 严禁选用禁用、停产以及其他军工产品实际使用证明质量不稳定的器件。

2. 审查关注 2.1 元器件选用检查

工程实际证明,先期设计时正确选择元器件十分重要,对装备的研制进度和研制质量有直接的 影响。

2.1.1 检查元器件清单,检查选用器件的质量等级是否符合合同、技术协议规定的要求,有

停产、淘汰、禁运、限运、供货不稳定问题。

2.1.2 检查合同技术协议是否对元器件的筛选、复验以及DPA失效分析有相应的规定,规定

否符合相关军标的要求。

2.1.3 如元器件(含模块)在筛选、测试、试验、试飞、试靶、试用中有故障发生,故障原

是器件本身质量问题,还是筛选方法、使用方法问题,处理意见和处理结果,包括名称、型号规格、生产厂家、单机数量、质量等级、生产厂家,采购渠道和供货情况。

案例1:元器件选用不当,立即改正。x公司在试制评审中发现x军用产品中装有民用器件。评审组提出产品器件选用不符合军品任务的要求。对于项目组研制报告所说的“产品通过了试验”,评审组认为该试验是低级别的公司内部试验,不是选用的依据。评审组一致认为该民用器件必须更换为军品器件,并写入评审结论。项目组听取了评审组的意见,办理相关手续按要求更换为军品器件。后来,在随后的系统严酷试验中,该产品表现良好,顺利通过。

案例2:元器件选用不当,但不报告。x型号系统组织进行工程样机(S阶段)设计评审,参会者来自各承制单位。在评审产品以往质量问题处理结果时,某单位归零报告不确切,面对型号指挥单位多次发问,均不能自圆其说。有专家从故障件投影中发现电路中有民用器件,提问x器件是否为民用器件,对方默认,但又说现在已没有问题。型号总指挥听后极为震怒,厉声说到“汇报成绩轰轰烈烈,谈到问题躲躲闪闪,为什么不如实报告。”会后简报对该单位点名批评。

案例3:元器件质量处理完整归零。x战机加改装x电子设备,电路中使用了美军用某A/D转换器。在一次故障件返回处理中,故障源定位为该A/D转换器。在进一步对故障进行机理分析,追溯故障器件以往使用情况(含“它机”使用情况)、二次筛选记录、采购记录,发现该转换器存在批次质量不稳定问题。再查阅厂家资料,美厂家网站显示该转换器已于近期停产。为确保加改装任务的质量和进度,会议决定:①更改设计方案,不再使用该转换器,②组成更改小组,到x基地对已装机的该A/D转换器全部进行更换,③对该器件的供应商做出暂停合格供方的处罚,④军所联合

向上级型号指挥系统和x基地提出更换该器件的申请报告,⑤上述4条经上级型号指挥系统和x基地批准后立即实施。报告很快得到批准。当时,时至年底,更改小组星夜赶赴x基地,利用元旦放假时间对所有已装机的x设备的xxA/D转换器全部进行了更换,受到军方的表扬和肯定。

有关战场中元器件质量问题影响侦查、信息处理、精确打击的案例,见外军报道。

8月18日,在本文编写过程中,央视报道了空军航空兵某师在苏30Mk2飞机的一次夜航训练中,战机突然出现异常,机头上仰、机身左右剧烈翻滚、操纵失控,飞行员强忍超载负荷,切断了自控系统,成功控制飞机,安全着陆。事后查明,故障原因是某逻辑元器件发生故障。 由此可见,元器件的选用或使用不当,①直接影响产品的质量,②造成批量不合格,③存在隐 患,影响平时和战时任务的执行。 五、元器件采购

1. 确保采购器件的正确性准确性。由于进口元器件型号复杂,各厂家命名方法不一致,采购

员(销售人员)应熟悉和掌握美军用器件的命名方法和质量等级标识,检查核对询价单、合同订单中器件型号是否准确、清晰、齐全,如器件名称、型号、生产厂商、批次要求、质量等级、检验要求、货期要求等。不清楚、有异议或不符合要求的应返回、提示、确认。如某军用存贮器,不能写成1024K存贮器,军品100个,必须给出该存贮器完整正确的型号,并附有生产厂家,质量等级(文字明确)、产品批次、到货时间和检验标准的要求,稍有不慎,差之千里。

2. 供应商管理。由于美生产厂家不能直接给国内供货,一般通过的代理商、经销商采购。有

关键器件,美还禁运、限运。因此进口器件渠道复杂,供应商良莠不齐,表现在器件质量不能完全保证,货期经常后推,价格差距也大。采购部门注意供应商管理,重点是采购风险的识别、控制和预防。

3.由于进口器件采购渠道的不确定性,供应商良莠不齐,所以供应商管理非常重要,本文不详 细展开。重点关注供应商质量信誉和质量问题处理的记录,包括采购渠道、交货按时性、质量问题发生次数、退换货情况、技术支持、售后服务等。 六、采购器件的验证

元器件二次筛选,目的是剔除早期失效产品,同时也防止翻新件、拆机件问题。

1. 二次筛选的检测方法标准。单片集成电路的筛选标准为国军标GJB 548B-2005,混合集成电 路的筛选标准为国军标GJB2438-2002,两个标准等效采用美军标MIL-STD-883和MIL-PRF-38534

要求。

表7是GJB548B-2005规定的一般单片集成电路主要筛选程序(复杂单片微电路筛选程序,GJB548B有详细要求,此处不述)。表8是GJB2438-2002规定的混合集成电路的主要筛选程序。

表7 一般单片微电路主要筛选程序

筛选项目和顺序 3.1.1晶圆批验收 S级 方法和条件 5007 2023 2010试验条件A 1010试验条件C 2001试验条件E(至少)仅Y1方向 要求 所有批 100% 100% 100% 100% 100% 1000%e B级 方法和条件 2010试验条件B 1010试验条件C 2001试验条件E(至少)仅Y1方向 — — — 按适用的器件规范 1015,160h,至少125℃ 要求 — — 100% 100% 100% 100% — — 100%h 3.1.2非破坏性键合拉力 3.1.3内部目检3.1.4温度循环 3.1.5恒定加速度 3.1.6目检— 2020试验条件A — 按适用的器件规范 1015,试验条件A或C,至少150℃下72h i3.1.7粒子碰撞噪声检测(PIND) 3.1.8编序列号 3.1.9老炼前电测试 3.1.10老炼 f 100% 100% gg100% 3.1.11中间(老炼后)电测试 3.1.12反偏老炼 按适用的器件规范 1015,试验条件A或C,至少150℃下72h 100% — — 100% g— — h 3.1.13中间(老炼后)电测试 3.1.14允许不合格品率(PDA)计算 3.1.15最终电测试 (静态试验、动态或功能试验、25℃开关试验) 3.1.16密封(细检粗检) 3.1.17 X射线照相 按使用的器件规范 5%,见3.5.1;3%,25℃功能参数 100% 按使用的器件规范 100%所有批 5%,见3.5.1 所有批 按适用的器件规范 100% 100%1 按使用的器件规范 100% 100%1 1014 2012 两个视图— 2009 1020 n 1014 — — 2009 1020 100% — 100% 100% — — 100% 100% 3.1.18鉴定或质量一致性检验3.1.19外部目检 3.1.20辐射锁定 注1:应按表中规定的要求和给定的顺序进行筛选。

注2:筛选范围适用于军用和空间应用的微电路。对于一般应用,建议采用B级(883级)筛选。 注3:该表的详细解释见GJB548B-2009标准。

表8 混合集成电路主要筛选程序

试验或检验 密封前老炼 非破坏性键合拉力 内部目检 温度循环或 热冲击 机械冲击或 恒定加速度 PIND 电测试 老炼 最终电测试 密封(细检漏和粗检漏) X射线照相 外部目检 GJB 548 要 求 方法 1030 2023 2017 1010 1011 2002 2001 2020 按照适用的电路规范 1015 按照适用的电路规范 1014 2012 2009 条件 — — — C 至少条件A B(仅Y1方向) 29400m/s,仅Y1方向 A或B — — — — — — 2K级 任选 100% 100% 100% 不要求? 100% 100% 100% 100% 100% 计算PDA 100% 100% 100% H级 任选 不要求 100% 100% 引用章条号 C.4.2 C.4.3 C.4.4 C.4.5 100% 不要求 任选 100% 100% 计算PDA 100% 不要求 100% C.4.5 C.4.6 C.4.7 C.4.8 C.4.9 C.4.10 C.4.11 C.4.12 注1:表中的K级为宇航级,H级为军级(对应883级筛选)。 注2:该表的详细解释见GJB2438-2002标准。

2. 按照GJB4027-2006要求,装机前对器件抽样进行破坏性物理分析(DPA),不详细展开。 3. 其他检测。由于进口器件的复杂性,为确保使用的可靠性,许多军工企事业单位对883级

件也进行PIND检测。还有根据需要,进行扫描电镜(SEM)检测、声扫检测(SAM)等。

4. 对由于国内无条件测试的进口器件(受检测设备和检测软件的限制),一般通过对装有该器 件的整机、部件、模块进行工作状态下各种规定的试验,以考核验证器件的可靠性。 七、

八、不合格品控制 九、数据分析

采购部门、销售部门应建立器件数据库,建立近年来(至少3年)所有采购或供应器件的基本信息库,包括客户单位、器件名称、型号、批次、价格、采购数量、质量等级、生产厂家、到货时间、筛选验收情况、供应商等信息,在建立一个采购器件质量问题的数据库,除上述数据库基本信息外,重点记录器件质量问题发生的时间、地点、数量,涉及组织的产品的名称代号、数量和研制阶段,以及失效模式、失效机理和处理结果等。

关注:元器件数据库的建立和数据分析。注意同一器件重复发生的质量问题的分析处理。

十、纠正预防措施

军用微电路器件是现代工业高科技产品,过程复杂,不合格原因涉及太多的可能,如器件的晶圆材料、制作工艺、封装工艺、试验设备和检测设备、存放时间、存放环境、运输防护,以及使用方法、使用环境等,都有可能造成器件的损坏或不合格。所以,必须仔细分析(需要时,请教专家),找出问题的真正原因,采取措施,防止再次发生。几个良好案例如下,供参考:

关注:失效分析报告、是否分析出真正原因。 附,故障双五归零原则:

技术五归零:定位准确、机理清楚、问题复现、措施有效、举一反三。 管理五归零:过程清楚、责任明确、措施落实、严肃处理、完善规章。 十一、结束语

军用电子器件的质量可靠性适用于武器装备研制和使用的全寿命周期,由于其重要性和复杂性,军方提出了从严控制的要求,各承制单位高度重视并按要求严格管理,取得了较好的效果。

由于新军用电子器件的不断推出,应用的更加广泛性,以及美MIL军用标准获取的有限性和笔者认识理解的局限性,本文错误、遗漏之处,欢迎批评指正。

本文来源:https://www.bwwdw.com/article/26pr.html

Top