電子元器件的選擇和使用探討

冀巍

[摘 要]隨著現(xiàn)代武器裝備的不斷更新和快速發(fā)展， 電子元器件， 尤其是微電子元器件在海軍裝備上的應(yīng)用越來越廣泛， 電子元器件的選擇和使用就日益顯得重要。結(jié)合軍用電子產(chǎn)品元器件選擇和使用的實際情況， 著重就電子元器件選擇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行了深入探討。

[關(guān)鍵詞]電子元器件 破壞性物理分析 失效分析

中圖分類號：TM113 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）12-0036-01

0.引言

電子元器件是電子、電器系統(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使用加以嚴格控制。

1.電子元器件的基礎(chǔ)知識簡介

1.1 電子元器件的分類

顧名思義電子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。

1.2 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使用之前，按產(chǎn)品執(zhí)行標準或供需雙方的技術(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。

2.電子元器件的選擇

電子元器件的選擇不當(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行控制。

2.1 電子元器件的選擇原則

電子元器件有如下選擇原則：

（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-55～125℃。

（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)供貨的標準元器件。

（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ISO9001認證的元器件生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的元器件。

2.2 國產(chǎn)元器件的選擇順序

（1）選擇經(jīng)過認證、鑒定的符合國軍標的元器件。（2）選擇經(jīng)過考驗，符合要求，能夠穩(wěn)定供貨的“七?！倍c生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的元器件。

2.3 進口元器件的選擇順序

在選擇進口器件時，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，特別是國外一些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)威機構(gòu)的QPL/PPL中的元器件；（2）選擇生產(chǎn)過程中經(jīng)過嚴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JANTX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（-55～125℃）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。

2.4 編制電子元器件優(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。

2.4.1 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。

2.4.2 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行動態(tài)管理，如上述情況變化較大，則應(yīng)進行優(yōu)選目錄的改版工作。

3.電子元器件的選擇和使用

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。

3.1 電子元器件的選擇和使用全過程

電子元器件使用全過程包括選擇、采購、監(jiān)制、驗收、篩選（拷機）、破壞性物理分析（DPA）、保管、使用、電氣裝配、通電調(diào)試、靜電防護和失效分析等。

3.2 電子元器件的采購

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)標準和進廠復(fù)驗規(guī)范，其標準應(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、使用標準及生產(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）承制方在進行元器件采購時應(yīng)注意在合格分承制方名錄中進行，需進行越點采購時應(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。

3.3 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%的進行元器件的二次篩選，包括883B級以及“七專”級[1]。當(dāng)承制單位將元器件采購回單位里后，應(yīng)按照“型號用元器件二次篩選規(guī)范”進行二次篩選。當(dāng)電子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)模進口集成電路），可采用拷機（即對不具備篩選條件的元器件裝配到電路板中，進行溫度應(yīng)力或電應(yīng)力長時間試驗）的方法進行。

3.4 電子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)工藝有較大改進類元器件應(yīng)進行破壞性物理分析（DPA———Destructive Physical Analy2sis）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只試樣進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。

3.5 電子元器件的失效分析

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)手段找出其失效機理，提出改進辦法，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)、機械和電子等技術(shù)手段進行分析。

4.結(jié)束語

軍用電子元器件的正確選擇和使用，對于控制元器件的失效，提高軍品的質(zhì)量和可靠性有著極為重要的意義。近些年來，我們從電子元器件的源頭質(zhì)量抓起，嚴格控制電子元器件使用的各個環(huán)節(jié)，在產(chǎn)品試驗過程和生產(chǎn)過程中取得了良好的效果，帶來了巨大的經(jīng)濟和軍事效益。

參考文獻

[1] 余振醒.軍用元器件使用質(zhì)量保證指南[M].國防科技工業(yè)質(zhì)量與可靠性研究中心，2002.

[2] 曾聲奎.系統(tǒng)可靠性設(shè)計分析教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001.