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      軍用裝備用壓力傳感器采用的元器件之質量等級

      發布時間:2016-10-16??????發布人:澤天傳感??????點擊:

      元器件的質量等級與其生產過程執行的規范是密不可分的,規范要求質量控制的嚴格程度,決定了元器件質量等級的高低。在大多數軍工產品中采用國產元器件的質量等級分為:(七專)7905、(七專)8406、(七專)840611A(半導體分立器件)、(七專)補充技術協議、國軍標(GJB)等五種。前四種可以認為是四種質量等級,而國軍標由于參照采用了美國軍用(MIL)標準,其質量等級的分類方法比較復雜,器件分為3~4個質量保證等級(簡稱質量等級);元件分為有可靠性指標的和無可靠性指標的兩類,對于有可靠性指標的元件可分為若干個失效率等級。國軍標元器件的質量等級包括了:器件的質量保證等級和有可靠性指標元件的失效率等級,如表4-1所示。

      表4-1 國軍標元器件質量分級

      序 號 元器件類別 依據標準 質量分級(從低到高)
      1 半導體分立器件 GJB33A-97 質量保證等級分為:JP(普軍級)、JT(特軍級)、JCT(超特軍級)、JY(宇航級)
      2 半導體集成電路 GJB597A-96 質量保證等級分為:B1級、B級、S級
      3 混合集成電路 GJB2438-95 質量保證等級分為:H1級、H級、K級
      4 有可靠性指標的元件 相應的元件總規范 失效率等級分為:L(亞五級)、M(五級)、P(六級)、R(七級)、S(八級)

      進口元器件的質量分級更為復雜,考慮到較多的是采用美國軍用元器件及部分歐洲空間局(ESA)元器件,所以簡要介紹MIL和歐洲空間局空間元器件協調組(ESA/SCC)元器件質量分級的情況。美軍標元器件的質量分級如表4-2所示。

      表4-2 美軍標元器件質量分級

      序 號 元器件類別 依據標準 質量分級(從低到高)
      1 半導體分立器件 MIL-S-19500 質量保證等級分為:JAN(普軍級)、JANTX(特軍級)、JANTXV(超特軍級)、JANS(宇航級)
      2 微電路 MIL-M-38510 質量等級及保證等級分為:883級及B級、S級
      3 混合集成電路 MIL-PRF-38534 質量保證等級分為:D級、E級、G級、H級、K級
      4 半導體集成電路 MIL-I-38535 質量保證等級分為:M級、Q級、V級
      5 有可靠性指標的元件 相應的元件總規范 失效率等級分為:L(亞五級)、M(五級)、P(六級)、R(七級)、S(八級)

      從1994年6月美國宣布對軍用標準實行改革以來,表4-2中涉及的美軍標中,MIL-M-38510已并入MIL-I-38535,而且都已改成性能規范(規范代號的字母改為MIL-PRF-,以后的數字不變,如MIL-PRF-38535C),內容也有較大的變化,例如采用統計過程控制(SPC)技術后,原來軍用規范規定要100%做的篩選項目,允許減少甚至可以全部免除。因此,在選擇和采購元器件時,必須加以注意。

      這里特別要對微電路(包括:半導體集成電路及混合集成電路)的質量等級作些說明,其中B級與S級是微電路的質量保證等級,此外凡符合MIL-STD-883《微電路試驗方法和程序》1.2.1條規定的微電路,屬于質量等級為883級的微電路。其特點是微電路生產單位聲稱已按總規范MIL-M-38510及相應的詳細規范進行質量控制,但未進行認證。因此,具有不同信譽的微電路生產單位,電路的質量將有很大差別。從1995年5月14日開始MIL-M-38510并入MIL-PRF-38535后,已不生產B級、S級微電路,所以現在按MIL-M-38510采購的微電路,其質量等級大多數是883級,在883級微電路中,有些元器件供應商還根據對電路不同的質量控制,分為883B和883S,但其質量等級都不如B級有保證。

      ESA/SCC元器件的質量分級較有規律,所有元器件都分為B、C兩級,但在采購時還可選擇不同的批驗收試驗(縮寫LAT,相當質量一致性檢驗),由于LAT分為1、2、3類,所以ESA/SCC元器件可分為B1、B2、B3、C1、C2、C3六個質量等級。

      用于電子設備可靠性預計的質量等級

      當按GJB/Z 299或MIL-HDBK-217進行電子設備可靠性預計時,在該標準中列出了另一種質量等級與表4-1或表4-2列出的質量保證等級及失效率等級有一一對應的關系。由于質量保證等級及失效率等級有時也可簡稱為質量等級,所以兩者很易混淆。但只有軍用級元器件才有質量保證等級及失效率等級,而對于所有元器件都有進行可靠性預計的質量等級,這是兩者是主要的差別。

      現將GJB/Z 299B中所列的單片集成電路、混合集成電路、半導體分立器件、部分電阻器、電容器、繼電器開關的質量等級以及相應的質量系數分別列于表4-3~表4-11、進口元器件質量等級對照表(MIL-HDBK-217FnoticeⅡ)列于表4-12~表4-14,以便分析比較。

      用于可靠性預計的元器件質量等級,都對應著不同的質量系數πQ參見GJB299B,它反映了同類元器件不同質量等級的相對質量差異。例如表4-14中的S級微電路的工作失效率,較B級改善了4(1/0.25)倍;較883級改善了8(2/0.25)倍。

      元器件兩種質量等級的比較

      對表4-1與表4-3~表4-14進行分析對比,可以得出GJB/Z299B規定用于可靠性預計國產元器件的質量等級與國軍標產品規范規定的質量等級(包括:質量保證等級及失效率等級)的對應關系,如表4-15所示。特別應說明的是,就進口微電路而言而言,目前市場上的微電路種類繁多,生產廠家魚目混珠,產品質量良莠難分,這給廣大設計人員選擇高質量的微電路帶來了很大的困難。事實上,嚴格來說,微電路在質量方面是分為各種等級的。鑒于大多數微電路是美國的廠商設計和生產的,因此,我們將美國的微電路質量和可靠性等級作一介紹。

      如前所述,微電路的質量和可靠性等級可分為下列三檔:

      第一檔為建立了相應的軍用規范(詳細規范),并列入了“合格產品清單”QPL-38510中的軍用級微電路。這一檔產品是美國國防部為美國陸??杖娂昂教祉椖客扑]的高質量、高可靠的標準軍用產品;

      第二檔為生產廠家按照“微電子器件試驗方法”MIL-STD-883的要求進行過一系列試驗和檢驗(包括100%篩選、質量一致性檢驗等)的“準高可靠”的“883級”器件;

      第三檔是由各個廠家自己認定的,沒有經過高可靠性試驗的一般產品。

      通常我們在使用微電路時,經常將微電路按其使用范圍為-55℃~+125℃的產品稱為“軍品”;將使用溫度范圍為-40℃~85℃的產品稱為“工業品”;將0℃~70℃的產品稱為民品,但必須注意,這種劃分方法只是按照“使用溫度范圍”這一性能特性來分檔的,這種劃分方法沒有將器件的質量、可靠性特考慮在內。也就是說,具有使用溫度范圍-55℃~125℃這一性能性的器件其失效率可能是非常高的,其質量特性可靠性最多相當于表4-14中的D級,其失效率是QPL-38510級的10倍。

      嚴格來說,將符合軍用溫度范圍(-55℃~+125℃)的產品稱為“軍品”是不正確的。在國外,“軍品”的概念是指建立了相應的詳細軍用規范,并按該規范的要求進行生產且列入微電路合格產品目錄QPL-38510中的產品。這種產品也稱為JAN產品?!癑AN”是美國政府為軍用產品(元器件)注冊的專利標記。

      由表4-14可以看出,QPL的微電路較其它級別的產品具有很低的失效率。美國的有關軍用規范規定:軍用設備所使用的元器件原則上都要采用JAN產品,即軍用元器件。究其原因是因為軍用JAN微電路具有下列一些特性:

      a. JAN元器件的生產廠商必須首先經過權威部門的合格認證,這就要求生產廠家必須制定并執行一項嚴格的產品保證計劃;

      b. JAN產品只能在認證合格的專用生產線上生產;

      c. JAN產品進行并通過了一系列的性能和可靠性試驗(其中包括100%篩選和質量一致性檢驗);

      d.生產過程得到了嚴格的控制。JAN產品的生產過程必須處于政府部門的嚴格控制之下,并要隨時接受政府方面的檢驗;

      e. JAN器件的生產和檢驗是按其詳細的軍用規范及聯合其它通用規范進行的,因此使器件做到了標準化;

      f.生產、篩選和試驗只限于美國本土的合格生產廠商;

      g.采用了專利標志和專用的軍用型號命名法。

      正是由于JAN產品的生產廠商得到了認證,生產、試驗過程得到了嚴格的控制,因此使JAN產品的質量和可靠性得到了有效的保證。除了列入QPL中的JAN產品以外,其它級別的產品由于生產廠商并不需要經過認證,生產、檢驗過程也沒有得到權威機構的控制,因此產品的質量隨生產廠商控制措施的不同而不同,即產品的質量和可靠性是不穩定的,是沒有保證的。正是由于這一原因,國外許多機構的優選元器件清單(PPL)中的優選元器件絕大多數是QPL中的產品(類似于XXX工程元器件優選目錄)。

      綜合所述,各個級別元器件的主要差別是其失效等級有所不同,但不同級別的同一種器件在物理和功能上一般是可以互換的。為了保證設備的可靠性,最基本的方法就是要選擇固有可靠性高的元器件。元器件的固有可靠性除了要考慮上述質量、可靠性等級外,生產廠商的信譽、技術的成熟程度及元器件的使用歷史等都是選擇固有可靠性高的元器件。元器件的固有可靠性除了要考慮上述質量、可靠性等級外,生產廠商的信譽、技術的成熟程度及元器件的使用歷史等都是選擇元器時應考慮的方面。本文源自澤天傳感,轉載請保留出處。

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