电子设计可靠性工程2元器件选用

1第2章电子元器件的可靠性选用主讲：庄奕琪电子设计可靠性电子设计可靠性工程工程2CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.0CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.0CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.0本章目次2.1元器件可靠性等级2.2元器件选择通则2.2.1综合考虑2.2.2工艺考虑2.2.3封装考虑2.3电阻器的选用2.3.1引例2.3.2可靠性相关特性2.3.3固定电阻器的选用2.3.4可变电阻器的选用2.4电容器的选用2.4.1概述2.4.2可靠性相关特性2.4.3非电解电容器的选用2.4.4电解电容器的选用2.4.5综合应用2.5二极管的选用2.5.1概述2.5.2可靠性相关特性2.5.3不同类型二极管的选用2.6晶体管的选用2.6.1概述2.6.2可靠性相关特性2.6.3不同类型晶体管的选用2.7集成电路的选用2.7.1概述2.7.2可靠性相关特性2.7.3不同类型集成电路的选用2.7.4使用方式的考虑2.8元器件降额使用2.8.1降额的作用与依据2.8.2降额参数的选择2.8.3降额因子与降额等级的选择23CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.0CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.0CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.0„按级别分„国家标准GB、国家军用标准GJB„行业标准、行业军用标准„企业标准、企业军用标准„七专技术条件QZT（专批、专技、专人、专机、专料、专检、专卡，QZJ8406）„按类型分„规范：元器件的总规范和详细规范，统称产品规范„标准：试验和测量标准、质量保证大纲和生产线认证标准、元器件材料和零件标准、型号命名标准、文字和图形符号标准等„指导性技术文件：指导正确选择和使用元器件的指南、用于电子设备可靠性预计的手册、元器件系列型谱等2.1元器件质量等级国产元器件质量相关标准4CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.0CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.0CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.02.1元器件质量等级元器件规范举例MIL-R-39016有可靠性指标的电磁继电器总规范GJB65B-1999N/A膜集成电路和混合膜集成电路总规范GB/T8976-1996N/A半导体器件分立器件和集成电路总规范GB/T4589.1-2006MIL-C-39003有可靠性指标的固体电解质钽电容器总规范GJB63B-2001MIL-H-38534C混合集成电路通用规范GJB2438A-2002MIL-M-38510G半导体集成电路总规范GJB597A-1996MIL-S-19500H半导体分立器件总规范GJB33A-1997等效采用的美军标编号国军标/国标名称国军标/国标编号元器件的产品规范是元器件生产线认证和元器件鉴定的依据之一，也是使用方选择、采购元器件的主要依据35CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.0CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.0CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.02.1元器件质量等级元器件标准举例失效分析方法失效率鉴定方法可靠性试验方法标准分类MIL-STD-883D微电子器件试验方法和程序GJB548B-2005N/A寿命试验和加速寿命试验方法GB2689N/A电子元器件失效率试验方法GB-T1772-1979N/A军用电子元件失效率抽样方案和程序GJB2649-1996MIL-STD-1580A军用电子元器件破坏性物理分析方法GJB4027A-2006N/A半导体集成电路失效分析程序和方法GJB3233-1998N/A半导体分立器件失效分析方法和程序GJB3157-1998MIL-STD-1344A电连接器试验方法GJB1217-1991MIL-STD-202F电子及电气元件试验方法GJB360A-1996MIL-STD-750H半导体分立器件试验方法GJB128A-1997等效采用的美军标编号国军标/国标名称国军标/国标编号元器件使用者充分了解上述元器件试验方法的标准，有助于深入地掌握元器件承受各种应力的能力，并为正确制订二次筛选或失效分析的规则提供了参考依据6CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.0CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.0CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.010-10-S十级10-9-J九级10-8SB八级10-7RQ七级10-6PL六级10-5MW五级3×10-5LY亚五级GJB2649-96GB/T1772-79最大失效率（1/h）失效率等级代号失效率等级名称2.1元器件质量等级电子元件的失效率等级用失效率来表征可靠性的不足之处：一是贵重、高单价器件难以获得失效率数据，二是失效率不能反映抗恶劣环境等其它可靠性特性。因此，通常仅对廉价的元件直接使用失效率来表征其可靠性，其它元器件采用质量等级来表征47CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.0CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.0CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.02.1元器件质量等级质量与质量等级„质量：元器件在设计、制造、筛选过程中形成的品质特征，可通过质量认证试验确定„质量等级：元器件装机使用前，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，用于表示元器件的固有可靠性（摘自GJBZ299C）„具有相同物理结构、功能和技术指标相同的元器件可能具有不同的质量等级8CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.0CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.0CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.02.1元器件质量等级不同标准体系规定的质量等级„质量保证等级（总规范标准体系）„国军标元器件总规范体系规定的器件的质量保证等级和有可靠性指标元件的失效率等级„不同类型的元器件，等级分法及符号不同„元器件生产方用于元器件生产过程控制，提供给元器件使用方采购时参考„与失效率不一定有一一对应的关系„元器件生产方在其技术条件、合格证明以及产品标志上，一般使用的是质量保证等级„质量等级（元器件预计标准体系）„GJB299C-2006（MIL-HDBK-217F）《电子设备可靠性预计手册》和GJB/Z108A《电子设备非工作状态可靠性预计手册》规定的质量等级，用质量系数πQ表征，反映了同类元器件不同质量等级的相对质量差异„分为A级、B级、C级（可细分为A1、B2之类的子级）„元器件使用方用于电子设备可靠性预计和元器件优选目录„与失效率有一一对应的关系„元器件采购清单中最好同时注明质量分级和质量保证等级59CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.0CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.0CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.02.1元器件质量等级质量保证等级(国军标总规范)S、B、B1GJB2600A-2007声表面波器件Y（军级）GJB1515A-2001固体继电器J、G、TSJ-20527A-2003微波组件M2、M1SJ-20642-1997光电模块S、BGJB1648-1993晶体振荡器失效率等级：L（亚五级）、M（五级）、P（六级）、R（七级）、S（八级）相应的元件总规范有可靠性指标的元件K、H、G、DGJB2438A-2002混合集成电路S、B、B1GJB597A-1996半导体集成电路JY（宇航级）、JCT（超特军级）、JT（特军级）、JP（普军级）GJB33A-1997半导体分立器件质量保证等级（从高到低）依据标准元器件类别10CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.0CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.0CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.0失效率等级：S（八级）、R（七级）、P（六级）、M（五级）、L（亚五级）相应的元件总规范有可靠性指标的元件V、Q、MMIL-I-38535半导体集成电路V、K、H、G、E、DMIL-PRF-38534混合集成电路S、BMIL-M-38510微电路JANS（宇航级）、JANTXV（超特军级）、JANTX（特军级）、JAN（普军级）MIL-S-19500半导体分立器件质量保证等级（从高到低）依据标准元器件类别2.1元器件质量等级质量保证等级(美军标总规范)611CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.0CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.0CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.02.1元器件质量等级质量等级(我国可靠性预计体系)A（A1、A2、A3、A4、A5、A6），B(B1，B2），C混合集成电路A（A1、A2、A3、A4），B(B1，B2），C（C1、C2）单片集成电路A（A1、A2、A3、A4、A5），B(B1，B2），C半导体分立器件A（A1R、A1P、A1M、A1L、A2），B(B1，B2），C机电式继电器A（A1、A2），B(B1，B2），C感性元件A（A1B、A1Q、A1L、A1W、A2），B(B1，B2），C铝电解电容器A（A1T、A1S、A1R、A1P、A1M、A2），B(B1，B2），C电阻器质量等级分级(从高到低)元器件类别GJB/Z299C规定：12CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.0CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.0CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.02.1元器件质量等级质量等级(我国可靠性预计体系)GJB/Z299C规定的单片集成电路质量等级，其它元器件可参阅附录110-低档产品C23.0符合*SJ331的Ⅳ类产品-C1C1.0符合*SJ331的Ⅲ类产品符合GB/T4589.1的Ⅰ类产品B20.50按“七九O五”七专质量控制技术协议组织生产的产品符合*SJ331的Ⅱ类产品按军用标准的筛选要求进行筛选的B2质量等级产品符合GB/T4589.1的Ⅱ类产品B1B0.25按QZJ840614~840615“七专”技术条件组织生产的I、IA产品符合*SJ331的I、IA类产品符合GB/T4589.1的Ⅲ类产品，或经中国元器件质量认证委员会认证合格的Ⅱ类产品。A40.13符合GJB597-1988且列入军用元器件合格产品目录(QPL)的B1级产品符合GJB597A，且列入军用元器件合格产品目录(QPL)的B1级产品。A30.08符合GJB597-1988且列入军用元器件合格产品目录(QPL)的B级产品符合GJB597A，且列入军用元器件合格产品目录(QPL)的B级产品。A2-符合GJB597-1988且列入军用元器件合格产品目录(QPL)的S级产品符合GJB597A，且列入军用元器件合格产品目录(QPL)的S级产品。A1A质量系数质量要求补充说明质量要求说明质量等级713CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.0CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.0CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.02.1元器件质量等级质量等级(美国可靠性预计体系)R、P、X、U、M、L有可靠性指标的继电器S、R、P、M有可靠性指标的电感器件(线圈)D、C、S、R、B、P、M、L有可靠性指标的电容器S、R、P、M有可靠性指标的电阻器JANXV、JANTX、JAN半导体分立器件S、B、B-1，其它：以筛选等级表示其质量微电路质量等级分级(从高到低)元器件类别①在美国半导体分立器件总规范(MIL-S-19500)中质量等级还有JANS(宇航级)；②所列的质量标志，不是所有的电容器均有这些等级。美军标MIL-HDBK-217规定：14CopyrightbyYiqiZhuang2013V1.0Copyri