电子元器件选择与应用对整机可靠性影响的研究(00002)课件.ppt

电子元器件选择电子元器件选择与与应用应用 对整机可靠性影响的研究对整机可靠性影响的研究韩韩 英英 岐岐 手机手机:E-maiI:EmaiI:众所周知，电子整机装备是由元器件构成的，元器众所周知，电子整机装备是由元器件构成的，元器件的可靠性直接影响整机的可靠性，大量的电子设备故件的可靠性直接影响整机的可靠性，大量的电子设备故障统计表明，电子元器件失效在整机故障中占首位。电障统计表明，电子元器件失效在整机故障中占首位。电子整机的可靠性是靠元器件可靠性保障的。根据有关资子整机的可靠性是靠元器件可靠性保障的。根据有关资料统计，电子整机的故障有料统计，电子整机的故障有75%是元器件失效造成的。是元器件失效造成的。整机在现场使用中所发生的故障，经失效分折证明，由整机在现场使用中所发生的故障，经失效分折证明，由于在元器件选择与应用方面造成整机的失效占于在元器件选择与应用方面造成整机的失效占50%左右，左右，（有些单位统计在（有些单位统计在70%左右）根据近几年的统计一直在左右）根据近几年的统计一直在50%上下浮动，这个比例多年来总是居高不下，成为严上下浮动，这个比例多年来总是居高不下，成为严重影响整机可靠性的瓶颈。针对这一严重事实，元器件重影响整机可靠性的瓶颈。针对这一严重事实，元器件的选择与应用已成为影响整机系统可靠性的首要问题。的选择与应用已成为影响整机系统可靠性的首要问题。也是当前可靠性工程中一个十分突出而又没有解决的问也是当前可靠性工程中一个十分突出而又没有解决的问题。在加之现代战争对电子装备的性能与可靠性要求越题。在加之现代战争对电子装备的性能与可靠性要求越来越高，使用环境越来越严酷，电子元器件的应用可靠来越高，使用环境越来越严酷，电子元器件的应用可靠性直接影响整机的可靠性。所以，必须尽快研究解决电性直接影响整机的可靠性。所以，必须尽快研究解决电子元器件严重影响整机可靠性的问题。子元器件严重影响整机可靠性的问题。它主要取决于使用单位对电子元器件的选择、它主要取决于使用单位对电子元器件的选择、应用与控制。应用可靠性不同于故有可靠性，应用与控制。应用可靠性不同于故有可靠性，它主要是由人为因素所决定的，相同质量等级的它主要是由人为因素所决定的，相同质量等级的 元器件，不同单位及不同的人使用所表现的可靠性是不元器件，不同单位及不同的人使用所表现的可靠性是不同的。这里面就反映出一个单位对元器件的选择、应用同的。这里面就反映出一个单位对元器件的选择、应用与控制能力。例如，某单位制造的自动抄表系统，根据与控制能力。例如，某单位制造的自动抄表系统，根据现场失效统计，采用市场一般民品元件，产品所达到的现场失效统计，采用市场一般民品元件，产品所达到的可靠性水平，经计算分析，元器件平均失效率高达可靠性水平，经计算分析，元器件平均失效率高达110-14，超过了现有国际元器件失效率等级的最大规，超过了现有国际元器件失效率等级的最大规定值（目前国际失效率最大值为定值（目前国际失效率最大值为110-10。）主要采取。）主要采取了对元器件选用的控制。所以可以通过对元器件的选择、了对元器件选用的控制。所以可以通过对元器件的选择、应用与控制，即便采用一般元器件，也能使整机的可靠应用与控制，即便采用一般元器件，也能使整机的可靠性达到较高水平。元器件的应用可靠性就是要把人为因性达到较高水平。元器件的应用可靠性就是要把人为因素对可靠性的影响减小到最低程度，并能在设计上采用素对可靠性的影响减小到最低程度，并能在设计上采用可靠性设计技术，避开元器件的某项薄弱环节，在某些可靠性设计技术，避开元器件的某项薄弱环节，在某些参数上采用降额设计，才可能使整机的可靠性达到较高参数上采用降额设计，才可能使整机的可靠性达到较高水平。水平。由于我们所研制和生产的整机数量少，而由于我们所研制和生产的整机数量少，而且在部队使用开机时间短，又缺乏实战的检验，且在部队使用开机时间短，又缺乏实战的检验，还没造成重大损失的经验教训，所以，对如何还没造成重大损失的经验教训，所以，对如何进行元器件的选用控制缺乏足够的认识，再加之整机在进行元器件的选用控制缺乏足够的认识，再加之整机在现场使用中收集到的质量信息少，也是造成我所对整机现场使用中收集到的质量信息少，也是造成我所对整机可靠性管理缺乏经验的重要因素。可靠性管理缺乏经验的重要因素。除上述原因外，对电子元器件应用可靠性知识缺乏除上述原因外，对电子元器件应用可靠性知识缺乏也是一个重要原因。元器件的应用可靠性是一个涉及面也是一个重要原因。元器件的应用可靠性是一个涉及面很广，需要有专业人员参与研究的一项工作，尤其是当很广，需要有专业人员参与研究的一项工作，尤其是当今在微电子器件飞速发展的时代，谁拥有微电子技术的今在微电子器件飞速发展的时代，谁拥有微电子技术的优势，谁就掌握了军事电子装备优势的制高点。但是，优势，谁就掌握了军事电子装备优势的制高点。但是，由于在这方面缺乏足够的认识，所以在国内外重大试验由于在这方面缺乏足够的认识，所以在国内外重大试验过程中，发生了多期机毁人亡及经济上造成重大损失的过程中，发生了多期机毁人亡及经济上造成重大损失的渗案，其中许多案例与元器件可靠性有关，例如：渗案，其中许多案例与元器件可靠性有关，例如：1.美国美国1957年发射的年发射的“先锋号先锋号”卫星，由于一个卫星，由于一个价值价值2美元的器件失效，使卫星发射失败，造成价值美元的器件失效，使卫星发射失败，造成价值220万美元损失。万美元损失。元器件的应用可靠性是一个涉及面很广，元器件的应用可靠性是一个涉及面很广，需要有专业人员参与研究的一项工作，需要有专业人员参与研究的一项工作，尤其是当今在微电子器件飞速发展的时代，谁尤其是当今在微电子器件飞速发展的时代，谁拥有微电子技术的优势，谁就掌握了军事电子拥有微电子技术的优势，谁就掌握了军事电子装备优势的制高点。但是，由于在这方面缺乏装备优势的制高点。但是，由于在这方面缺乏足够的认识，所以在国内外重大试验过程中，足够的认识，所以在国内外重大试验过程中，发生了多期机毁人亡及经济上造成重大损失的发生了多期机毁人亡及经济上造成重大损失的渗案，其中许多案例与元器件可靠性有渗案，其中许多案例与元器件可靠性有.例如：例如：1.美国美国1957年发射的年发射的“先锋号先锋号”卫星，由于卫星，由于一个价值一个价值2美元的器件失效，使卫星发射失败，美元的器件失效，使卫星发射失败，造成价值造成价值220万美元损失。万美元损失。2.美国航天局美国航天局7年年-1979年三次火箭发射失败，年三次火箭发射失败，损失损失1.6亿美元亿美元 3.美国美国198年年1月月“挑战者挑战者”号航天飞机爆炸，使号航天飞机爆炸，使7名宇航员遇难；名宇航员遇难；2003年年2月月“哥伦比亚哥伦比亚”号的失事又号的失事又造成了名美国宇航员丧生，直接经济损失达造成了名美国宇航员丧生，直接经济损失达12亿美元；亿美元；4.1971年原苏联发射的年原苏联发射的“礼炮礼炮”载人宇宙飞船，由载人宇宙飞船，由于一个部件失灵，造成飞船与三名宇航员丧生的重大机于一个部件失灵，造成飞船与三名宇航员丧生的重大机毁人亡的损失。毁人亡的损失。5.日本日本“兰达兰达”火箭从火箭从1966年年9月到月到1969年年9月，由月，由于电子元器件可靠性不高，于电子元器件可靠性不高，4次发射均告失败，损失惨次发射均告失败，损失惨重，影响巨大。重，影响巨大。2.美国航天局美国航天局7年年-1979年三年三次火箭发射失败，损失次火箭发射失败，损失1.6亿美元亿美元 6.我国在上个世纪九十年代，也经我国在上个世纪九十年代，也经历了运载火箭发射卫星相继失利的低谷历了运载火箭发射卫星相继失利的低谷时期，时期，1991年发射澳星，由于一个继电年发射澳星，由于一个继电器失效，使发射失败，造成巨大经济损失和政治器失效，使发射失败，造成巨大经济损失和政治影响。影响。1995年长征二号捆绑火箭发射亚太二号年长征二号捆绑火箭发射亚太二号通讯卫星和通讯卫星和1996年利用长征三号乙运载火箭发年利用长征三号乙运载火箭发射国际通信射国际通信708卫星都没能成功。卫星都没能成功。由于新型元器件更新换代速度加快，每一种由于新型元器件更新换代速度加快，每一种元器件都有它独特的性能及应用要求，如果我们元器件都有它独特的性能及应用要求，如果我们的设计师缺泛元器件应用可靠性的知识和经验，的设计师缺泛元器件应用可靠性的知识和经验，管理部门及相关领导也没有有效的控制措施管理部门及相关领导也没有有效的控制措施,所所以造成由于元器件可靠性问题，造成整机系统可以造成由于元器件可靠性问题，造成整机系统可靠性的故障的案例娄见不鲜。下面举一些典型案靠性的故障的案例娄见不鲜。下面举一些典型案例供参考：例供参考：例例2.电容器是每个电路不可缺少的元件电容器是每个电路不可缺少的元件,在在选用小型陶瓷电容器时选用小型陶瓷电容器时,一般设计师主要考虑容一般设计师主要考虑容量和电压是否附合电路要求量和电压是否附合电路要求,但是不了解陶瓷电但是不了解陶瓷电容器分容器分I、类类,兩类电容器由于温度系数不同、应用的兩类电容器由于温度系数不同、应用的电路不同、所采用的材料不同电路不同、所采用的材料不同,所应用的环境温度也不所应用的环境温度也不相同。由于没有这方面的知识，选用的电容器，经常选相同。由于没有这方面的知识，选用的电容器，经常选用的电容器不能满足电路的可靠性与稳定性的要求。用的电容器不能满足电路的可靠性与稳定性的要求。3.在应微电子器件时，使某些电性能参数超过了器在应微电子器件时，使某些电性能参数超过了器件极限范围造成失效件极限范围造成失效 例例1.微电子器件的最大扱限值与其它元件有所不同，微电子器件的最大扱限值与其它元件有所不同，它是表明材料的最大极限值，一旦超过立即烧毁或受到它是表明材料的最大极限值，一旦超过立即烧毁或受到严重损伤。如我所原二室设计的高频放大电路所选用的严重损伤。如我所原二室设计的高频放大电路所选用的3DG81D超高频晶体管超高频晶体管,经常失效经常失效,找不到原因找不到原因,经我们进经我们进行失效分析行失效分析,失效原因主要是输入信号峰值电压大于最失效原因主要是输入信号峰值电压大于最大极限值大极限值,(超高频管的超高频管的BUebo一般一般4V)经降低输入信号经降低输入信号电压，再无出现此问题电压，再无出现此问题.例例2.我所某课题设计的电压放大器我所某课题设计的电压放大器,在常温在常温试验时试验时,输出幅度附合规定值输出幅度附合规定值,但在低温试验时但在低温试验时,当当温度低于温度低于-20时时,输出幅度达不到指标要求值输出幅度达不到指标要求值,在例行实验室经过一个月试验在例行实验室经过一个月试验,找不到原因。经分析主找不到原因。经分析主要是对晶体管在极限低温下要是对晶体管在极限低温下B值平均下降值平均下降50的特性不的特性不了解了解,经更换高经更换高B值温度性能好的器件值温度性能好的器件,达到在极限低温达到在极限低温环境条件下的输岀幅度指标要求环境条件下的输岀幅度指标要求.上述案例，其中大部分案例是选用以前我所的实例。上述案例，其中大部分案例是选用以前我所的实例。可能有人认为现在大量采用集成电路，可能不会再出现可能有人认为现在大量采用集成电路，可能不会再出现上述问题，实际上不掌握分立微电子器件的各项特性指上述问题，实际上不掌握分立微电子器件的各项特性指标，使用集成电路可靠性仍得不到保障。随着电子科技标，使用集成电路可靠性仍得不到保障。随着电子科技的飞速发展，新元器件、新型材料不断勇现，更需要对的飞速发展，新元器件、新型材料不断勇现，更需要对电子元器件应用可靠性进行深入的研究，要解决当前可电子元器件应用可靠性进行深入的研究，要解决当前可靠性工程中一个十分突出而又没有解决的选用控制问题，靠性工程中一个十分突出而又没有解决的选用控制问题，必须认真总结以前的经验教训，进一步学习和研究元器必须认真总结以前的经验教训，进一步学习和研究元器件应用可靠性知识，从中提出控制措施。件应用可靠性知识，从中提出控制措施。一一.对器件的固有可靠性是否做到了有效控制对器件的固有可靠性是否做到了有效控制 1.提供器件的供应商是否附合合格供提供器件的供应商是否附合合格供应商的相关条件，能否保障提供的器件附应商的相关条件，能否保障提供的器件附合规定的质量等级要求？合规定的质量等级要求？2.器件到所后，质量部门有否能力检测和评器件到所后，质量部门有否能力检测和评价所采购器件是否附合要求的质量标准？否则可价所采购器件是否附合要求的质量标准？否则可能购买的器件质量有问题影响了整机的可靠性。能购买的器件质量有问题影响了整机的可靠性。如果器件固有可靠性得不到保障，即使设计师采如果器件固有可靠性得不到保障，即使设计师采用最完善的设计，整机可靠性也无法达到设计要用最完善的设计，整机可靠性也无法达到设计要求，整机的可靠性就得不到保证，所以况器件的求，整机的可靠性就得不到保证，所以况器件的固有可靠性是整机可靠性的基础。固有可靠性是整机可靠性的基础。数字数字IC：数字数字IC测试一般分功能测试，直流参数测试，交流测试一般分功能测试，直流参数测试，交流参数测试，一般根据各单位对器件质量要求及仪器配备参数测试，一般根据各单位对器件质量要求及仪器配备情况决定要测试的项目，一般单位应具备能进行功能和情况决定要测试的项目，一般单位应具备能进行功能和直流参数的测试能力。直流参数的测试能力。在诸多的测试技术问题中，一个很重要的问题是忽在诸多的测试技术问题中，一个很重要的问题是忽视器件测试程序问题，特别是如果不具备测试程序的编视器件测试程序问题，特别是如果不具备测试程序的编制能力将直接影响测试系统的使用。尽管一些国内测试制能力将直接影响测试系统的使用。尽管一些国内测试系统的研制、生产厂商在向用户单位提供测试系统的同系统的研制、生产厂商在向用户单位提供测试系统的同时，可以提供一些常用测试程序，但是器件的发展是很时，可以提供一些常用测试程序，但是器件的发展是很快的，新的器件系列、品种不断涌现出来，需要不断增快的，新的器件系列、品种不断涌现出来，需要不断增加新的测试程序。另外不具备测试程序编程能力，通常加新的测试程序。另外不具备测试程序编程能力，通常难以分析和处理测试中的各种问题，以难以将测试系统难以分析和处理测试中的各种问题，以难以将测试系统应用的很好。应用的很好。测试矢量生成测试矢量生成 为了测试一个电路中某部分的故障，设计者所为了测试一个电路中某部分的故障，设计者所设计的测试向量，一定要能使给出的输出区别于设计的测试向量，一定要能使给出的输出区别于没有故障时的输出。如一些故障能被一组输人的没有故障时的输出。如一些故障能被一组输人的测试向量检查出来，我们就称这些故障被这组测测试向量检查出来，我们就称这些故障被这组测试向量所覆盖。被一个测试向量序列所覆盖的故试向量所覆盖。被一个测试向量序列所覆盖的故障数占电路中所有可能的故障数的比率就叫做故障数占电路中所有可能的故障数的比率就叫做故障覆盖率。当然我们希望设计出来的测试向量序障覆盖率。当然我们希望设计出来的测试向量序列能达到或接近列能达到或接近100%的故障覆盖率。如果用人工的故障覆盖率。如果用人工生成测试序列是非常繁琐的，幸好现在有很多生成测试序列是非常繁琐的，幸好现在有很多CAD系统可以自动完成这项工作。系统可以自动完成这项工作。以下通过一个输出端带有固定以下通过一个输出端带有固定1故障的故障的2输入输入与非门来说明如何生成测试向量。如图与非门来说明如何生成测试向量。如图1所示，所示，A、B输入为输入为00、01，10时，该故障门仍能给出正确的输出即时，该故障门仍能给出正确的输出即逻辑逻辑1，惟一能显示出故障的输入是，惟一能显示出故障的输入是11，因为这时输出，因为这时输出仍然是仍然是1而不是期望的而不是期望的0。如果与非门带有固定。如果与非门带有固定0故障，故障，则除则除11以外的任何一个输入以外的任何一个输入(即即00、01、10中的任何一中的任何一个个)都可以显示出故障。因此对一个都可以显示出故障。因此对一个2输入与非门只要两输入与非门只要两个测试向量就足以显示出这两种故障。以上的讨论同样个测试向量就足以显示出这两种故障。以上的讨论同样适用于逻辑门在输入端存在固定值故障的情况。适用于逻辑门在输入端存在固定值故障的情况。下面通过对一个三输入与非门的分析来说明下面通过对一个三输入与非门的分析来说明固定型故障的外在表现。设三输入与非门的固定型故障的外在表现。设三输入与非门的3个输个输入端分别为入端分别为a，b，c，输出为，输出为out。如果在输出端存在如果在输出端存在一一个个s-a-1故障故障(通常表示为通常表示为out：s-a-1)，则对于任何输入它都不会改变，则对于任何输入它都不会改变。这个故障在这个故障在输入输入a，b，c中有中有0时不易被发现，或者说这个故障对时不易被发现，或者说这个故障对于于7组输入组输入000，011，101，110，001，010，100状状态所对应的逻辑没有影响，因为故障值与正确值是相态所对应的逻辑没有影响，因为故障值与正确值是相同的，如图同的，如图2(a)所示；这个故障只有在输入为所示；这个故障只有在输入为111时，时，正确的输出正确的输出out=0被屏蔽，才将表现出故障状态，如图被屏蔽，才将表现出故障状态，如图2(b)所示。反过来，如果存在所示。反过来，如果存在out：s-1-0故障，则前故障，则前7组输入所对应的正确输出都被屏蔽，不能正确输出组输入所对应的正确输出都被屏蔽，不能正确输出1信信号，如图号，如图2(c)所示；故障仅仅对输入所示；故障仅仅对输入111不产生影响，不产生影响，因为故障状态与正确的逻辑输出值相同，如图因为故障状态与正确的逻辑输出值相同，如图2(d)所所示。示。23 如果在该与非门的输入端存在故障，又是怎如果在该与非门的输入端存在故障，又是怎样呢样呢?为说明问题，我们假设故障是发生在原始输为说明问题，我们假设故障是发生在原始输入入a，b，c端到端到MOS晶体管的栅极之间，正常的信晶体管的栅极之间，正常的信号输入从端子号输入从端子a，b，c输入，所谓故障则是屏蔽了正确输入，所谓故障则是屏蔽了正确的输入。的输入。假设在假设在a信号线存在信号线存在a：s-a-0故障，则不论故障，则不论b和和c是是何值，输出何值，输出out均为均为1，而这个故障只有输入处于，而这个故障只有输入处于111状状态时才能被检出，或者说这个故障对态时才能被检出，或者说这个故障对111输入时的逻辑输入时的逻辑产生影响，这时正常的逻辑输出应等于产生影响，这时正常的逻辑输出应等于0，但因为，但因为a：s-a-0故障的作用，这时的输出仍然等于故障的作用，这时的输出仍然等于1。当输入信。当输入信号号a为为0时，它与故障值相同，不能反映故障，如果时，它与故障值相同，不能反映故障，如果a=1，虽然它与故障状态相反，但如果其他输入端，虽然它与故障状态相反，但如果其他输入端b，c中有中有0，仍然屏蔽了这个，仍然屏蔽了这个a=1的信号，不在输出端将的信号，不在输出端将故障反映出来。故障反映出来。如果存在如果存在a：s-a-1故障，只有在输入为故障，只有在输入为011时能时能够检出该故障，因为正常逻辑输出应等于够检出该故障，因为正常逻辑输出应等于l，当，当实际作用到与非门的是全实际作用到与非门的是全1，使输出等于，使输出等于0。图。图3的的(a)(d)说明了故障情况以及它对逻辑输出的影响。说明了故障情况以及它对逻辑输出的影响。其他输入信号线故障情况有相似的结果，这里不一一赘其他输入信号线故障情况有相似的结果，这里不一一赘述。述。从上面的例子可以得到如下的结论从上面的例子可以得到如下的结论：对于输出端的固定型故障，当正常输出值与故障对于输出端的固定型故障，当正常输出值与故障值相同时，不能反映故障的存在，或者说故障状态被正值相同时，不能反映故障的存在，或者说故障状态被正常状态所掩盖，图常状态所掩盖，图2(a)和和(d)图反映的就是这样的情况。图反映的就是这样的情况。只有正常输出值与故障状态值相反时，故障才可能被暴只有正常输出值与故障状态值相反时，故障才可能被暴露，露，图图2(b)和和(c)说明的正是这种情况。说明的正是这种情况。利用利用 DPA破坏性物理分析评价器件破坏性物理分析评价器件 DPA破坏性物理分析是为了保证元器件高可靠而发展破坏性物理分析是为了保证元器件高可靠而发展 起来的一项分析技术，通过起来的一项分析技术，通过DPA分析可以不用采取可靠性分析可以不用采取可靠性 试验的方法对元器件的可靠性做出评价。例如要评价一批产品的试验的方法对元器件的可靠性做出评价。例如要评价一批产品的可靠性，要用大量的人力、物力、财力进行可靠性试验，用可靠性，要用大量的人力、物力、财力进行可靠性试验，用DPA分折在较短的时间和较小的成本就可对器件内部的工艺状况件做分折在较短的时间和较小的成本就可对器件内部的工艺状况件做岀评价。它能反映出元器件在筛选过程中不可能发现的一些缺陷。岀评价。它能反映出元器件在筛选过程中不可能发现的一些缺陷。例如对于隐藏很深的缺陷，如含水气过高的电子器件，随着时间例如对于隐藏很深的缺陷，如含水气过高的电子器件，随着时间的推移，它会还渐引起器件内部铝条、引线腐蚀导致早期失效。的推移，它会还渐引起器件内部铝条、引线腐蚀导致早期失效。开展开展DPA分析的一般原则：分析的一般原则：一一.重要型号或一般型号重要件要做重要型号或一般型号重要件要做DPA分析；分析；二二.采用的元器件低于要求所质量等级的元器件；采用的元器件低于要求所质量等级的元器件；三三.在整机中经常失效又找不到应用失效原因的元器在整机中经常失效又找不到应用失效原因的元器件；件；四四.超过存贮期的元器件；超过存贮期的元器件；五五.失效率较高又无法进行有效筛选的元器件失效率较高又无法进行有效筛选的元器件 元器件的元器件的选择规则选择规则 （1 1）尽量选用列入合格供货厂商和产品合格清单）尽量选用列入合格供货厂商和产品合格清单（QPLQPL）的元器件）的元器件 被列入被列入QPL清单的元器件必须满足以下条件：清单的元器件必须满足以下条件：生产厂家和生产线通过国家级合格认证；生产厂家和生产线通过国家级合格认证；生产过程得到严格的控制，产品通过性能检验、可靠性试验生产过程得到严格的控制，产品通过性能检验、可靠性试验和质量一致性检验；和质量一致性检验；按要求的筛选条件进行了按要求的筛选条件进行了100筛选；筛选；生产和检验完全按照军用标准规范进行。因此，它的质量和生产和检验完全按照军用标准规范进行。因此，它的质量和可靠性得到有效的保证。可靠性得到有效的保证。进入优选元器件清单进入优选元器件清单 的产品一般是用户经考查和实用实践证的产品一般是用户经考查和实用实践证实其质量和可靠性的产品。实其质量和可靠性的产品。选择以上的产品对保证整机质量，减选择以上的产品对保证整机质量，减少元器件失效有重要作用。少元器件失效有重要作用。并逐步地由原来的并逐步地由原来的QPL(合格产品清单合格产品清单)认证改为认证改为QML(合格厂家清单合格厂家清单)认证认证。(2)(2)尽量选用优选元器件清单的产品尽量选用优选元器件清单的产品（PPLPreferred Parts List GJB3404-98 GJB3404-98 电子元器件选用管理要求电子元器件选用管理要求对优选对优选目录的管理要求目录的管理要求（3 3 3 3）尽量选用国产元器件，正确选择元器件的质量级）尽量选用国产元器件，正确选择元器件的质量级）尽量选用国产元器件，正确选择元器件的质量级）尽量选用国产元器件，正确选择元器件的质量级（4 4 4 4）尽量选用标准和通用元器件，慎重选用新品种和非）尽量选用标准和通用元器件，慎重选用新品种和非）尽量选用标准和通用元器件，慎重选用新品种和非）尽量选用标准和通用元器件，慎重选用新品种和非标元器件标元器件标元器件标元器件关于进口元器件的控制关于进口元器件的控制 .进口元器件质量等级的辯别进口元器件质量等级的辯别 一般军用电子整机及大型电子系统都采用一般军用电子整机及大型电子系统都采用883质量等级质量等级器件，所谓器件，所谓883级实际是美国质量等级中的级实际是美国质量等级中的b一一1级器件，由于各公级器件，由于各公司标志不同为了便于识别下面举例说明：司标志不同为了便于识别下面举例说明：（1）美国马克斯公司（）美国马克斯公司（MAXIM）的看门狗电路，）的看门狗电路，MAX691MJE 数字后面的字母数字后面的字母M，表示军温条件即，表示军温条件即-55-125 如果其如果其后标注后标注“883B”才可以证明是才可以证明是“883”器件（器件（B1级质量等级质量等级器件）。级器件）。（2）、美国莫托罗拉公司）、美国莫托罗拉公司（MOTOROLA）54F33/BRAJC，斜杠后面的，斜杠后面的B表示该器件表示该器件为为“883B”产品。产品。(3）、美国哈里斯公司（）、美国哈里斯公司（HARRJS）的）的HCT电路电路CD54HCT34F3A，其中，其中F3A表示表示“883B”级器件。级器件。由于美国各公司微电路产品命名方法、质量等级标注各由于美国各公司微电路产品命名方法、质量等级标注各不相同，所以在选择器件时一定要搞清各公司标注上的字母不相同，所以在选择器件时一定要搞清各公司标注上的字母含义，以防搞错。含义，以防搞错。.对进口器件质量的有效期控制对进口器件质量的有效期控制 a.对于重要关键元件器件要进行对于重要关键元件器件要进行DPA分析分析 DPA破坏性物理分析是为了保证元器件高可靠而发展起来的破坏性物理分析是为了保证元器件高可靠而发展起来的一项分析技术，它能反映出元器件在筛选过程中不可能发现的一一项分析技术，它能反映出元器件在筛选过程中不可能发现的一些缺陷。例如对于隐藏很深的缺陷，如含水气过高的微电子器件，些缺陷。例如对于隐藏很深的缺陷，如含水气过高的微电子器件，随着时间的推移，它会还渐引起器件内部铝条、引线腐蚀导致早随着时间的推移，它会还渐引起器件内部铝条、引线腐蚀导致早期失效。期失效。另一方面通过另一方面通过DPA分析可以不用采取可靠性试验的方法对元分析可以不用采取可靠性试验的方法对元器件的可靠性做出评价。例如要评价一批产品的可靠性，要用大器件的可靠性做出评价。例如要评价一批产品的可靠性，要用大量的人力、物力、财力进行可靠性试验，用量的人力、物力、财力进行可靠性试验，用DPA分折在较短的时分折在较短的时间和较小的成本就可对器件内部的工艺状况做岀评价。间和较小的成本就可对器件内部的工艺状况做岀评价。开展开展DPA分析的一般原则：分析的一般原则：一一.重要型号或一般型号重要件要做重要型号或一般型号重要件要做DPA分析；分析；二二.采用的元器件低于要求所质量等级的元器件；采用的元器件低于要求所质量等级的元器件；三三.在整机中经常失效又找不到应用失效原因的元器件；在整机中经常失效又找不到应用失效原因的元器件；四四.超过存贮期的元器件；超过存贮期的元器件；五五.失效率较高又无法进行有效筛选的元器件失效率较高又无法进行有效筛选的元器件 b.对一般无质量等级的器件要加严检测与筛选对一般无质量等级的器件要加严检测与筛选 c.要选择合格供货商要选择合格供货商 我国集成电路目前有了突破性的发我国集成电路目前有了突破性的发展，在产业规模迅速扩大的同时，中国展，在产业规模迅速扩大的同时，中国集成电路行业的整体技术水平在近几年集成电路行业的整体技术水平在近几年也得到了全面提高。制造技术方面，随着国也得到了全面提高。制造技术方面，随着国内多条内多条8英寸生产线的建成量产，国内芯片英寸生产线的建成量产，国内芯片大生产技术的主体已经由大生产技术的主体已经由5、6英寸，英寸，0.5微微米以上工艺水平过渡至米以上工艺水平过渡至8英寸，英寸，0.25微米微米0.18微米，中芯国际（北京）、中芯国际微米，中芯国际（北京）、中芯国际（上海）以及海力士（上海）以及海力士-意法无锡意法无锡12寸芯片厂寸芯片厂的相继投产标志着国内芯片大生产技术的的相继投产标志着国内芯片大生产技术的最高水平已经达到最高水平已经达到12英寸、英寸、90纳米乃至纳米乃至65纳米的国际先进水平。纳米的国际先进水平。中国芯片制造行业已经开始向国际先进行中国芯片制造行业已经开始向国际先进行列迈进。与此同时，封装技术也有了长足的进列迈进。与此同时，封装技术也有了长足的进步。传统封装形式：如步。传统封装形式：如DIP、SOP、QFP等都等都已大批量生产，同时随着跨国公司来华投资设厂和现已大批量生产，同时随着跨国公司来华投资设厂和现有封装企业的改造升级，有封装企业的改造升级，PGA、BGA、MCM等新等新型封装形式已开始形成规模生产能力。国内各型封装形式已开始形成规模生产能力。国内各IC设设计企业的技术开发实力也有显著的提高，并已经取计企业的技术开发实力也有显著的提高，并已经取得多项掌握核心技术的研发成果。得多项掌握核心技术的研发成果。2000年以来，年以来，以以“龙芯龙芯”等为代表的国产等为代表的国产CPU、中国华大、大唐、中国华大、大唐微电子等开发的第二代身份证卡芯片、中星微电子微电子等开发的第二代身份证卡芯片、中星微电子的的“星光星光”系列音视频解码芯片、展讯通信的系列音视频解码芯片、展讯通信的GSM/GPRS基带处理芯片和基带处理芯片和TD-SCDMA手机核心手机核心芯片等大量国内具有自主知识产权的产品研制成功芯片等大量国内具有自主知识产权的产品研制成功并投向市场，标志着国内集成电路设计业的设计水并投向市场，标志着国内集成电路设计业的设计水平已经开始步入世界先进行列。平已经开始步入世界先进行列。元器件可靠性保证大纲元器件可靠性保证大纲 根据根据GJB450A-2004GJB450A-2004装备可靠性工作通用要求装备可靠性工作通用要求要求承制方要制定元器件大纲。要求承制方要制定元器件大纲。元器件保证大纲一般应具备以下几个方面的内容：元器件保证大纲一般应具备以下几个方面的内容：（1 1）根据整机系统的使用要求）根据整机系统的使用要求 （2 2）要规定各种元器件的质量等级要求）要规定各种元器件的质量等级要求 （3 3）对关键件、重要件要由总师组织有关人员进行充分论证）对关键件、重要件要由总师组织有关人员进行充分论证 （4 4）对新型元器件要经过认真分析并经环境实验最后经评审确定）对新型元器件要经过认真分析并经环境实验最后经评审确定 （5 5）要根据整机可靠性予计要求，制定出各种元器件的详细降额）要根据整机可靠性予计要求，制定出各种元器件的详细降额要求要求 （6 6）要指定出需要进行二次筛元器件的筛选条件）要指定出需要进行二次筛元器件的筛选条件 （7 7）要建立元器件信息反馈系统）要建立元器件信息反馈系统 （8 8）要建立元器件质量控制领导小组）要建立元器件质量控制领导小组 二设计原因二设计原因 可靠性是设计出来的可靠性是设计出来的,可靠性设计决不可靠性设计决不是只进行可靠性予计，可靠性予计的主要是只进行可靠性予计，可靠性予计的主要目的是及早发现某些单元的缺陷，及时进行改进。目的是及早发现某些单元的缺陷，及时进行改进。可靠性设计应包括元器件的选用、降额设计、容差与漂可靠性设计应包括元器件的选用、降额设计、容差与漂移设计、电磁兼容设计、热设计、三防设计、耐环境设移设计、电磁兼容设计、热设计、三防设计、耐环境设计等。对电路设计师讲，不仅是保障电性能附合要求，计等。对电路设计师讲，不仅是保障电性能附合要求，而且要保障在规定的环境条件下的可靠性要求。环境条而且要保障在规定的环境条件下的可靠性要求。环境条件却不只指温度，湿度及机械环境条件，而且还应包括件却不只指温度，湿度及机械环境条件，而且还应包括电磁环境，例如我们是否考虑了静电、电浪涌的影响。电磁环境，例如我们是否考虑了静电、电浪涌的影响。在器件在器件应用中是否保障了器件的输入和输出端的防护，应用中是否保障了器件的输入和输出端的防护，对对CMOS电路是否采用了防闩锁设计电路是否采用了防闩锁设计.对降额设计是否对降额设计是否做到对可靠性有影的的参数进行了合理降额等做到对可靠性有影的的参数进行了合理降额等.对以上对以上问题质量部门是否做到了有效控制。问题质量部门是否做到了有效控制。微电子器件的降额设计微电子器件的降额设计 电子电子元元器件的降额系指使用中承受的应力低器件的降额系指使用中承受的应力低于其额定值于其额定值.以达到延缓参数退化以达到延缓参数退化,增加寿命提高增加寿命提高可靠性的目的。电子元器件的可靠性，除采用热设计、三可靠性的目的。电子元器件的可靠性，除采用热设计、三防设、容差与飘移设计等可靠性设计技术。对可靠性影防设、容差与飘移设计等可靠性设计技术。对可靠性影响最大的是降额设计。响最大的是降额设计。.微电子器件的降额微电子器件的降额 美国罗姆航空研究中心公布的美国罗姆航空研究中心公布的1967-1971年集成电路年集成电路现埸失效数据，由于超应力损伤约佔现埸失效数据，由于超应力损伤约佔56.8%。在我国航。在我国航天电子产品中，微电子器件由于超应力损伤约佔天电子产品中，微电子器件由于超应力损伤约佔50-60%；造成失效的主要原因是有些电路设计师；造成失效的主要原因是有些电路设计师对对微电子微电子器最大额定值的概念模糊器最大额定值的概念模糊,没能很好的掌握没能很好的掌握微电子器微电子器件的降额设计技术，件的降额设计技术，造成器件超应力使用，下面首造成器件超应力使用，下面首先介绍微电子器件最大额定值的概念及降额设计。先介绍微电子器件最大额定值的概念及降额设计。A.微电子器件的最大额定值概念微电子器件的最大额定值概念微电子器件的最大额定值是用来表明工艺微电子器件的最大额定值是用来表明工艺.材料能达材料能达到的极限值到的极限值,超过这个值器件就会受到损伤或失效。超过这个值器件就会受到损伤或失效。.微电子器件的最大额定值是以大气环境温度为微电子器件的最大额定值是以大气环境温度为20度的连续度的连续直流条件为基础给定的直流条件为基础给定的,是为设计人员定提供在任何条件下是为设计人员定提供在任何条件下都不能超过的极限值。都不能超过的极限值。.最大额定值的类型：最大额定值的类型：一般半导体二极管一般半导体二极管:Icm.VR一般半导体三极管一般半导体三极管:Pcm.Icm.BVceo.BVcbo.BVebo.数字数字IC:功耗功耗.、输出电流输出电流.、结温结温.。线性线性IC:电源电压、输入电压、电源电压、输入电压、.输出电流、输出电流、.功耗、结温功耗、结温.。B.降额等级的分级降额等级的分级 双极型数字电路电源电压须稳定的范围双极型数字电路电源电压须稳定的范围模拟电路降额准则推荐用下表模拟电路降额准则推荐用下表 双极型数字电路降额准则推荐用下表双极型数字电路降额准则推荐用下表 在降额使用时应注意的问题在降额使用时应注意的问题 1 要对可靠性有影响的电参数进行降额：要对可靠性有影响的电参数进行降额：降额的目的是为了提高产品的可靠性，所以要对器降额的目的是为了提高产品的可靠性，所以要对器件可靠性有影响的参数进行降额，降额参数请参阅后面件可靠性有影响的参数进行降额，降额参数请参阅后面表表5-16、5-17各种器件的降额参数表。各种器件的降额参数表。2对元器件的降额要遵循以下原则对元器件的降额要遵循以下原则:a.降额要适度降额要适度;元器件的降额使用必然增加了设备的元器件的降额使用必然增加了设备的体积、重量，提高了设备的成本，在整机设计时，应根体积、重量，提高了设备的成本，在整机设计时，应根据整机系统的重要程度、寿命要求、失效所造戏的危害据整机系统的重要程度、寿命要求、失效所造戏的危害程度及成本等综合权衡，制定岀一个最佳降额范围。过程度及成本等综合权衡，制定岀一个最佳降额范围。过度降额有时不仅增加了设备的体积、重量，提高了设备度降额有时不仅增加了设备的体积、重量，提高了设备的成