军用电子元器件的质量等级

军用电子元器件的质量等级
电子元器件的质量等级汇总整理张增照
目录
1元器件质量保证有关标准 (4)
1.1规范 (4)
1.2标准 (6)
2可靠性表征方式 (8)
2.1元件的失效率等级 (8)
2.2产品保证等级 (9)
3元器件的质量认证 (10)
4元器件的质量等级 (11)
4.1用于元器件生产控制、选择和采购的质量等级 (11)
4.2用于电子设备可靠性预计的质量等级 (13)
4.3元器件两种质量等级的比较 (14)
5元器件的选用与质量标记 (33)
5.1元器件的选用 (33)
5.2质量标记 (35)
6结束语 (36)
1元器件质量保证有关标准
为了保证军用元器件的质量，我国制订了一系列的元器件标准。

在七十年代末期制订的“七专”7905技术协议和八十年代初期制订的“七专”8406技术条件（以下统称“七专”条件），“七专”技术条件是建立我国军用元器件标准的基础，目前按“七专”条件或其加严条件控制生产的元器件仍是航天等部门使用的主要品种。

（注：“七专”指专人、专机、专料、专批、专检、专技、专卡）
根据发展的趋势，“七专”条件将逐步向元器件的国家军用标准（GJB）过渡。

因此，以下将主要介绍元器件国家军用标准的有关情况。

从八十年代开始，我国军用标准化组织参照美国军用标准（MIL）体系建立了GJB体系，其中元器件的标准有规范、标准、指导性技术文件三种形式：
a. 规范—主要包括：元器件的总规范和详细规范，这两种规范统称产品规范。

b. 标准—主要包括：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；
c. 指导性技术文件—主要包括：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。

根据我国的具体情况，军标分为国家军用标准、行业军用标准、企业军用标准三个级别。

下面对组成国家军用元器件标准体系的三种形式：规范、标准和指导性技术文件分别举例作简要的介绍。

1.1规范
元器件规范主要包括：元器件的总规范（通用规范）和详细规范两个层次。

总规范对某一类元器件的质量控制规定了共性的要求，详细规范是对某一类元器件中的一个或一系列型号规定的具体的性能和质量控制要求，总规范必须与详细规范配套使用。

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。

现在我国国防工业主管部门已发布了大量的元器件总规范，但是详细规范还没完全配套，所以往往由器件生产单位制定了详细规范（属于企业军标准级别）经标准化机构确认后贯彻执行。

已发布的军用元器件总规范中，影响较大的总规范及其参照采用的MIL标准如表1-1所示。

表1-1 国军标总规范及其等效采用的美国军用标准
表1-1 中序号1～3是器件的总规范，包括了分立器件、集成电路及混合集成电路，每一类器件只有一个总规范，但是对于同一类的元件，就可以有不止一个总规范，例如对于电容器这一大类的元件，已发布了21个总规范。

对于电磁继电器已发布了3个总规范。

每个器件或元件的总规范下面又有若干个详细规范配套，所以元器件的产品规范（总规范和详细规范）的数量在元器件标准体系中占很大的比例。

1.2标准
标准是国家军用标准体系中除了规范、指导性技术文件以外的另一种形式。

它包括的门类很广，对元器件使用方来说，首先要了解有关试验和测量方法的标准。

因为这类标准是规范重要的技术支撑，结合产品规范了解这类标准的内容，一方面有助于更深入地掌握元器件承受各种应力的能力，另一方面对元器件使用方正确制订补充筛选（二次筛选）或失效分析的标准或法规性文件提供了参考依据。

试验方法标准是指导对某一类元器件进行试验、测量或分析的技术性很强的标准，这类标准的数量较少，但对保证元器件的质量起很大作用。

表1-2列出已发布的元器件主要方法标准及其等效采用的MIL标准。

表1-2 国军标方法标准及其等效采用的美国军用标准
表1-2中序号1～4是标准化部门等效采用了相应的美军制定的。

这四个标准所列的试验方法分别适用于半导体分立器件、元件、微电子器件和电连接器
的试验，这些方法标准在半导体分立器件、元件（包括电连接器）、微电路产品规范的鉴定试验、质量一致性检验中被广泛地引用。

2可靠性表征方式
军用电子元器件标准和规范中规定的可靠性保证要求有两种表征方式，即失效率等级和产品保证等级。

前者用于大多数（并非全部）电子元件可靠性水平的评定，后者则用来评价电子器件（包括部分电子元件）的可靠性保证水平。

2.1元件的失效率等级
失效率是量化表征产品可靠性水平的一种特征数，在以其为可靠性表征方式的标准和规范中规定有关从10-5/h和10-8/h的四个等级。

惟须注意的是只有10-5/h才做定级鉴定，高于它的等级则利用已鉴定定级的10-5/h等级后的延长试验和维持试验数据予以确定。

无论等级高低，可靠性保证体系方面的要求（指可靠性保证大纲标准中统一规定并为产品规范所具体明确的要求）都是同一的。

这种表征方式主要用于电容器、电阻器以及继电器等电子元件的可靠性要求及其评价方面。

需要说明的是：由于这些元件以往的规范，均以“有可靠性指标的×××总规范（详细规范）”定名，而容易产生没有冠以“有可靠性指标的×××”就没有可靠性要求甚至无可靠性的误解。

“有可靠性指标”英文缩写为“ER”是“Established Reliability”，其基本含义是“确立（或建立）可靠性”包括两方面的含义：一是确立可靠性保证要求，二是确立可靠性的量化值。

就“确立可靠性保证要求”的含义而言，是军用电子元器件标准或规范共同的内容，而“确立可靠性的量化值”则是失效率等级表征可靠性保证要求的元件规范特有的内容。

为了减少因标准名称而产生的误解，应当考虑用更为合适的修饰语，如可否用“规定失效率等级的×××等”替代“有可靠性指标的×××”来定名规范的名称。

我国于1979年发布了国家标准GB/T 1772-79《电子元器件失效率试验方法》，对有可靠性指标（ER）的军用元件，规定了失效率等级，该国标是参照采用了美军标MIL-STD-690B（1968）而制定的，一直沿用到九十年代初期。

1996年发布了国家军用标准GJB2649-96，该国家军标等效采用了美军标MIL-STD-690C（1993），今后国军标有可靠性指标的贯标元件将主要采用GJB 2649-96。

但目前大多数列入合格产品目录（QPL）中有可靠性指标的元件，仍沿用GB/T 1772-79规定的失效率等级，两者的失效率等级代号很易混淆，现将这两个标准失效率等级的分类及代号同时列于表2-1，供比较。

表2-1 失效率等级
2.2产品保证等级
作为另一种表征方式的产品保证等级，则与失效率等级表征方式有较大不同。

其一是产品保证等级没有直观的量化数值，其二是不同产品保证等级有不同的保证要求。

采用产品保证等级表征可靠性水平的产品最典型的是半导体器件，包括集成电路。

在GJB33《半导体器件总规范》中明确规定产品保证等级为JP（普军级）、JT（特军级）、JCT（超特军级）。

在某些电子元件的总规范中虽未明确指出产品保证等级，实际上产品保证等级为一级——J(军级)；还有的规范明确规定供宇航用，如GJB599《耐环境快速分离高密度圆形电子连接器件总规范》中明确规定供宇航用，即产品保证等级为宇航级。

事实上，具有确定产品保证等级的器件（或元件），当然存在有与该等级相应的固有可靠性水平。

只是由于这类器件（或元件）的失效时间函数不服从指数分布或（和）受设计、结构、材料、工艺等影响甚大，而不采用并通过试验给出相应的失效率。

当然，如果不考虑经济与时间因素而进行常时间恒定应力试验，还是可以得出大体相当的失效率数据。

但是，毕竟经济与时间的投入难以承受。

资料上见到的这类元件、器件的失效率，据分析有两个来源，一个是生产方的最终检验与试验数据的累积处理结果，另一个是使用方的现场失效统
计分析。

MIL-STD-11268《电子设备用元器件、材料与工艺》在界定高可靠性元器件时就明确指出，凡按失效率表征可靠性（ER：Established Reliability）的规范供货的P级（10-6/h）及其以上的元件，和按规定有产品保证等级的规范供货的B级及其以上（对于微电路）和JANJX级及其以上（对半导体分立器件）的器件，均属于高可靠性器件，并依这一界定采购使用需要的高可靠元器件。

在军用标准和规范中，对不同产品保证等级规定有不同的保证要求。

保证要求的多少和严格程度的高低，决定了保证等级的高低。

但应当指出，并不是所有的军用标准或规范都明确标明产品保证等级。

当标准和规范只包括一个等级或只包括一个且属较低等级时，标准和规范就仅规定产品鉴定和质量一致性检验要求，而未明确保证等级，因为等级仅用来区别表示两个或两个以上的等级。

军用电子元器件的产品保证要求所包括的典型内容有产品保证大纲审查、工厂或生产线认证、产品鉴定检验、检验批构成、可追溯性、生产过程检验、筛选以及质量一致性检验等。

产品保证等级愈高，所涉及的保证要求内容愈多和愈严。

如用于航天的产品保证等级（S级集成电路，JANS级半导体分立器件）的产品保证要求，就涉及了上述内容的全部；而用于航空或类似应有场合的产品保证等级的产品保证要求，在保证要求内容和严格程度上则少于和低于航天用产品保证等级。

而不以失效率表示可靠性的元件规范中规定的产品鉴定和质量一致性检验，即是属于产品保证要求内容最少的产品保证等级，标准和规范根据应用场合的不同，在鉴定和质量一致性检验中规定的项目多少和严酷度高低也是不同的。

3元器件的质量认证
最早的的质量认证是七专线审查，由当时的五所数据中心审查，依据规定，必须经“七专线”及产品经过审核、批准、公布（七专目录）的产品，才可以打上“G”的标记。

自90年代初期开始的军标认证，是依据国家军用标准的认证。

其认证机构是由原国防科工委授权的中国军用电子元器件质量认证委员会，它独立于元器件的生产方和使用方，所以属于第三方认证。

质量认证包括两方面的内容：对于元器件生产单位质量保证能力的评定：对其所生产的元器件进行鉴定或考核，合格者列入合格产品目录(QPL)或合格生产厂目录（QML）。

除了原国防科工委授权的军用元器件质量认证机构外，军工行业也可授权具有认证能力的单位按标准或法规性文件，对元器件生产单位的质量保证能力进行考察，以及对其生产的产品进行鉴定或考核，合格者列入该军工行业合格
产品目录。

为了区别于由国家授权的质量认证，将军工行业授权的质量认证，称为质量认定，由于军工行业是元器件的用户，所以质量认定也可称为用户认证或第二方认证。

凡已通过质量认证，其认证条件能满足军工产品质量要求的元器件，可不再进行质量认定。

凡未经过质量认证或其认证条件不能满足军工产品质量要求的元器件及其生产单位，军工行业的有关部门认为必要时可组织人员进行质量认定。

4元器件的质量等级
根据用途，元器件的质量等级可分为：用于元器件生产控制、选择和采购的质量等级和用于电子设备可靠性预计的质量等级两类，两者有所区别，又相互联系。

4.1用于元器件生产控制、选择和采购的质量等级
元器件的质量等级与其生产过程执行的规范是密不可分的，规范要求质量控制的严格程度，决定了元器件质量等级的高低。

在大多数军工产品中采用国产元器件的质量等级分为：（七专）7905、（七专）8406、（七专）840611A（半导体分立器件）、（七专）补充技术协议、国军标（GJB）等五种。

前四种可以认为是四种质量等级，而国军标由于参照采用了美国军用（MIL）标准，其质量等级的分类方法比较复杂，器件分为3～4个质量保证等级（简称质量等级）；元件分为有可靠性指标的和无可靠性指标的两类，对于有可靠性指标的元件可分为若干个失效率等级。

国军标元器件的质量等级包括了：器件的质量保证等级和有可靠性指标元件的失效率等级，如表4-1所示。

表4-1 国军标元器件质量分级
进口元器件的质量分级更为复杂，考虑到较多的是采用美国军用元器件及部分欧洲空间局（ESA）元器件，所以简要介绍MIL和欧洲空间局空间元器件协调组（ESA/SCC）元器件质量分级的情况。

美军标元器件的质量分级如表4-2所示。

表4-2 美军标元器件质量分级
从1994年6月美国宣布对军用标准实行改革以来，表4-2中涉及的美军标中，MIL-M-38510已并入MIL-I-38535，而且都已改成性能规范（规范代号的字母改为MIL-PRF-，以后的数字不变，如MIL-PRF-38535C），内容也有较大的变化，例如采用统计过程控制（SPC）技术后，原来军用规范规定要100%做的筛选项目，允许减少甚至可以全部免除。

因此，在选择和采购元器件时，必须加以注意。

这里特别要对微电路（包括：半导体集成电路及混合集成电路）的质量等级作些说明，其中B级与S级是微电路的质量保证等级，此外凡符合MIL-STD-883《微电路试验方法和程序》1.2.1条规定的微电路，属于质量等级为883级的微电路。

其特点是微电路生产单位声称已按总规范MIL-M-38510及相应的详细规范进行质量控制，但未进行认证。

因此，具有不同信誉的微电路生产单位，电路的质量将有很大差别。

从1995年5月14日开始MIL-M-38510并入MIL-PRF-38535后，已不生产B级、S级微电路，所以现在按MIL-M-38510采购的微电路，其质量等级大多数是883级，在883级微电路中，有些元器件供应商还根据对电路不同的质量控制，分为883B和883S，但其质量等级都不如B级有保证。

ESA/SCC元器件的质量分级较有规律，所有元器件都分为B、C两级，但在采购时还可选择不同的批验收试验（缩写LAT，相当质量一致性检验），由于LAT分为1、2、3类，所以ESA/SCC元器件可分为B1、B2、B3、C1、C2、C3六个质量等级。

4.2用于电子设备可靠性预计的质量等级
当按GJB/Z 299或MIL-HDBK-217进行电子设备可靠性预计时，在该标准中列出了另一种质量等级与表4-1或表4-2列出的质量保证等级及失效率等级有一一对应的关系。

由于质量保证等级及失效率等级有时也可简称为质量等级，所以两者很易混淆。

但只有军用级元器件才有质量保证等级及失效率等级，而对于所有元器件都有进行可靠性预计的质量等级，这是两者是主要的差别。

现将GJB/Z 299B中所列的单片集成电路、混合集成电路、半导体分立器件、部分电阻器、电容器、继电器开关的质量等级以及相应的质量系数分别列于表4-3～表4-11、进口元器件质量等级对照表（MIL-HDBK-217F noticeⅡ）列于表4-12～表4-14，以便分析比较。

用于可靠性预计的元器件质量等级，都对应着不同的质量系数πQ参见GJB299B，它反映了同类元器件不同质量等级的相对质量差异。

例如表4-14中的S级微电路的工作失效率，较B级改善了4（1/0.25）倍；较883级改善了8（2/0.25）倍。

4.3元器件两种质量等级的比较
对表4-1与表4-3～表4-14进行分析对比，可以得出GJB/Z299B规定用于可靠性预计国产元器件的质量等级与国军标产品规范规定的质量等级（包括：质量保证等级及失效率等级）的对应关系，如表4-15所示。

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表4-12.有可靠性指标的无源元件的质量等级标志表4-13.
半导体分立器件的质量等级标志
表4-14.所有微电路的MIL-STD-217F noticeⅡ质量等级对照表
表4-15 GJB/Z299B与军用产品规范质量等级的对照（举例）
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说明：
1)G---是指执行QZJ8406xx产品的质量等级
2)G a---在此仅代表执行QZJ840611A产品的质量等级, 在部分购销合同
中出现的G+或G++是指“七专”加严。

3)对于有可靠性指标的元件，其可靠性预计的质量等级又依据其失效率等
级将A
1细分为：A
1W
（对应失效率五级）、A
1L
（对应失效率六级）、
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A
1Q （对应失效率七级）、A
1B
（对应失效率八级）等。

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特别应说明的是，就进口微电路而言而言，目前市场上的微电路种类繁多，生产厂家鱼目混珠，产品质量良莠难分，这给广大设计人员选择高质量的微电路带来了很大的困难。

事实上，严格来说，微电路在质量方面是分为各种等级的。

鉴于大多数微电路是美国的厂商设计和生产的，因此，我们将美国的微电路质量和可靠性等级作一介绍。

如前所述，微电路的质量和可靠性等级可分为下列三档：
第一档为建立了相应的军用规范（详细规范），并列入了“合格产品清单”QPL-38510中的军用级微电路。

这一档产品是美国国防部为美国陆海空三军及航天项目推荐的高质量、高可靠的标准军用产品；
第二档为生产厂家按照“微电子器件试验方法”MIL-STD-883的要求进行过一系列试验和检验（包括100%筛选、质量一致性检验等）的“准高可靠”的“883级”器件；
第三档是由各个厂家自己认定的，没有经过高可靠性试验的一般产品。

表4-14中是S级和B级属于上述第一档，是有质量和可靠性保证的高可靠性产品。

其中S级也叫“宇航级”，或称为JAN S级，它是所有微电路质量等级中的最高级；B级通常叫做JAN B级。

表4-14中的B-1级就是通常所说的“883级”。

正规地说，这级器件应是按军用图纸（MIL图纸）、国防电子供应中心（DESC）的图纸或政府批准的其它文件要求进行和生产的。

这级器件上应明标“883”的标记。

值得注意的是，正规的883级器件应完全符合MIL-STD-883的1.2.1节的所有要求。

这些要求的绝大多数项目引用了“微电路通用规范（美军标）MIL-M38510”的相应条目。

这级器件与QPL-38510中的JAN器件的主要差别是认证、鉴定和控制措施的不同。

而表4-14中的B-2级器件，由于其不完全符合MIL-STD-883的1.2.1节的要求，因此，这级器件实质上不是“883”器件，它没有资格在器件或其载体打上“883”的标记。

B-2级器件很可能只按照MIL-STD-883的要求进行过某些试验。

通常我们在使用微电路时，经常将微电路按其使用范围为-55℃～+125℃的产品称为“军品”；将使用温度范围为-40℃～85℃的产品称为“工业品”；将0℃～70℃的产品称为民品，但必须注意，这种划分方法只是按照“使用温度范围”这一性能特性来分档的，这种划分方法没有将器件的质量、可靠性特考虑在内。

也就是说，具有使用温度范围-55℃～125℃这一性能性的器件其失效率可能是非常高的，其质量特性可靠性最多相当于表4-14中的D级，其失效率是QPL-38510级的10倍。

严格来说，将符合军用温度范围（-55℃～+125℃）的产品称为“军品”是
不正确的。

在国外，“军品”的概念是指建立了相应的详细军用规范，并按该规范的要求进行生产且列入微电路合格产品目录QPL-38510中的产品。

这种产品也称为JAN产品。

“JAN”是美国政府为军用产品（元器件）注册的专利标记。

由表4-14可以看出，QPL的微电路较其它级别的产品具有很低的失效率。

美国的有关军用规范规定：军用设备所使用的元器件原则上都要采用JAN产品，即军用元器件。

究其原因是因为军用JAN微电路具有下列一些特性：
a. JAN元器件的生产厂商必须首先经过权威部门的合格认证，这就要求生产厂家必须制定并执行一项严格的产品保证计划；
b. JAN产品只能在认证合格的专用生产线上生产；
c. JAN产品进行并通过了一系列的性能和可靠性试验（其中包括100%筛选和质量一致性检验）；
d. 生产过程得到了严格的控制。

JAN产品的生产过程必须处于政府部门的严格控制之下，并要随时接受政府方面的检验；
e. JAN器件的生产和检验是按其详细的军用规范及联合其它通用规范进行的，因此使器件做到了标准化；
f. 生产、筛选和试验只限于美国本土的合格生产厂商；
g. 采用了专利标志和专用的军用型号命名法。

正是由于JAN产品的生产厂商得到了认证，生产、试验过程得到了严格的控制，因此使JAN产品的质量和可靠性得到了有效的保证。

除了列入QPL中的JAN产品以外，其它级别的产品由于生产厂商并不需要经过认证，生产、检验过程也没有得到权威机构的控制，因此产品的质量随生产厂商控制措施的不同而不同，即产品的质量和可靠性是不稳定的，是没有保证的。

正是由于这一原因，国外许多机构的优选元器件清单（PPL）中的优选元器件绝大多数是QPL中的产品（类似于XXX工程元器件优选目录）。

综合所述，各个级别元器件的主要差别是其失效等级有所不同，但不同级别的同一种器件在物理和功能上一般是可以互换的。

为了保证设备的可靠性，最基本的方法就是要选择固有可靠性高的元器件。

元器件的固有可靠性除了要考虑上述质量、可靠性等级外，生产厂商的信誉、技术的成熟程度及元器件的使用历史等都是选择固有可靠性高的元器件。

元器件的固有可靠性除了要考虑上述质量、可靠性等级外，生产厂商的信誉、技术的成熟程度及元器件的使用历史等都是选择元器时应考虑的方面。

5元器件的选用与质量标记
5.1元器件的选用
元器件的选用就质量等级而言，首选应符合工程（管理）特点和可靠性设计要求。

XXX工程电子元器件管理细则和《优选目录》中均提出了选用要求，现
综合如下：
A)优先选用《目录》中的电子元器件以及实践证明质量稳定，可靠性高、有发
展前途的元器件；《优选目录》中推荐选用已列入中国军用电子元器件质量认证委员会发布的QPL、QML中的产品；
B)优先立足于选用国产元器件
C)关键、重要的部件应选用质量等级高的元器件；
D)分配可靠性指标高的产品，应选用质量等级高的元器件；
E)可靠性预计手册中基本失效率高的元器件，应选用质量等级高的产品；
F)最大限度地压缩电子元器件的品种规格和承制单位的数量
G)选用经认定合格，质量有保证、供货及时、价格合理、技术服务好的定点供
货单位
设计人员在设计中选用元器件时，除符合上述规定外，还应注意：
a)尽量采用标准的、系列化的元器件；
b)尽量采用符合国家标准或部标准（GJB、GB、SJ）的通用、技术成熟元器件；
c)在选用元器件前，首先要确定完成所需功能的规格合适的元器件类型及预期
的工作环境、质量或可靠性等级，不要片面选择高性能，不可盲目地“以高代低”；
d)保证电磁兼容性，对元器件的电磁敏感门限或电磁兼容数据应了解；
e)对新型元器件，应经过试验和试用后确认满足要求后，并经主持设计师同意；
f)新品、重要件、关键件应经质量认定（XXX工程管理文件有规定）；
g)尽量压缩元器件的品种和规格及厂点数量，在性能、外形、规格上“力求”
“一致”（电连接器按工程规定执行）；
h)有足够的试验和使用历史，能满足供货的产品。

建议尽量不选用以下元器件
①有特殊要求的元器件；
②非标准的元器件；
③对某些指标要专门挑选的或专制的元器件；
④工艺未成熟的试制新品；
⑤具有活动触点的、损耗性的，失效率较高的元器件。

并限制使用塑封微电子
器件、铝电解电容器、液体钽电解电容器。

强调不得使用已淘汰的元器件，例如：禁止使用纸介电容器、金属化纸介电容器、锗半导体器件、非密封继电器、滑动开关，民用电子器件。