關于應用可靠性元器件選用第1頁，共29頁，2022年，5月20日，14點15分，星期三質量與可靠性標準國家標準GB國家軍用標準GJB電子行業標準SJ七專技術條件QZT（專批、專技、專人、專機、專料、專檢、專卡，QZJ8406）質量與可靠性規范中國軍用電子元器件合格產品目錄（JQPL）中國軍用電子元器件合格制造廠一覽表（JQML）中國電子元器件質量認證委員會認證合格產品（IECQ）優選元器件清單（PPL，如美國軍用電氣、電子、機電元件清單MIL-STD-975M）使用規范與用戶手冊2.1元器件質量等級國產元器件的質量規范第2頁，共29頁，2022年，5月20日，14點15分，星期三Ａ級（特軍級）A2級：單片0.1A3級：單片0.25，混合0.5B級（普軍級）B1級：單片0.5，混合1.0B2級：單片1.0，混合3.0C級（民用級）C1級：單片4.0，混合8.0C2級：單片14.0（塑料封裝）2.1元器件質量等級國產集成電路質量等級第3頁，共29頁，2022年，5月20日，14點15分，星期三使用時應依據Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ的順序選用：I：列入軍用電子元器件QPL、QML表的產品II：工程應用效果良好，近期有生產供貨的產品III：近年按國家軍用電子元器件新品研制計劃完成的新品2.1元器件質量等級國產元器件的優選等級第4頁，共29頁，2022年，5月20日，14點15分，星期三宇航級S級：0.25S-1：0.75軍用級B級：1.0B-1級：2.0B-2級：5.0民用級D級：10.0D-1級：20.0

工作溫度范圍軍用：-55~+125℃工業用：-40~+85℃商業用：0~+70℃2.1元器件質量等級美國集成電路的質量等級第5頁，共29頁，2022年，5月20日，14點15分，星期三詳細規范及符合的標準（國軍標、國標、行標、企標）質量等級（GJB/Z299B)與可靠性水平（失效率、壽命等）認證情況（QPL、QML、PPL、IECQ）成品率、工藝控制水平和批量生產情況（SPC）采用的工藝和材料（最好能提供工藝控制數據和材料參數指標）可靠性試驗數據（加速與現場，環境與壽命，近期及以往）使用手冊與操作規范2.1元器件質量等級供貨商應提供的可靠性信息第6頁，共29頁，2022年，5月20日，14點15分，星期三盡量選用標準和通用器件，慎重選用新品種和非標準器件盡量壓縮元器件的品種、規格及生產廠點多選用集成電路，少選用分立器件不用無功能及質量檢測手段的器件注重器件制造技術的成熟性（長期、連續、穩定、大批量，成品率高）考查生產廠家的工藝水平、質量控制能力和產品信譽選用能提供完善的可靠性應用指南或規范的器件2.2元器件選擇要點品種型號的選擇原則第7頁，共29頁，2022年，5月20日，14點15分，星期三以集成電路為例：最小線條：0.35>0.25>0.18>0.13um襯底材料：CMOS>SOI>SiGe>GaAs>SiC互連材料：Cu>Al（國外先進工藝）

Al>Cu（國內現有工藝）鈍化材料：SiN>PSG>聚烯亞胺 無機>有機鍵合材料：Au>Al(Si）電路形式：數/模分離>數/模合一

RF/BB分離>RF/BB合一2.2元器件選擇要點考察器件制造工藝水平鍵合材料與引線機械強度的關系第8頁，共29頁，2022年，5月20日，14點15分，星期三對于設備關鍵部位和國家重點工程所用的國外集成電路要通過MIL-STD883試驗，分立半導體器件的質量要符合MIL-S-19500的要求供貨渠道可靠的品牌公司或國內代理商在產品長期使用中質量穩定可靠的老供貨商能提供委托方的產品質量證明或試驗檢測報告的供貨商無不合格的性能指標參數不是已停止生產或不再供貨的產品2.2元器件選擇要點國外元器件選用第9頁，共29頁，2022年，5月20日，14點15分，星期三質量、成品率與可靠性質量：出廠檢驗或老化篩選中發現的有缺陷器件數成品率：批量器件中的合格器件數可靠性：經歷一年以上的上機時間后的失效器件數一般而言，器件的質量與成品率越高，可靠性越好。但質量與成品率相同的器件，可靠性并非完全相同第10頁，共29頁，2022年，5月20日，14點15分，星期三塑料封裝：成本低，氣密性差，吸潮，承受功率小，易老化，不易散熱陶瓷封裝：氣密性好，耐高溫，承受功率大，成本高金屬封裝：氣密性好，耐高溫，承受功率較大，屏蔽效果好，成本高2.2元器件選擇要點封裝的選擇:封裝材料第11頁，共29頁，2022年，5月20日，14點15分，星期三有引腳元件：寄生電感1nH/mm/引腳（越短越好），寄生電容4pF/引腳無引腳元件：寄生電感0.5nH/端口，寄生電容0.3pF/端口表面貼裝>放射狀引腳>軸面平行引腳2.2元器件選擇要點封裝的選擇:管腳形式第12頁，共29頁，2022年，5月20日，14點15分，星期三SMT有利于可靠性的原因引線極短：降低了分布電感和電容，提高了抗干擾能力機械強度高：提高了電路抗振動和沖擊的能力裝配一致性好：成品率高，參數離散性小2.2元器件選擇要點封裝的選擇:表面貼裝第13頁，共29頁，2022年，5月20日，14點15分，星期三引線涂覆形式的選擇鍍金：環境適應性好，易焊性佳，成本高鍍錫：易焊性好，環境適應性一般，成本中等熱焊料浸漬涂覆：質量最差內部鈍化材料的選擇芯片表面涂覆有機涂層或有機薄膜：慎用芯片表面淀積有無機材料薄膜：可用內部氣氛真空封裝：抗輻照，對管殼密封性要求高惰性氣體封裝：易形成污染及電離氣體，有利于抵抗外界氣氛侵入2.2元器件選擇要點引線及鈍化材料的選擇第14頁，共29頁，2022年，5月20日，14點15分，星期三二極管與三極管慎用鍺管（工作溫度范圍小）慎用點接觸器件（機械強度差）VDMOS功率管優于雙極功率管（安全工作區大，無二次擊穿，功耗小，速度快）電壓、電流、功率留有足夠的余量集成穩壓器線性穩壓器>開關電源線性穩壓器帶輸出過流保護和芯片熱保護開關穩壓器不帶串聯調整管2.2元器件選擇要點晶體管與穩壓器的選擇第15頁，共29頁，2022年，5月20日，14點15分，星期三CMOS>NMOS>TTL能用低速的就不用高速的，高速器件只用在關鍵的地方能用集成度高的就不用集成度低的不同類型的同類電路（如CMOS和TTL邏輯電路）不宜混用，以防延遲時間不同造成干擾輸入抗干擾能力要強（帶施密特觸發器或線接收器）輸出驅動能力要強（帶緩沖器或線驅動器）MaskROM>EPROM>EEPROM>FlashROM2.2元器件選擇要點數字集成電路的選擇第16頁，共29頁，2022年，5月20日，14點15分，星期三上升/下降時間為1ns的理想60MHz方波的頻譜在滿足電路要求的前提下，采用盡可能低的時鐘頻率2.2元器件選擇要點時鐘頻率的選擇第17頁，共29頁，2022年，5月20日，14點15分，星期三電源與地的引腳較近多個電源及地線引腳輸出電壓波動性小電源瞬態電流低開關速率可控I/O端口與傳輸線匹配差動信號傳輸地線反射較低對ESD及其它干擾現象的抗擾性好輸入電容小輸入級驅動能力不超過實際應用的要求2.2元器件選擇要點電磁兼容性好的IC第18頁，共29頁，2022年，5月20日，14點15分，星期三

集成運算放大器差模與輸入極限電壓盡量高帶輸入、輸出、電源端保護電路轉換速率夠用即可數據采集電路優先選擇CMOS開關數據采集系統中應選“先斷后通”型，以防各信號源相互短路放大器增益控制則應選擇“先通后斷”型，以防運放瞬時短路帶輸入過載保護

采樣/保存電路信號變化速率較高：選孔徑時間較少的品種保存時間較長：選保持狀態漏電小的品種采樣頻率較高：選捕獲時間足夠小的品種精度要求較高：選電荷轉移足夠小的品種2.2元器件選擇要點模擬集成電路的選擇第19頁，共29頁，2022年，5月20日，14點15分，星期三

金屬膜RJ：環境溫度范圍寬（－55～＋125℃），噪聲小，精度高碳膜RT：環境溫度范圍小（<40℃），噪聲大，價格低金屬氧化膜RY：耐熱性、穩定性、機械性能好，在直流電壓和潮濕環境下工作易發生還原反應線繞RX；噪聲極低，溫度系數很小，體積較大，阻值做不大合成膜RH：溫度系數和精度一般，失效率比RJ低0.5個量級，比RT低1個量級被干擾性：碳膜>金屬膜>線繞干擾性：線繞>金屬膜>碳膜2.2元器件選擇要點電阻器的選擇第20頁，共29頁，2022年，5月20日，14點15分，星期三

失效率：滌綸<聚苯乙烯<玻璃釉<瓷片<密封紙介<金屬化紙介<固體鉭電解<液體鉭電解<鋁電解容量穩定性與低漏電：固體鉭電解>液體鉭電解>鋁電解帶負荷能力：無機介質>高分子有機介質>電解2.2元器件選擇要點電容器的選擇第21頁，共29頁，2022年，5月20日，14點15分，星期三瓷介電容器的選擇類型COG、NPOX7RY5V、Z5U溫度系數（額定工作范圍）～0<12%>70%容量隨工作電壓的變化（最大值）～030％70％介電常數（相對值）10～1002000～40005000～25000第22頁，共29頁，2022年，5月20日，14點15分，星期三定義極限參數器件使用時的工作條件及環境條件的最大允許值功能約束＋可靠性約束分類電流最大額定值：極限電流電壓最大額定值：擊穿電壓溫度最大額定值：最高允許結溫(塑料封裝125~150℃，金屬封裝150～200℃，化合物器件150～175℃），最低允許結溫（0～-55℃）功率最大額定值：取決于最高允許結溫和熱阻注意工作額定值與最大額定值之間應留有充分的余量用戶不要直接測試最大額定值多個參數不要同時接近最大額定值2.3元器件降額使用微電子器件的最大額定值第23頁，共29頁，2022年，5月20日，14點15分，星期三單穩態多諧振蕩器2.3元器件降額使用實例：最大額定值選用不當第24頁，共29頁，2022年，5月20日，14點15分，星期三原理工作溫度每上升10℃，器件的退化速率增加1倍使用功率降低到額定功率的1/2，器件失效率降低為額定失效率的1/4方法工作應力<額定應力線路設計（電降額）結構設計（熱降額）作用延長壽命提高抵抗過應力的安全余量2.3元器件降額使用微電子器件的降額使用第25頁，共29頁，2022年，5月20日，14點15分，星期三降額等級可靠性改善程度應用場合典型應用場合設備可維修性設計難度I級最大設備失效將導致人員傷亡或裝備與保障設施的嚴重破壞地面設備無法維修或不宜維修最大II級較大設備失效將導致裝備與保障設施的破壞航空設備維修費用較高較大III級中等設備失效不會導致人員傷亡或裝備與保障設施的破壞宇航及導彈系統可迅速、經濟地維修較小2.3元器件降額使用降額應合理(1)第26頁，共29頁，2022年，5月20日，14點15分，星期三

合理選擇降額因子降額因子一般為0.7-0.8，不宜<0.5

降額過度的后果增加了整機的成本、體積和重量增加了設計難度減少了電路的動態范圍引入新的失效機理降額過度的實例功率雙極晶體管：電流降額過度使hFE顯著下降塑料封裝器件：功率降額過度使濕氣的影響上升電子管：燈絲電壓降額過度使陰極表面雜質吸附嚴重遵循標準

GJB/Z35《元器件降額準則》2.3元器件降額使用