国产元器件可靠性的保证技术

本文来源于可靠性技术交流

一、概述

电子产品是由许多电子元器件组成，而数台电子设备组成系统。系统和设备使用中一台元器件失效就可以造成整台设备或者是系统无法正常运行，尤其是对一些大型设备及系统来说这个问题有可能是致命的。随着科学技术的发展和进步，元器件国产化占比随之增高。然而国产元器件在工程应用中也暴露出诸多问题，特别是在元器件的质量问题及可靠性方面，电子元器件的可靠性是其最基础和核心的标准，对于电子设备产品质量有直接影响。因此，对国产元器件可靠性保证技术进行研究具有重要意义。

二、国产元器件的可靠性保证内容

对于国产元器件的可靠性保证内容而言，其往往包含以下内容：国家就元器件生产线、产品质量与其可靠性的对应认证以及评价；用户重点就元器件供应方做出评价，就产品做出评价与认定，就管理技术标准实施选择及其制定，重点就元器件的全过程进行管理和控制，具体包括选用采购、监制验收、到货检验、补充筛选、特殊试验、运输仓储以及信息管理等。

1、元器件本身质量和可靠性认证

元器件本身质量及可靠性认证主要是指元器件的设计与其生产环节，也有生产线的生产流程、制造技术、管理技术这些对元器件自身质量可靠性存在一些影响。国产元器件通过总装元器件认定委员会对生产线及产品认证和鉴定进行相关可靠性水平的认定工作。利用对产品、生产线实施认定，让它列入总装合格产品目录（QPL）/合格供应商名录。一般而言，元器件的采购规范与其采购技术条件中有对其质量和可靠性的相关要求。

2、元器件本身可靠性的保证措施

用户方能够利用监制验收、补充筛选、破坏性物理分析（DPA）等质量保证措施，对不合格的产品或者是存在质量缺陷的产品进行检验并剔除。我们要认清国产元器件无论是在设计、质量还是可靠性水平方面，都和国外发达国家元器件相关技术有所差距，因此，对国产元器件进行监制验收及补充筛选，和国外标准和条件相比要严格得多。比如，美国标准中无需下厂监制，然而国产元器件生产要利用监制验收、补充筛选等措施对元器件本身质量及可靠性水平进行判断。

3、元器件的使用可靠性

元器件在使用过程中有一个重要标准，就是元器件装机失效率，具体是指元器件使用可靠性的程度。用户可以利用元器件选用控制、静电防护、降额使用这些措施促进使用可靠性的提升。

三、国产元器件可靠性出现的若干问题

通常而言，国产元器件的整体工艺技术及其可靠性保证技术水平不断增强，但是和外国超级的技术对比，依然存在差距，通常表现在质量不牢固、技术不先进、管理不合理这些方面，有时也产生批次性问题。另外一些生产企业也出现设备硬件条件问题，直接限制产品质量的提高，具体而言包括部分设备落后、陈旧老化、设备能力有限、缺乏生产纪律、环境乱等问题。总体来说，元器件本身质量与可靠性问题出现的原因主要有如下两项：

1、生产厂

（1）没有可靠的基础工艺。大功率器件芯片烧结工艺这一层面；用户补充筛选中出现批次性质量问题，导致整批产品没有办法合理利用；

（2）外购零件没有高的工艺技术、质量控制不达标，常见的有外购管壳产生的质量问题、电路产生锈蚀的问题；

（3）生产过程控制不按照标准进行，导致数据参数不一致，比如一些元器件参数上说得过去，但是离散性不好；

（4）进行元器件技术状态控制的时候产生缺陷，生产的产品规格状态不符合用户的具体要求；

（5）元器件例行试验管理方面，一些试验的量级因为条件约束，最终满足不了对应的标准；

（6）包装运输问题，比如针对静电敏感元器件，没有配备静电防护包装及标识；

（7）元器件生产文件资料管理问题，主要有数据记录不达标、不完整。

2、元器件质量及可靠性保证

元器件的基础质量等级没有办法达到高等级元器件的质量标准，以上问题经常见到，依然需要用户补充进项目。大部分附加质量确保工作以后便能利用；多数种类的元器件质量等级、标准与外国先进水平相比还存在较大差距。例如：国内外基础水平的不同，当今航天用国产集成电路最高技术条件没有满足宇航级要求。为让航天型号应用的稳定可靠性增强，客户进行一系列保证工作，其中就包括元器件质量及可靠性保证工作，往往包含监制验收以及补充筛选这些过程，但是就宇航级元器件的要求来说还远远不够。一方面是设备条件有限，一些项目无法实施，比如晶片批接收检验、ESD试验、内部水汽含量检测等情况。

四、解决对策

1、加强设计师的责任心

可靠性保证技术的重视程度也说明对设计师的要求也随之提升，要加强设计师的责任心。具体而言，要做好以下两个方面：（1）设计师要熟悉和了解元器件，要对选用的元器件的特性、结构、质量等级、失效模式、极限应力、注意事项以及防护措施等了如指掌；（2）设计师要熟悉和了解使用环境，对元器件的应用情况有一定了解，比如元器件在使用过程中有可能遇到机电、热、辐射等环境，会对元器件的可靠性产生重要影响。

2、元器件的选用和使用方面

（1）元器件在型号方案的论证环节，要把元器件的选择进行详细分析和论证，对元器件的型号、种类、质量等级进行评审和确认；（2）元器件进行初步设计的时候，应实施应力-强度分析，还有实施失效模式分析；（3）元器件进行工程研制的时候，要实施瞬态分析、容差分析以及微环境分析，也要实施线路仿真，要定出极限状态。

3、促使元器件的可靠性保证技术水平的增强

（1）合理制定元器件的标准，主要有制定选用目录、超目录审批环节、采购规范流程、验收及补充筛选方法、评审办法、失效元器件分析；（2）落实责任制度，每一个单位、每一个型号都要对其使用可靠性负责，配备研究、试验以及分析的技术支撑单位；（3）总体部门要制作一致要求，监督其正常实施；（4）建立工作记录及失效历史数据系统。

4、总结经验、进行数据分析

最终就是总结经验、分析数据，要上报到所有部门，让其进行改进，以便促进可靠性保证技术水平的提高。

五、结语

总而言之，为了促进国产元器件的原本质量及可靠性保证技术水平的提高，要重视国产元器件的可靠性保证技术，加强设计师的责任心，从元器件的选用和使用方面着手，提高元器件的可靠性保证技术水平，并总结经验、分析数据，从而确保国产元器件可靠性保证技术水平的提升。

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