浅谈航天用元器件的可靠性要求

用于航天工程上的元器件能否在规定的条件下和规定的时间内，完成规定的任务，决定于元器件的固有可靠性和应用可靠性，前者主要由元器件承制单位在元器件设计、工艺、原材料的选用、生产过程控制等的质量控制所决定；后者则主要由元器件使用方对元器件进行选择、采购和使用等过程中的质量控制所决定。元器件失效分析的统计数据表明，由于固有缺陷导致元器件失效（本质失效）与选择、采购或使用不当造成的元器件失效（误用失效）几乎各占50%。因此，在提高元器件固有可靠性的同时，还必须提高元器件的应用可靠性。

固有可靠性要求

从20世纪70年代开始，我国国防工业领导部门就采取措施提高军用元器件的固有可靠性。70年代末期实施的“七专”（专人、专机、专料、专批、专检、专技、专卡）质量控制；80年代中期开始、90年代逐步实施的贯彻国家军用标准，都对提高国产军用元器件的固有可靠性起到积极的作用。进入新世纪开始，原国防科工委、原总装备部等部门，对航天元器件实施可靠性增长工程，主要对两种战略导弹工程用元器件通过技术攻关、设备改进等措施提高了元器件可靠性。后续又开展了第二期可靠性增长工程，扩大至航天器领域，更进一步提高了航天元器件的可靠性，但国产航天元器件的可靠性还不能完全满足我国航天工程的发展。根据有关统计数据表明：预计工作8年的长寿命卫星，所用元器件的工作失效率要求为-8至-9，某些要求长期储存的战略武器的非工作状态失效率要求优于-9，与目前国产元器件能够达到的可靠性水平相比，还差1到2个数量级。

元器件固有可靠性的提高主要由元器件承制单位在元器件的设计、材料选择和生产过程中的质量控制所决定。有关元器件固有质量的保证内容后续推送中将重点介绍。元器件的质量和可靠性可用元器件的质量等级表示，不同元器件的质量等级有不同的表示方式。国军标器件的质量等级一般用质量保证等级表示；有可靠性指标的元件以失效率等级表示；无可靠性指标元件质量等级一般称为军级。以执行国军标的元器件为例，主要元器件质量等级如下表。

序号	元器件类别	执行标准	质量等级（从低到高）
1	半导体分立器件	GJB33A-1997	质量保证等级：JP（普军级）、JT（特军级）、JCT（超特军级）、JY（宇航级）
2	半导体集成电路	GJB597A-1996	质量保证等级：B1级、B级、S级
3	混合集成电路	GJB2438A-1996	质量保证等级：D级、G级、H级、K级
4	有可靠性指标元件	相应通用规范	失效率等级：L（亚五级）、M（五级）、P（六级）、R（七级）、S（八级）
5	无可靠性指标元件	相应通用规范	质量等级：J（军级）

序号

元器件类别

执行标准

质量等级（从低到高）

半导体分立器件

GJB33A-1997

质量保证等级：JP（普军级）、JT（特军级）、JCT（超特军级）、JY（宇航级）

半导体集成电路

GJB597A-1996

质量保证等级：B1级、B级、S级

混合集成电路

GJB2438A-1996

质量保证等级：D级、G级、H级、K级

有可靠性指标元件

相应通用规范

失效率等级：L（亚五级）、M（五级）、P（六级）、R（七级）、S（八级）

无可靠性指标元件

相应通用规范

质量等级：J（军级）

应用可靠性要求

20世纪70年代国防军工部门主要将力量放在提高国产元器件固有质量上，当时元器件固有质量很低，元器件的失效大多数是由于元器件本身缺陷造成的本质失效，因此，掩盖了由于使用不当造成的误用失效。后来随着国产元器件固有质量的提高，如何保证元器件的应用可靠性就显得更为重要和迫切了，元器件应用质量保证的主要目的就在于提高元器件的应用可靠性，以保证固有质量有保证的元器件装在航天工程上其可靠性满足整机的要求。

元器件使用质量保证主要由元器件使用方在管理和技术方面采取措施，减少元器件的误用失效。2000年原国防科工委在全军工领域推广航天部门的经验，要求各元器件使用单位对元器件实行“统一选用、统一采购、统一监制与验收、统一筛选与复验、统一失效分析”的“五统一”管理，以及开展元器件破坏性物理分析（DPA）等工作，这都是提高元器件使用质量的有效管理措施。

在提高元器件应用可靠性方面采取的技术措施，包括选择控制、降额、热设计、防静电及防辐射等要求，目前我国已制定一系列指导元器件选择和应用的国家军用标准和军工行业标准，其中以航天部门最为系统和完善。部分标准如下表。

序号	标准号	标准名称
1	GJB/Z 27-1992	电子设备可靠性热设计手册
2	GJB/Z 35-1993	元器件降额准则
3	GJB/Z 105-1998	电子产品防静电放电控制手册
4	GJB/Z 123-1999	宇航用电子元器件有效储存期及超期复验指南
5	GJB/Z 299C-2006	电子设备可靠性预计手册
6	GJB/Z 546A-1996	电子元器件质量保证大纲

序号

标准号

标准名称

GJB/Z 27-1992

GJB/Z 35-1993

GJB/Z 105-1998

GJB/Z 123-1999

GJB/Z 299C-2006

GJB/Z 546A-1996

审核编辑：黄飞