军用电子元器件选用及选用准则研究

原创： 老黄说证--陈瑜轩，宋 亮

电子产品广泛应用于工业、农业、交通、冶金、电力等国民经济各个部门各个行业，以及国防和人民日常生活。没有电子产品，国民经济的各个部门就无法正常运转，就没有强大的现代化国防和人们正在享受的现代物质文明。军用电子产品的质量和寿命取决于产品设计、研制生产和试验全过程的质量，而电子元器件的质量又是整个产品质量的基础。确保元器件质量可靠性首先就是要选用合适的电子元器件，因此对军用电子元器件选用及选用标准进行研究就显得十分重要［1］。

1 军用元器件的选用及选用标准

 元器件选用需满足设计可靠性要求和系统可靠性需要。要保证元器件的使用可靠性，首先要求正确选择元器件。元器件的正确选择，是保证元器件使用可靠性的“源头”。

1． 1 元器件选择原则

① 需要按照配套型号要求优先选择优选目录中的品种。

② 最大限度地优选压缩元器件品种和供货单位，这样有利于加强管理、保证质量。

③ 尽可能地选择通过认证的元器件品种( 型号、规格) 和供货单位。

④ 还需特别注意优先选择国产元器件。武器型号产品所用的元器件有很高的可靠性要求，为了不受制于人，应尽可能的立足于国内。但是由于国产元器件的品种及质量还不能完全满足型号技术的发展，或者因为国产元器件性能价格比较低，所以在武器型号产品中还采用了一定数量的进口元器件。目前为了提高型号的国产化率，在质量和到货进度有保证、性能价格比相近的前提下，应优先选择国产元器件。

⑤ 优先选择工艺成熟有成功经历的元器件。武器型号产品上应优先选择工艺成熟、已经在型号上成功使用的、工艺先进的元器件，尽量避免使用新研制( 新品) 元器件。当必须使用新品元器件时，应经过严格的考核，并按照武器型号质量控制的规范或者采购文件的要求，鉴定合格的元器件，方能用于武器产品的正样或试样。

⑥ 选择先进的元器件取代陈旧的元器件。大多数武器产品均是在继承以前成功产品发展起来的，研制成功型号产品上采用了一部分比较陈旧的元器件，随着元器件制造技术的不断进步，已经有新型的元器件可以替代这些陈旧的元器件。例如，以前设计中经常选择的锗二极管由于其正向压降低，所以有些设计人员还坚持要用于新产品的设计中。但是，锗二极管存在温度特性差、可靠性低等缺点，所以在选择正向压低的二极管时，可以选择肖特基二极管。

1． 2 元器件选用标准

 为了保证元器件的质量，我国参考美军标结合实际情况制定了一系列的元器件标准。在 70 年代末制定的“七专”7905 技术协议和 80 年代制定的 8406 技术条件( 以下统称为“七专”条件) ，已经具备了军用元器件标准的雏型，目前按“七专”条件或者加严条件控制生产的元器件仍然是武器型号使用的主要品种［3］。由于“七专”条件其局限性，未形成体系，无法与国际元器件的选用目录或者优选目录对应，因此对标准的基本内容及贯标情况的了解将有助于正确选择和应用元器件。80 年代末开始，我国标准化部门参照美国军用标准( MIL) 体系建立了 GJB 体系，90 年代中期开始进行全面推广实施，2000 年后开始逐步走入应用领域［4］。

 目前国产元器件的质量水平从低到高的顺序: 普军品、( 七专) 7905、( 七专) 8406、( 七专加严) 8406、补充技 术 协 议、国 军 标 ( GJB) 。GJB 参 照 了 美 军 标( MIL) ，其质量等级的分类比较复杂，器件分为 3 ～ 4个质量等级，见表 1，元件分为有可靠性指标的和无可靠性指标的两类［5］。

 进口元器件的质量水平从低到高的顺序: 商用、工业级、汽车 级、军 温 工 业 级、普 军( 883、M 等) 、美 军标［6］，见表 2。

2 MIL-PＲF-38535 规范定义的产品( 质量) 等级

 单片微电路适用 MIL-PＲF-38535 规范，MIL-PＲF-38535 规范规定的产品( 质量) 等级按由高到低分为:宇航级( V 级、S 级) 、军级( Q 级、B 级、N 级) 、M 级，规范同时还定义了另一个等级 T 级。

具体定义如下:

 V 级: 是 MIL-PＲF-38535 定义的宇航级。完全满足 MIL-PＲF-38535 规范 Q 级的要求，同时执行并通过MIL-PＲF-38535 规范附录 B“航天应用”的产品，其产品( 质量) 保证等级为 V 级。

 S 级: 是 MIL-PＲF-38535 为继承 QPL-38510 中 S级产品而定义的宇航级，完全满足 MIL-PＲF-38535 规范 Q 级的要求，执行并通过 MIL-PＲF-38535 规范附录

 B“航天应用”的产品，其产品( 质量) 保证等级为 S 级。

 Q 级: 是 MIL-PＲF-38535 定义的标准军用等级。通过 MIL-PＲF-38535 规范认证并列入 QML-38535 的生产厂商在其认证生产线上进行生产，执行并通过MIL-PＲF-38535 所有适用要求，包括鉴定检验、筛选、TCI 和 QCL 的气密封装产品，定义其产品( 质量) 保证等级为 Q 级。

 B 级: 是 MIL-PＲF-38535 为了继承 QPL-38510 中B 级产品而定义的标准军用等级。原 QPL-38510 产品，重新采用 MIL-PＲF-38535 规范适用要求及附录 A“B 级和 S 级要求”的适用要求进行考核并合格的产品，其产品( 质量) 保证等级称为 B 级

 N 级: 是 MIL-PＲF-38535 定义的塑封微电路标准军用 等 级。通 过 MIL-PＲF-38535 规范认证并列入QML-38535 的生产厂商在其认证生产线上进行生产，执行并通过 MIL-PＲF-38535 所有适用要求，包括鉴定检验、筛选、TCI 和 QCL 的塑封为电路产品，定义其产品( 质量) 保证等级为 N 级。

 M 级: 完全符合下列所有条件的产品质量保证等级称为 M 级。生产线经过认证( 也可以不是 QPL 厂或线) ，符合 M 级器件制造品要求的生产线列入 MILHDBK-103; 列入 SMD 的非 JAN 产品; 符合 MIL-STD-883 中 1． 2． 1 条的规定要求( 生产和检验不需要监控) ; 执行并通过 MIL-PＲF-38535 规范附录“B 级和 S级”要求的所有适用要求。

 T 级: T 级产品的质量和可靠性水平基于其他等级中( Q、V、M) 的一种，但是又存在与相应等级要求例外的地方。用于定义用户有特殊使用要求的军用单片集成电路。产品( 质量) 保证等级称为 T 级的产品应该至少符合下列要求: 在 QML 生产厂商的 QML 生产线上进行生产的器件; 工艺流程充分考虑使用方要求并经过使用方的审查和认可; 除非经 NASA 工程局书面批准，T级器件不得应用于载人、卫星和火箭工程［7］。

3 MIL-PＲF-38534 规范定义的产品( 质量) 等级

 混合微电路适用 MIL-PＲF-38534 规范，MIL-PＲF-38534 规范规定的产品( 质量) 等级按由高到低分为:宇航级( K 级) 、军级( H 级) 、G 级、D 级，规范同时还定义了另外一个等级 E。

具体定义如下:

 K 级: 宇航级，具有最高质量和可靠性的产品( 质量) 保证等级，主要用于航天。

 H 级: 标准军用等级，应用于非航天高可靠性场合的其他军用场合。

 G 级: 低于标准军用等级 H 级，在 QML 生产线上按照 H 级的要求进行筛选和工艺过程控制而不需要经过权威机构的监控。G 级产品所要求的工作温度范围可缩减至 － 40 ℃ ～ 85 ℃。

 E 级: 用于定义有特殊要求的军用混合微电路。

 在 QML 生产厂或生产线生产，质量和可靠性水平基于其他等级( K、H、G) ，但又存在相应等级要求例外之处，这些不同的地方由用户提出并在产品的采购文档中单独说明。

 D 级: MIL-PＲF-38534 规范中的 D 级，是 QML 生产厂商自己指定的质量等级; 它在 QML 生产线生产，工作温度范围可缩减至 0 ℃ ～ 70 ℃，生产厂商可不做质量控制和筛选试验。

4 美军标微电路质量等级的分类情况

 QPL-38510 早已更新完全并入 QML-38535 中，但目前为止，QPL 和 QML 都是实际存在，两者的质量等级都常见到。虽然 QPL 和 QML 的思路不同，两者的质量等级在严格意义上不具有可比性，但由于数量较多，极易混淆，按照其性能定位可以考虑以下分类及分析说明。

第一档: QML /QPL 产品中的宇航级

 MIL-M-38510 规范的 S 级、MIL-M-38534 规范的 K级和 MIL-M-38535 规范的 V 级和 S 级。这些产品的生产执行严格的过程工艺控制，执行并通过 MIL-M-38535 规范或 MIL-M-385310 规范的所有使用要求( 包括鉴定检验、筛选、TCI 和 QCI) ，同时还执行相关的“航天应用”要求，其质量和可靠性具有足够的保证。

第二档: QML /QPL 产品中的标准军用等级

 MIL-M-38510 规范的 B 级、MIL-M-38534 规范的H 级和 MIL-M-38535 规范的 Q 级、S 级及 N 级。其中N 级专门定义军用塑封微电路，N 级产品按照 MIL-PＲF-38535 规范进行考核，进行所有适用试验，经考核合格后作为 N 级列入 QML-38535。

第三档: 准高可靠性产品

 MIL-M-38510 规范的 883 级、MIL-M-38534 规 范的 G 级和 MIL-M-38535 规范的 M 级。生产厂商自己按照严格的标准和规范进行生产和检验( 包括 100%筛选，这类产品没有经过军品鉴定认证) 的产品。

5 关于美军微电路相应质量等级的比较

 B 级 ( S 级) 与 Q 级 ( V 级) 的 比 较: MIL-PＲF-38535 规范下的宇航级为 V 级、军级为 Q 级、N 级，之所以又定义了 S 级和 B 级是为了对原 MIL-PＲF-38510体系下 QPL 产品的继承。MIL-PＲF-38510 规范体系下B 级( S 级) 与 Q 级( V 级) 由于认证考核的方法不同，虽然不能进行严格意义上的比较，但其应用定位相同，因此，可以近似地认为 B 级( S 级) 与 Q 级( V 级) 的质量和可靠性水平基本相同。

 883 级和 M 级的比较: MIL-PＲF-38510 规范的 883级和 MIL-PＲF-38535 规范的 M 级器件均没有经过军品( JAN) 认证，但它们都符合 MIL-STD-883 中 1． 2． 1节的要求。M 级的生产线需要认证( 可以不是 QML生产线) ，而 883 级不需要; M 级还要满足 MIL-PＲF-38535 规范附录“B 级和 S 级要求”的适用要求，因此，M 级的质量控制水平稍高于 883 级。部分 883 级产品经过 MIL-PＲF-38535 规范 M 级的重新考核并合格，则这类产品成为 MIL-PＲF-38535 规范体系的 M 级产品。883 级和 M 级的应用定位相同，它们的生产线均执行相对严格的质量控制，质量和可靠性水平相对较高，可以归为“准高可靠性产品”。这两种等级器件的生产厂商( 生产线) 可以不必经过 QML 认证，它们的具体型号也不用经过昂贵的军品认证，这使得它们的生产厂商范围扩大，成本降低，因此这两级器件是“性价比”较高的产品，在那些对期间质量和可靠性要求不太高的应用场合，这两种等级器件是比较好的选择。

 综上，883 级和 M 级产品的质量和可靠性水平均不如军级和宇航级产品有保证。

【国芯在线】累计发布 500+ 国产品牌， 40514 条进口型号的国产替代信息： https://www.chipsmate.com/index/substitute/index.html