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半導(dǎo)體集成電路選用的質(zhì)量與可靠性

嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2020-03-17 16:05

為了保證產(chǎn)品的可靠性，最基本的方法就是要選擇固有可靠性高的元器件。元器件的固有可靠性一般與質(zhì)量、可靠性等級(jí)密切相關(guān)，另外也與生產(chǎn)廠商的信譽(yù)、技術(shù)的成熟程度及元器件的使用歷史等相關(guān)。本文重點(diǎn)介紹在軍事領(lǐng)域，半導(dǎo)體集成電路質(zhì)量等級(jí)是如何選擇的，以及選用的可靠性要求。

半導(dǎo)體集成電路包括半導(dǎo)體單片集成電路（數(shù)字電路、模擬電路、微處理器、存儲(chǔ)器）和混合集成電路。

半導(dǎo)體集成電路質(zhì)量等級(jí)選擇

1、國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體單片集成電路質(zhì)量等級(jí)與質(zhì)量系數(shù)和質(zhì)量保證等級(jí)

質(zhì)量等級(jí)、質(zhì)量系數(shù)和質(zhì)量保證等級(jí)列出表1。表中質(zhì)量系數(shù)是指不同質(zhì)量等級(jí)對(duì)元器件工作失效率影響的調(diào)整系數(shù)。在設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)中計(jì)算元器件工作失效率時(shí)使用，質(zhì)量系數(shù)越小，元器件工作失效率越低。

表1 半導(dǎo)體單片集成電路質(zhì)量等級(jí)與質(zhì)量系數(shù)π_Q和質(zhì)量保證等級(jí)

質(zhì)量等級(jí)		質(zhì)量要求說(shuō)明	質(zhì)量要求補(bǔ)充說(shuō)明	πQ	相應(yīng)的質(zhì)量保證等級(jí)
A	A1	符號(hào)GJB597A列入質(zhì)量認(rèn)證合格產(chǎn)品目錄的S級(jí)產(chǎn)品	—		S
	A2	符合GJB597A列入質(zhì)量認(rèn)證合格產(chǎn)品目錄的B級(jí)產(chǎn)品	—	0.10	B
	A3	符合GJB597A列入質(zhì)量認(rèn)證合格產(chǎn)品目錄的B1級(jí)產(chǎn)品	—	0.14	B1
	A4	符合GB4589.1的III類產(chǎn)品，或經(jīng)中國(guó)電子元器件質(zhì)量認(rèn)證委員會(huì)認(rèn)證合格的II類產(chǎn)品	按QZJ840614~840615“七專”技術(shù)條件組織生產(chǎn)的I、IA類產(chǎn)品；符合SJ331的I、IA類產(chǎn)品	0.25	G（QZJ840614-15）七專
B	B1	按GJB597A的篩選要求進(jìn)行篩選的B2質(zhì)量等級(jí)產(chǎn)品；符合GB4589.1的II類產(chǎn)品	按“七九O五”七專質(zhì)量控制技術(shù)協(xié)議組織生產(chǎn)的產(chǎn)品；符合SJ331的II類產(chǎn)品	0.50	G（七九○五）七專
B	B2	符合GB4589.1的I類產(chǎn)品	符合SJ331的III類產(chǎn)品	1.0
C	C1	—	符合SJ331的IV類產(chǎn)品	4.0
C	C2	低檔產(chǎn)品		14

2、國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體混合集成電路質(zhì)量等級(jí)與質(zhì)量系數(shù)和質(zhì)量保證等級(jí)

質(zhì)量等級(jí)及質(zhì)量系數(shù)和質(zhì)量保證等級(jí)見(jiàn)表2，國(guó)產(chǎn)混合集成電路質(zhì)量等級(jí)A1、A2、A3質(zhì)量等級(jí)暫無(wú)質(zhì)量系數(shù)。

表2 混合集成電路質(zhì)量等級(jí)與質(zhì)量系數(shù)π_Q和質(zhì)量保證等級(jí)

質(zhì)量等級(jí)		質(zhì)量要求說(shuō)明	質(zhì)量要求補(bǔ)充說(shuō)明	πQ	相應(yīng)的質(zhì)量保證等級(jí)
A	A1	符合GJB2438列入鑒定合格制廠一覽表的K級(jí)產(chǎn)品	—	—	K
	A2	符合GJB2438列入鑒定合格制廠一覽表的H級(jí)產(chǎn)品	—	—	H
	A3	符合GJB2438列入鑒定合格制造廠一覽表的H1級(jí)產(chǎn)品	—	—	H1
	A4	符合GB8976和GB11498質(zhì)量評(píng)定水平為K級(jí)的產(chǎn)品	按QZJ840616混合集成電路“七專”技術(shù)條件組織生產(chǎn)的產(chǎn)品	0.25	G （QZJ840616）七專
B	B1	符合GB8976和GB11498質(zhì)量評(píng)定水平為L(zhǎng)級(jí)的產(chǎn)品	按“七九O五”七專質(zhì)量控制技術(shù)協(xié)議組織生產(chǎn)的產(chǎn)品；符合SJ820的產(chǎn)品	0.50	G （七九○五）七專
B	B2	符合GB8976和GB11498質(zhì)量評(píng)定水平為M級(jí)的產(chǎn)品	—	1.0
C		低檔產(chǎn)品		14

3、國(guó)外（美國(guó)）半導(dǎo)體集成電路質(zhì)量等級(jí)與質(zhì)量系數(shù)

美國(guó)半導(dǎo)體集成電路的質(zhì)量等級(jí)與質(zhì)量系數(shù)表（見(jiàn)表3），它包括了半導(dǎo)體單片集成電路和混合集成電路。

美國(guó)半導(dǎo)體集成電路質(zhì)量等級(jí)從高到低為S（宇航級(jí)）、B（軍級(jí)）、B-1（準(zhǔn)軍級(jí)）。

表3 美國(guó)半導(dǎo)體集成電路質(zhì)量等級(jí)與質(zhì)量系數(shù)π_Q

質(zhì)量等級(jí)	說(shuō) 明	質(zhì)量系數(shù)πQ
S	1.完全按照MIL-M-38510的S類要求采購(gòu)的 2.完全按照MIL-I-38535及其附錄B（U類）采購(gòu) 3.混合電路按照MIL-H-38534的S類要求（質(zhì)量等級(jí)K）采購(gòu)	0.25
B	1.完全按照MIL-M-38510的B類要求采購(gòu)的 2.完全按照MIL-I-38535（Q類）采購(gòu) 3.混合電路按照MIL-H-38534的B類要求（質(zhì)量等級(jí)H）采購(gòu)	1.0
B-1	完全符合MIL-STD-883的1.2.1條的所有要求并根據(jù)MIL圖樣、DESC圖樣或其他政府批準(zhǔn)的文件采購(gòu)（不包括混合電路）。	2.0

4、質(zhì)量等級(jí)的選擇

（1）國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體集成電路的選擇

航空航天產(chǎn)品應(yīng)選B₁及B₁以上質(zhì)量等級(jí)；兵器、艦船產(chǎn)品應(yīng)選B₂及B₂以上質(zhì)量等級(jí)。

（2）國(guó)外（美國(guó)）半導(dǎo)體集成電路的選擇與控制

應(yīng)選擇B-1及B-1以上質(zhì)量等級(jí)。

（3）裝備的地面保障設(shè)備所選的元器件質(zhì)量等級(jí)，根據(jù)需要可以低于上述質(zhì)量等級(jí)或與上述要求相同。

半導(dǎo)體集成電路選用的可靠性要求

1、一般要求

(a) 半導(dǎo)體集成電路選擇時(shí)應(yīng)考慮降額使用，半導(dǎo)體集成電路器件種類繁多，其降額要求要按具體規(guī)定執(zhí)行（可參閱本公眾號(hào)之前發(fā)文）；

(b) 熱是半導(dǎo)體集成電路引起失效的主要因素之一，因此周圍最高環(huán)境溫度應(yīng)低于器件規(guī)范規(guī)定的環(huán)境溫度；

2、詳細(xì)要求

(a) 對(duì)航天、航空產(chǎn)品選應(yīng)擇54系列數(shù)字集成電路，不應(yīng)選74系列；

(b) 國(guó)外的塑料封裝器件不能用作關(guān)鍵或重要場(chǎng)合，一般不采用塑封器件；

(d) 集成電路內(nèi)元器件密集程度很高，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、選用時(shí)功耗、輸入輸出電壓和電流不應(yīng)超過(guò)額定值；

(e) 集成電路MOS器件一般電流負(fù)載能力較低，并且容抗性負(fù)載會(huì)對(duì)器件工作速度造成較大影響；

(f) 模擬集成電路的運(yùn)算放大器有多種型號(hào)，通用的、低功耗的、高精高的、高輸入阻抗的、低嗓聲的、高速的和寬帶的等，應(yīng)選擇適用的器件以滿足可靠使用要求；

(g) 選用集電穩(wěn)壓器，其內(nèi)部最好有過(guò)熱、過(guò)流保護(hù)電路；

(h) 超大規(guī)模集成電路的選擇應(yīng)考慮其測(cè)試和篩選問(wèn)題，否則影響使用可靠性。

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半導(dǎo)體集成電路選用的質(zhì)量與可靠性

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