DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2018.09.013
2018 NO.09Science and Technology Innovation Herald科技创新导报航天电子元器件可靠性设计与分析
王玉珍 康志远
(北京航天试验技术研究所 北京 100074)
①
摘 要：电子元器件作为航天产品基础组成部分，其质量与可靠性是影响航天产品研发成败的重要因素之一。提高航天 型号产品可靠性，必须提高电子元器件的可靠性。本文概述了国内外电子元器件可靠性的研究进程，同时对电子元器件的固有可靠性设计和使用可靠性设计进行分析并提出措施，进一步提高电子元器件的可靠性，从根本上保证今后航天型号产品的高可靠性。
关键词：航天型号产品 电元器件 可靠性
中图分类号：TN60 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)03(c)-0013-02Abstract： As the basic component of aerospace products, the quality and reliability of electronic components are one of the important factors that affect the success or failure of aerospace products. It is necessary to improve the reliability of the electronic components to improve the reliability of the aerospace model products.
This paper summarizes the research process of the reliability of electronic components at home and abroad, analyses the inherent reliability design and operational reliability design, then the measures are brought forward, to further improve the reliability of electronic components, fundamentally guarantee the high reliability of the future aerospace model products.
Key Words： Aerospace model products; Electronic components; Reliability
可靠性是指定时间内，任何产品在指定条件下，完成指定功能的能力，直接反映产品质量的好坏。从20世纪50年代初期开始，定量的可靠性被广泛应用，引起行业相关人员的关注，形成一门专门研究可靠性的新学科。
近年来，在竞争日益激烈的环境中，国家大力发展航天事业，研究覆盖各种型号航天产品。航天科技技术的发展体现了一个国家的综合实力，关系到国家战略和形象，航天型号产品的质量也就显得尤为重要。电子元器件作为组成航天产品的基础器件，其质量与可靠性，是影响航天产品研发成败的重要因素之一。
20世纪90年代，航天系统对20多个型号在研制试验中暴露出来的3000多个问题进行分析，电子元器件方面比例高达26％。可见，提高航天型号产品可靠性，必须提高电子元器件的可靠性，因此，有必要进行航天电子元器件可靠性设计与分析。
模的试验, 统计元器件的失效率等，对集成电路可靠性的发展具有深远意义[1]。
1980年，第一个可靠性及维修性指令5000.40《可靠性及维修性》在美国颁发。美国空军于1985年推行了可靠性及维修性2000年行动计划(R&M2000)。迅猛发展的集成电路，带动了电子元器件可靠性研究进入新阶段。
20世纪80年代以后，美国航天和军工业开始制定电子元器件的军用技术标准、编写电子元器件优选目录、并对采购军用电子元器件规范化，对电子元器件的质量和可靠性提供保障。
美国宇航局(NASA)建立了研究电子元器件可靠性的试验室，包括研究失效分析技术等有关可靠性技术，对航天产品电子元器件的质量与可靠性严格把关。
美国行业标准协会于1998年出台两项工业标准IEEE 1332“电子系统和设备研制和生产用标准可靠性大纲”和SAEJA1000“可靠性大纲标准”，这两个标准明确包括3个目标：(1)理解客户的要求；(2)满足客户的要求；(3)使客户确信其要求已被满足。但是，这两个标准基本没有说明通过哪条标准去完成上面所列目标[2]。
2005年，DoD在IEEE 1332和SAE JA1000目标的基础上，出版了可靠性、可用性和维修性(RAM)指南，该指南添
1 国内外电子元器件可靠性研究情况
1.1 国外电子元器件可靠性研究情况
第二次世界大战，美国着力于研究可靠性。民兵导弹
和阿波罗计划推动了可靠性工作的发展。1985年美国开始对民兵导弹进行研究，整个研究进行了12年。该计划采用传统的失效率法、失效模式法等方法对元器件进行大规
①作者简介：王玉珍(1990—),女，汉族，陕西渭南人，硕士，助理工程师，研究方向:硬件电路设计。 康志远(1971—),男，汉族，北京人，大专，工程师，研究方向:硬件电路设计。
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件被损坏，或者使用了可靠性不过关的元器件。因此，提出下面几条措施来提高电子元器件的使用可靠性。
(1)元器件应考虑特殊环境适应能力，严格按照航天科技集团公司发布的《航天型号电子元器件选用目录》选用，集团公司应该及时对该目录进行更新。
(2)航天产品各元器件配合使用设计时，应考虑到线路可靠性设计、版图可靠性设计、工艺可靠性设计、封装结构可靠性设计以及可靠性评价电路设计等。
(3)元器件采购应“保证质量，控制进度，节省经费，尽量集中”的方针[6]。
(4)元器件管理必须明确元器件的贮存条件，完善元器件发放管理制度，对失效元器件的管理进行特殊说明。
加了属于外场可靠性的目标，虽然充分的指导了4个目标，
但是仍没有说明通过哪条标准去完成4个目标。
2008年8月1日，美国信息技术协会(ITAA)发布了GEIA-STD-0009可靠性标准，该标准用于国防系统和设备研制与生产，核心是一个与系统工程紧密结合的可靠性工程和增长过程。
1.2 国内电子元器件可靠性研究情况
20世纪70年代，航天部门率先提议严格电子元器件筛选。1978年，鉴于型号任务的需要，航天工业部编制了《电子元器件优选手册》。1993年，由于通信卫星工程及武器型号研制的需要，航天工业总公司编制了《电子元器件选用目录》。1997年，根据载人航天工程和型号任务的需要，航天工业总公司编制了新版的《电子元器件选用目录》[3]。
2000年1月6日，中国航天科技集团公司元器件可靠性专家组在北京召开成立大会。该专家组的成立，促进了元器件可靠性的发展，对今后元器件的高可靠性具有深远意义。为了编制新的适合当前型号任务需要的电子元器件选用目录，通过调研各院和生产单位，收集并分析大量资料和手册，于2003年7月2日，航天科技集团公司发布《航天型号电子元器件选用目录》。在源头上将元器件的选用规范化落到实处，提高型号质量及可靠性。
3 结语
我国航天事业进入了一个新阶段，航天技术的快速发
展，对航天型号产品使用的元器件的可靠性提出更高的要求，元器件的可靠性直接影响着航天型号产品的质量及寿命，因此研究提高航天电子元器件质量与可靠性的技术途径和方法刻不容缓。将元器件质量与可靠性作为一个专业与总体、分系统和工艺同步进行，才能在保证我国航天型号产品的高质量与高可靠性。
2 电子元器件可靠性设计与分析
从20世纪50年代起，逐渐形成一门独立学科——可靠性工程。可靠性工程基于系统工程方法，采用数学工具,包括概率论与数理统计等，定量分析产品可靠性问题；使用失效分析法和逻辑推理研究产品故障，剖析薄弱环节，找出能够提高可靠性的方法，同时归纳经济等各方面的利弊，得到满意的产品的可靠性[4]。
可靠性技术以失效物理和概率统计作为理论基础，该技术除了在系统可靠性领域得到了广泛应用，在元器件可靠性领域也发挥着重要作用。元器件可靠性领域分为元
[5]
器件固有可靠性和使用可靠性。2.1 电子元器件固有可靠性
电子元器件固有可靠性重点研究的是控制在设计和研制元器件过程中会对可靠性造成影响的因素。固有可靠性主要取决于元器件自身的设计、材料、工艺、生产等方面，因此，提出下面几条措施来提高电子元器件的固有可靠性。
(1)对元器件自身设计及材料选择上，要充分考虑所应用的航天型号产品的特性，例如:耐高温、耐压等。
(2)落实原材料定点和质量保证。(3)在工艺方法的选择上应考虑，当时间和内外环境条件发生变化时，失效机理与选择的工艺方法产生的变化。
(4)选择高可靠生产线(包括环境的洁净度等)，生产线上工作人员应受过专门培训和考核。2.2 电子元器件使用可靠性
电子元器件使用可靠性重点研究的是电子系统中电子元器件的选用，配合和管理等，从而防止和控制可靠元器
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参考文献
[1] 沈剑波.电子元器件可靠性技术在发展航天中的重要作
用[J]. 导弹与航天运载技术,1999(5):55-62.
[2] 张宝珍.GEIA-STD-0009,美国发布新的可靠性标准[S/OL].http://www. kekaoxing.com/ news/GEIA-STD-0009.html,2009.
[3] 余斌.航天电子元器件质量保证体系研究[D].国防科学技术大学,2009.
[4] 宋保维,王晓娟.系统可靠性设计与分析[M].西安:西北工业大学出版社,2000.
[5] 王蓬,张金彪.电子元器件的可靠性选择与应用控制规范[J].电子测试,2016(9):118-119.
[6] 朱文冰.航天产品电子元器件的可靠性控制[J].信息化研究,2006,32(3):11-13.
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