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嘉峪檢測網 2020-06-18 10:24
可靠性預計對于評價產品的可靠性水平及預防、發現、和糾正產品設計、制造和使用過程中可能出現的缺陷具有重要作用，在產品設計、零部件選擇和使用、產品維修等環節占有重要地位。
元器件的可靠性預計是對元器件在規定的工作環境及功能條件下的可靠性水平評估。
可靠性預計始于上世紀50年代，由于早期的科學技術發展程度不高，以美國國防部1957年推出的MIL-HDBK-217《電子設備可靠性預計手冊》的傳統可靠性預計方法為代表，在工程領域迅速廣泛并廣泛使用。
MIL-HDBK-217手冊也從A版歷經7次更新，目前為MIL-HDBK-217 F版。隨著MIL-HDBK-217手冊的更新，其他基于數理統計思想的手冊式可靠性預計方法也陸續發布，包括217-PLUS，Telcordia（2001），PRISM（Denson，1999）以及FIDES（2004）。
我國從70年代開始研究美國的可靠性預計理論模型，并于1987年推出了第一版GJB299《電子設備可靠性預計手冊》，目前已經更新到GJB/Z 299D《電子設備可靠性預計手冊》。
GJB/Z 299《電子設備可靠性預計手冊》主要是針對工作狀態下的電子設備和系統的可靠性預計提供了基本的數據和統一的方法，手冊中提供的數據與方法亦可用于電子設備與系統的可靠性評價及有關相似設計的比較。其中元器件應力分析法，適用于電子設備和系統的電路設計與實際硬件的設計后期，已具備了詳細的元器件清單，并進行了元器件的應力分析和設計，此時可利用本手冊提供的數據和方法對電子設備和系統進行可靠性預計；元器件計數法適用于設備與系統的設計初期及合同階段。
針對電子設備在非工作狀態的可靠性預計，主要是依據GJB/Z 108《電子設備非工作狀態可靠性預計手冊》進行。該手冊為電子設備和系統的非工作狀態可靠性預計提供了基本的數據和方法。
GJB/Z 299C《電子設備可靠性預計手冊》
GJB/Z 299C-2006 《電子設備可靠性預計手冊》以及 GJB/Z 108A-2006 《電子設備非工作狀態可靠性預計手冊》, 于2007年 01月01日正式實施，與1998年發布的GJB/Z 299B及GJB/Z108相比, 其主要修訂內容如下:
a) 環境類別的擴展: 增加了直升機環境和導彈飛行的環境類別和環境系數，環境類別由GJB/Z 299B-1998的17類環境增加為19類環境。
b) 更新了質量等級表中引用的生產執行標準，并調整了部分元器件類別的質量系數。更新了各類元器件通用失效率表。
c) 調整了各類別元器件的基本失效率水平及π系數值:，更新了T-S曲線圖，使之能更好地反映電子元器件當前可靠性水平。
d) 適應裝備發展, 增加了關鍵元器件可靠性預計模型，給出了壓電陀螺、GaAs MMIC、光纖連接器的失效率預計模型；增加了PGA、BGA、LCC等新型封裝形式的封裝系數值。
e) 擴展了微電路、大功率微波雙極型晶體管和電子管的預計范圍: 數字電路從原3000門擴展至5000000門; 模擬電路從原1000個晶體管擴展到5000個晶體管; 存儲器從原262144位擴展至67108864位; 微處理器將復雜度擴展至220000 000個晶體管; 大功率微波雙極型晶體管的工作頻率從原5GHz擴展至10GHz, 輸出功率從原400W擴展至600W; 連續波速調管的頻率從原8GHz擴展至20GHz, 功率從原100kW擴展至200kW; 脈沖速調管的頻率從原6GHz擴展至20GHz,功率從原30MW擴展至100MW; 行波管的頻率從原18GHz擴展至40GHz,功率從原40kW擴展至90kW;脈沖磁控管的頻率從原100GHz擴展至110 GHz, 功率從5MW擴展至6MW。
f) 增加片式元件及SMT互連等多類新型元器件的預計模型或參數: 主要包括FLASH、FIFO、片式膜電阻器、光敏電阻器、3類瓷介電容器、電容網絡、片式線 圈和電感器、激光器、振蕩器、SMT互連、紅外發光二極管、光電倍增管、觸發管、正交場放大管、濕簧繼電器、風速繼電器、定向耦合器、溫敏元件、陶瓷共鳴器、斷路器、光纖激光模塊、光纖發光二極管模塊、光纖探 測器模塊、光纖耦合器、波分復用器、光電濾波器、仿真負載、仿真終端等多類元器件的預計模型或參數。
g) 修改和完善了部分元器件的失效率預計模型:主要包括了混合集成電路、行波管、線繞電阻器、功率非線繞電阻器、熱敏電阻器、薄膜電容器、1類瓷介電容器、2類瓷介電容器、固體鉭電解電容器、鋁電解電 容器、繼電器、連接器、旋轉電機、磁性器件等部分元器件的可靠性預計模型和系數。
h) 豐富和細化了元器件失效模式及其頻數比: GJB/Z 299C將原分散于各章節中的各類元器件失效模式及其頻數比匯集成一獨立章節,失效模式從原來的33類產品 108種失效模式增補和細分至108類產品442種失效模式, 為開展設備可靠性設計和故障模式、影響及危害性分析提供更多的信息支持。
i) 增加了附錄A “采用進口元器件的電子設備可靠性預計 (資料性附錄)”。
GJB/Z 299D《電子設備可靠性預計手冊》
GJB/Z 299D 目前還沒有正式發布，據相關文獻顯示標準送審稿于2016年9月通過了技術基礎管理中心組織的審查，在完成報批程序后即可正式發布。
修訂后的GJB/Z 299D把GJB/Z299C-2006 和 GJB/Z 108A-2006《電子設備非工作狀態可靠性預計手冊》兩個標準進行了合并，從而滿足新型元器件對可靠性預計適用性、覆蓋面、實用性和準確性等方面的需求。其主要修訂內容如下：
a）將原僅適用于工作狀態可靠性預計的指導性技術文件，通過增加資料性附錄調整為適用于全壽命狀態的可靠性預計指導性技術文件，同時給出了裝備對國產電子元器件工作、非工作狀態，以及進口電子元器件的可靠性預計模型和方法；
b）細化了可靠性預計質量等級的劃分，更新了可靠性預計質量等級引用的生產執行標準，并適當地調整了部分元器件類別的質量系數；調整了各類別元器件的基本失效率數值和π系數值，更新了T-S曲線圖；更新了各類別元器件的通用失效率；
c）增加了箔式電阻器、非線繞精密電位器、氧化鈮電解電容器、雪崩二極管、功率晶體管、達林頓晶體管、GaN微波集成電路、GaN微波場效應晶體管、激光二極管、光電晶體管探測器和砷化鎵太陽能電池等30類元器件的可靠性預計模型或參數；
d）擴展了微電路和行波管的預計范圍；給出了“電子元器件全壽命狀態的可靠性預計”、“電子元器件非工作狀態可靠性預計”、“采用進口電子元器件的電子設備可靠性預計”、“基于失效物理的電子設備可靠性預計方法”、“電子元器件失效模式及頻數比”和“工作失效率計算示例”等相關附錄。
e）刪除了合成電阻器、3類瓷介電容器、玻璃釉電容器、功率線繞電位器、微波鍺檢波和微波鍺混頻二極管的可靠性預計模型；
f）修改和完善了片式膜電阻、電連接器、繼電器、電感器、變壓器、振蕩器、普通二極管、雙極型晶體管、硅場效應晶體管、微電路、光電子器件、激光器和光纖連接器的預計模型或系數；
不過，隨著電子產品設計技術的高速發展，基于數理統計思想的手冊/標準式可靠性預計數據更新速度嚴重滯后于產品更新速度，因而在可靠性預計過程中暴露出了諸如預計結果錯誤等很多缺陷。很多大的電子器件廠商早已放棄使用手冊式可靠性預計方法，逐漸轉向了一種更為科學的可靠性預計理論，即基于失效物理的可靠性預計理論的研究。從GJB/Z 299D《電子設備可靠性預計手冊》增加“基于失效物理的電子設備可靠性預計方法”規范性附錄，似乎也意識到了這一點。
資料參考：
[1] GJB/Z 299C-2006 《電子設備可靠性預計手冊》
[2] GJB/Z 108A-2006 《電子設備非工作狀態可靠性預計手冊》
[3]于迪.首個基于國產元器件的國家標準《電子設備可靠性預計模型及數據手冊》通過標準審查[J].電子產品可靠性與環境試驗,2017,35(02):38.
來源：技術游俠
