摘 要：電子元器件是空空導(dǎo)彈的基本組成部分，在實(shí)現(xiàn)空空導(dǎo)彈戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)方面發(fā)揮了重要作用，但由于空空導(dǎo)彈工作平臺的特殊性，對電子元器件的可靠性提出了更高的要求，如何正確選擇和控制就顯得尤為重要。通過多年來空空導(dǎo)彈在使用過程中電子元器件出現(xiàn)的問題，提出如何選用和控制，對提高空空導(dǎo)彈可靠性水平具有重要指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：電子元器件；標(biāo)準(zhǔn)；可靠性；應(yīng)用驗證

中圖分類號：TP316 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2015）03-00-04

0 引 言

隨著國防建設(shè)對裝備戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)要求的升級，空空導(dǎo)彈等高精尖武器系統(tǒng)的戰(zhàn)技指標(biāo)也提高至接近國際先進(jìn)水平。相應(yīng)地，作為空空導(dǎo)彈的基礎(chǔ)單元，電子元器件在裝備研制中的作用也就日趨重要，一方面表現(xiàn)為系統(tǒng)研制采用的電子元器件品種多，數(shù)量大，另一方面則是電子元器件集成度的飛速提高，功能和性能參數(shù)日趨復(fù)雜精密。空空導(dǎo)彈由于工作平臺的特殊性，是由飛機(jī)攜帶，從飛機(jī)上發(fā)射，攻擊并摧毀空中目標(biāo)，其工作平臺和打擊目標(biāo)都處于高速運(yùn)動之中，且具有很強(qiáng)的攻防對抗性，所攻擊的種類繁多，目標(biāo)飛行速度高、飛行高度范圍寬、機(jī)動能力強(qiáng)。同時為便于載機(jī)攜帶，又要求空空導(dǎo)彈尺寸小質(zhì)量輕，因此，對其使用的電子元器件也提出了相應(yīng)的要求：小體積、重量輕、高可靠、大功率、集成化。飛行過程中溫度、氣壓、加速度劇烈變化，貯存期長，隨時使用，對元器件的要求也比較高。另外空空導(dǎo)彈是成敗型武器裝備，一個電子元器件有時就是一枚導(dǎo)彈，因為一個電子元器件的失效就可能導(dǎo)致發(fā)射任務(wù)的失敗，因此電子元器件的選擇和控制就尤為重要。

1 國產(chǎn)空空導(dǎo)彈電子元器件的選用控制

1.1 電子元器件的分類

電子元器件是指在電子線路或電子設(shè)備中執(zhí)行電子、電磁、機(jī)電和光電功能的基本單元，該基本單元可由一個或多個零件組成，通常不可拆解，電子元器件又分為器件和元件兩大類?？湛諏?dǎo)彈電子元器件則是指用于空空導(dǎo)彈武器裝備的電子元器件，目前空空導(dǎo)彈用電子元器件按性能分類見圖1。

1.2 電子元器件的標(biāo)準(zhǔn)

電子元器件標(biāo)準(zhǔn)，是指對評價或描述電子元器件產(chǎn)品可能涉及的技術(shù)或業(yè)務(wù)領(lǐng)域，在應(yīng)力、條件、試驗程序、方法以及技術(shù)性能、結(jié)構(gòu)或接口等方面，提供統(tǒng)一選擇要求的一類標(biāo)準(zhǔn)化文件?？湛諏?dǎo)彈電子元器件標(biāo)準(zhǔn)體系，是指空空導(dǎo)彈電子元器件標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范或其它標(biāo)準(zhǔn)文件按其內(nèi)在聯(lián)系形成的科學(xué)的有機(jī)整體，它是有效支持空空導(dǎo)彈用電子元器件研制、生產(chǎn)、管理、控制和應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化文件的總成。目前結(jié)合我國電子元器件的實(shí)際發(fā)展情況，空空導(dǎo)彈所采用的標(biāo)準(zhǔn)主要有國家軍用標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)軍用標(biāo)準(zhǔn)及七專產(chǎn)品。國家軍用標(biāo)準(zhǔn)是指對國防科學(xué)技術(shù)和軍事裝備發(fā)展有重大意義而必須在國防科研、生產(chǎn)、維修和使用活動中廣泛應(yīng)用并起主導(dǎo)作用。企業(yè)軍用標(biāo)準(zhǔn)是由企業(yè)批準(zhǔn)發(fā)布，在企業(yè)范圍內(nèi)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，是企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)、組織產(chǎn)品生產(chǎn)和經(jīng)營活動的依據(jù)，它是建立在國軍標(biāo)平臺基礎(chǔ)上的具有準(zhǔn)國軍標(biāo)性質(zhì)電子元器件標(biāo)準(zhǔn)。由于空空導(dǎo)彈的特殊性，企業(yè)軍用標(biāo)準(zhǔn)在詳細(xì)規(guī)范中占有很高的比例，也是軍用標(biāo)準(zhǔn)體系的重要支撐。

1.3 空空導(dǎo)彈電子元器件的控制辦法

1.3.1 建立元器件控制機(jī)構(gòu)

空空導(dǎo)彈電子元器件控制機(jī)構(gòu)是由總設(shè)計師系統(tǒng)（或總質(zhì)量師系統(tǒng)）負(fù)責(zé)，可靠性、標(biāo)準(zhǔn)化、元器件中心、采購及設(shè)計部門人員參加。其主要職責(zé)是：

（1）制定產(chǎn)品的元器件控制大綱及控制方案。

（2）編制型號優(yōu)選電子元器件清單（編寫優(yōu)選清單至少包括下列內(nèi)容：元器件名稱、型號、主要性能參數(shù)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、封裝形式、質(zhì)量等級、生產(chǎn)廠家等）。

（3）制定對生產(chǎn)廠家電子元器件選用及控制程序。

（4）制定型號專用元器件降額準(zhǔn)則、熱設(shè)計準(zhǔn)則及其他應(yīng)用指南，并參與型號元器件評審工作。

（5）參與元器件重大質(zhì)量問題的調(diào)查分析工作。

1.3.2 制定選用非優(yōu)選目錄清單中電子元器件的控制程序

改程序需要層層審批，通過后才允許選用，控制程序如圖2所示。

圖1 電子元器件按性能分類

1.3.3 建立經(jīng)認(rèn)證的電子元器件質(zhì)量檢驗分析站

電子元器件質(zhì)量檢驗分析站是電子元器件質(zhì)量和可靠性的檢驗分析機(jī)構(gòu)，其主要職責(zé)是：

（1）完成單位送檢的電子元器件的質(zhì)量和可靠性檢驗任務(wù)，對檢驗合格的元器件發(fā)給合格證，并對其檢驗結(jié)果的正確性負(fù)責(zé)。

（2） 完成電子元器件失效分析工作，按分析結(jié)果提出處理意見。

（3）檢驗發(fā)現(xiàn)電子元器件有重大質(zhì)量問題時，應(yīng)立即報警，并向總師系統(tǒng)或有關(guān)上級機(jī)關(guān)報告。

（4）接收并完成電子元器件篩選任務(wù)。

1.4 空空導(dǎo)彈電子元器件的正確選擇和應(yīng)用

1.4.1 電子元器件選用的一般原則

元器件的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（包括技術(shù)性能指標(biāo)、質(zhì)量等級、封裝等）應(yīng)滿足空空導(dǎo)彈的要求，首選國家軍用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，其次是企業(yè)軍用標(biāo)準(zhǔn)，最后是七專，嚴(yán)禁選用七專以下的產(chǎn)品。

優(yōu)先選擇經(jīng)實(shí)踐證明質(zhì)量穩(wěn)定、可靠性高、有發(fā)展前途的標(biāo)準(zhǔn)電子元器件，不允許選擇淘汰品種和按規(guī)定禁用的電子元器件。

嚴(yán)格控制選用新品元器件，未經(jīng)設(shè)計定型的電子元器件不能在交付的空空導(dǎo)彈中使用。

1.4.2 電子元器件的環(huán)境特性選擇

電子元器件的環(huán)境特性是指電子元器件正常工作所要求的使用環(huán)境條件，主要有環(huán)境溫度、耐振動和沖擊性能、耐加速度性能等。不同等級電子元器件的環(huán)境特性有很大的差距（如軍品工作溫度范圍通常為-55～+125 ℃，而民用產(chǎn)品一般為0～+70 ℃），在電子元器件選用時應(yīng)保證其環(huán)境特性高于（至少同等于）整機(jī)的環(huán)境條件，當(dāng)在一定的環(huán)境下電子元器件特性發(fā)生變化時，產(chǎn)品仍能正常工作。

1.4.3 主要電子元器件的選擇與控制

1.4.3.1 半導(dǎo)體分立器件的選擇

半導(dǎo)體分立器件又分為二極管和晶體管兩大類。

（1）二極管的選用原則

二極管的選擇應(yīng)考慮其工作性質(zhì)、功能、參數(shù)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量等級、熱特性、封裝形式等。根據(jù)器件工作性質(zhì)及應(yīng)用要求確定所用二極管的類型，選擇見表1。

表1 二極管的選用

工作性質(zhì) 應(yīng)用要求 類 型

開關(guān) 開關(guān)二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管或肖特基二極管

箝位

消反電勢

檢波

整流 3 kHz以下 整流二極管

3 kHz～1 MHz 快恢復(fù)整流二極管、開關(guān)二極管或肖特基二極管

穩(wěn)壓 1 V以上 穩(wěn)壓二極管

1 V以下 正向偏置的開關(guān)二極管、整流二極管

電壓基準(zhǔn) 電壓基準(zhǔn)管、穩(wěn)壓管

穩(wěn)流 穩(wěn)流二極管

脈沖電壓保護(hù) 瞬態(tài)電壓抑制二極管

微波倍頻 階躍快恢復(fù)二極管

參量放大壓控振蕩 變?nèi)荻O管

光電轉(zhuǎn)換 光敏二極管

（2）晶體管的選用原則

根據(jù)電路的工作性質(zhì)選擇相應(yīng)的晶體管，選用的原則見表2。

1.4.3.2 半導(dǎo)體集成電路的選擇

（1）所選電路的最高頻率應(yīng)2～3倍于應(yīng)用部位的最高工作頻率。

（2）當(dāng)用于電子設(shè)備輸入接口時，應(yīng)選擇抗干擾能力足夠強(qiáng)的類型和品種，例如施密特觸發(fā)器或線接收器。

（3）當(dāng)用于電子設(shè)備輸出接口時，應(yīng)選擇輸出驅(qū)動能力足夠強(qiáng)的品種，例如緩沖器或線驅(qū)動器。

（4）對于組合邏輯，如應(yīng)用部位的輸入信號變化率小于輸出端時可能出現(xiàn)振蕩的最低變化率，宜在此部位選擇施密特觸發(fā)器，以借助于后者的滯環(huán)，消除輸出振蕩。

（5）選用超大規(guī)模的集成電路時性能的余量要至少留30%，并注意防靜電和防閂鎖和合適的軟件開發(fā)環(huán)境。

表2 選用的原則

工作性質(zhì) 應(yīng)用要求 類 型

開關(guān) 上升、下降時間短 開關(guān)晶體管

通態(tài)電阻小 MOS場效應(yīng)管、開關(guān)晶體管

功率、低頻（5 kHz以下） 低頻功率晶體管

大電流開關(guān)或作可調(diào)電壓源 可控硅

小功率放大 低輸入阻抗小于1 MΩ 高頻晶體管

高輸入阻抗大于1 MΩ 場效應(yīng)管

低頻低噪聲 場效應(yīng)管

功率放大 工作頻率1 GHz以上 微波功率晶體管

工作頻率10 kHz以上 高頻功率晶體管

工作頻率10 kHz以下 低頻功率晶體管

1.4.3.3 電阻器選擇

（1）優(yōu)先選用標(biāo)稱系列的電阻，若標(biāo)稱系列的電阻值不滿足要求，可考慮由標(biāo)稱電阻串聯(lián)或并聯(lián)達(dá)到使用要求，在性能指標(biāo)滿足要求的情況下優(yōu)先選用片式固定電阻器，片式固定電阻器體積小，符合模塊化的發(fā)展方向，避免使用新研電阻器。

（2）空空導(dǎo)彈要求可靠性比較高，優(yōu)先選用金屬膜電阻器。金屬膜電阻具有工作環(huán)境溫度范圍大（-55～+125 ℃）、溫度系數(shù)小、穩(wěn)定性好、精密度高、耐熱性好（能在125 ℃的溫度下長期工作）、噪聲低、體積小等優(yōu)點(diǎn)。

（3）對于高頻電路，優(yōu)先選擇分布電感和分布電容小的非線繞電阻器，如金屬膜電阻器和氧化膜電阻器等，可工作在高達(dá)數(shù)百赫茲的電路中。

（4）對于高增益小信號放大電路，優(yōu)先選用低噪聲電阻器，如金屬膜、線繞電阻器等，不能使用噪聲較大的合成膜電阻器和有機(jī)實(shí)心電阻器。

（5）對于低頻功率放大的電路、大功率管的偏壓電路及負(fù)反饋電路、電源電路中的限流電路、分壓電路、泄放電路等，優(yōu)先選用線繞電阻器。

（6）在衰減器、分壓器、分流器及阻容濾波器中優(yōu)先選用電阻網(wǎng)絡(luò)，它裝配密度高，各元件間的匹配性能和跟蹤溫度系數(shù)好，對時間、溫度的穩(wěn)定性好。

1.4.3.4 電容器選擇

（1）盡量選用標(biāo)稱系列的電容，若標(biāo)稱系列的電容不能滿足要求，可以考慮由標(biāo)稱電容串聯(lián)或并聯(lián)達(dá)到使用要求。

（2）在電源濾波電路及退耦電路和低頻旁路電路中，優(yōu)先選用固體鉭電解電容器，固體鉭電解質(zhì)電容器對時間和溫度的穩(wěn)定性良好，能經(jīng)受大的沖擊和振動。

（3）脈沖充放電電路如需要的瞬時功率密度較高，工作溫度范圍在負(fù)溫區(qū)以上，工作頻率也較低，優(yōu)先選用能量密度較高的大容量固體鉭電解電容器。

（4）當(dāng)工作頻率較高，又必須使用鉭電容器時，優(yōu)先選用容量足夠大、阻抗足夠小的高頻鉭電容器以維持濾波性能或充放電性能；高頻電路中，優(yōu)先選用疊層陶瓷電容器，以保證信號失真度較小。

（5）對于振蕩、延時（定時）、調(diào)諧、高頻濾波電路中的電容器誤差應(yīng)盡量小，優(yōu)先選用精度不大于5%的Ⅰ類瓷介電容器。

1.4.3.5 電感器及磁珠選擇

（1）在諧振電路中優(yōu)先選用片式電感；中頻濾波電路優(yōu)先選用鐵氧體電感；高頻濾波電路優(yōu)先選用陶瓷高頻電感。

（2）用于消除不需要的EMI噪聲時，優(yōu)先選用片式磁珠。

1.4.3.6 頻率元器件選擇

石英諧振器的振蕩模式有基頻振蕩、泛音振蕩兩種。為使振蕩電路能夠穩(wěn)定可靠地振蕩在標(biāo)稱頻率上，在頻率不高的情況下，應(yīng)盡量選擇基頻振蕩諧振器，質(zhì)量等級至少為B級。

（1）晶體諧振器頻率低于3 MHz不作為優(yōu)選產(chǎn)品，3～30MHz優(yōu)先選用基頻，30～120 MHz優(yōu)先選用泛音，泛音次數(shù)高于5次不作為優(yōu)選產(chǎn)品。

（3）晶體振蕩器頻率溫度穩(wěn)定度大于10 ppm優(yōu)先選用普通晶體振蕩器，頻率溫度穩(wěn)定度小于10 ppm優(yōu)先選用溫度補(bǔ)償晶體振蕩器。

1.4.3.7 繼電器選擇

繼電器按工作原理或結(jié)構(gòu)特征通常分為電磁繼電器、固體繼電器、溫度繼電器、時間繼電器等。

（1）電磁繼電器觸點(diǎn)、簧片均為懸臂梁結(jié)構(gòu)，固有頻率較低，在接近或達(dá)到固有頻率的外界振動作用下會引起諧振，使觸點(diǎn)壓力降低直到產(chǎn)生瞬時斷開，即出現(xiàn)抖動，應(yīng)選取體積小、結(jié)構(gòu)抗振性能好的繼電器。

（2）應(yīng)選擇密封繼電器，提高繼電器對惡劣氣候環(huán)境的適應(yīng)性和工作可靠性。

（3）優(yōu)先選擇散熱性能比較好的繼電器。

（4）盡量選擇穩(wěn)定可靠的固體繼電器來逐步替代電磁繼電器。

1.4.3.8 射頻電纜組件的選擇

射頻電纜組件比低頻電纜更復(fù)雜一些，選用射頻電纜時不僅要考慮低頻電纜中的絕緣電阻和介質(zhì)耐壓等安全參數(shù)，還要考慮它能否滿足微波功率的傳輸。微波器件一般都存在著一定的不穩(wěn)定性，端面配合不緊密，傳輸線有彎折，都會對信號的傳輸產(chǎn)生一定程度干擾。因此在選用射頻電纜組件時應(yīng)遵循原則。

（1）保證電連接器長期貯存后在振動、沖擊、溫度交變、氧化、潮濕、鹽霧等特殊的環(huán)境仍能可靠工作。

（2）要考慮到損耗、使用頻率、駐波比和相位等電性能指標(biāo)，根據(jù)不同的電性能指標(biāo)選擇不同接頭形式。

（3）空空導(dǎo)彈系統(tǒng)選用SMA系列的較多，選擇SMA系列電纜組件時最好選用國軍標(biāo)或具有可靠性指標(biāo)的產(chǎn)品。

2 進(jìn)口空空導(dǎo)彈電子元器件的選用控制

對于國內(nèi)不能生產(chǎn)或質(zhì)量等級達(dá)不到要求的元器件，原則上只能選擇進(jìn)口，進(jìn)口元器件選擇時應(yīng)優(yōu)先選擇技術(shù)性能、質(zhì)量等級、使用條件等滿足空空導(dǎo)彈要求的軍用級元器件，并推薦使用表3所列質(zhì)量等級之上的元器件（表中未列的元器件，應(yīng)選擇與之相當(dāng)?shù)馁|(zhì)量等級。元器件等級按照可靠性預(yù)計手冊GJB/Z 299C及MIL-HDBK-217F中的可靠性預(yù)計等級給出）。嚴(yán)格限制使用進(jìn)口塑封、工業(yè)級元器件，對于無法得到軍品而不得不采用進(jìn)口塑封、工業(yè)級元器件時，應(yīng)采取以下控制措施：

（1）應(yīng)選擇知名廠商所生產(chǎn)的元器件及國外權(quán)威機(jī)構(gòu)的QPL/PPL（元器件優(yōu)選目錄）中的元器件。

（2）應(yīng)進(jìn)行降額設(shè)計、熱設(shè)計等可靠性設(shè)計工作。

（3）塑封元器件在裝配時應(yīng)采取除潮及電路板進(jìn)行真空霧化處理。

（4）應(yīng)進(jìn)行長期貯存性研究，滿足空空導(dǎo)彈型號長期貯存期要求。

（5）生產(chǎn)過程中經(jīng)過嚴(yán)格篩選的高可靠元器件、或有可靠性指標(biāo)的元器件（如集成電路883B及其以上級別的塑封元器件）。

（6）按照型號要求進(jìn)行二次篩選，無法進(jìn)行二次篩選的應(yīng)履行相關(guān)審批手續(xù)。

3 空空導(dǎo)彈限用和禁用的電子元器件

空空導(dǎo)彈禁用鍺半導(dǎo)體器件、點(diǎn)接觸二極管、銀外殼非固體鉭電容、芯片無玻璃鈍化層的器件、未鈍化的功率晶體管、半密封非固體鉭電容、樹脂包封固體鉭電容和淘汰的1/2W及以下的空芯RJ電阻器等。限制使用進(jìn)口塑封半導(dǎo)體器件、非密封元器件等沒有發(fā)展前途的元器件。盡量避免使用電磁繼電器、電位器以及4 MHz以下晶體諧振器等。

表3 電子元器件選用推薦等級

序號 元器件

分類 進(jìn)口元器件

選用等級 對應(yīng)國產(chǎn)元器件選用等級

1 微電路 B-1 A4

2 分立器件 JTX A5

3 電阻器 P A2

4 電容器 P A2

5 電連接器 （軍用標(biāo)準(zhǔn)） A2

6 微波組件 -- G

4 元器件應(yīng)用驗證平臺建設(shè)

元器件應(yīng)用驗證是指元器件在空空導(dǎo)彈應(yīng)用前，開展的一系列管理、試驗、評價等驗證工作，以確定元器件的技術(shù)、應(yīng)用狀態(tài)和可靠性滿足空空導(dǎo)彈的可用性以及應(yīng)用的成熟度。目前由于受到驗證手段限制，空空導(dǎo)彈產(chǎn)品裝機(jī)之前元器件并未得到充分驗證，導(dǎo)致裝機(jī)后故障頻發(fā)，因此積極推進(jìn)元器件應(yīng)用驗證平臺建設(shè)，組織開展空空導(dǎo)彈元器件應(yīng)用驗證總體技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)研究，組織論證、建設(shè)、運(yùn)行和管理空空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)元器件應(yīng)用驗證平臺，通過對典型元器件的應(yīng)用驗證研究和實(shí)施，保障空空導(dǎo)彈元器件使用的可靠性。

5 結(jié) 語

電子元器件就像是空空導(dǎo)彈的細(xì)胞，細(xì)胞健壯了，可靠性才能提高。因此，正確選擇和控制電子元器件，是提高空空導(dǎo)彈武器裝備質(zhì)量與可靠性的重要舉措；制定優(yōu)選目錄，加強(qiáng)源頭控制，提高電子元器件應(yīng)用驗證的能力，對有效保證空空導(dǎo)彈的可靠性具有非常重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]林長苓、靳寶善.電子元器件的選用、管理與控制[J].電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗，2010，28（4）：32-36.

[2]付桂翠.電子元器件使用可靠性保證[M].北京：國防工業(yè)出版社，2011.

[3]史玉琴、吳柏林、蘇亞斌.航空武器裝備電子元器件應(yīng)用驗證方法研究[J].電子質(zhì)量，2014（12）： 1-4.