一、必要性按照国际通用的分类方法，元器件质量等级美国微电路一般可分为宇航级、883B级、军用级、工业级和商业级，在航空航天任务中，大多采用宇航级或883B级产品，但由于宇航级器件批量小、制造周期长和市场需求量小等原因，大大挫伤了制造商开发宇航级及883B级器件的积极性，不少制造商退出了军品市场，使得宇航级或883B级器件越来越难以获得。而以塑封微电路为代表的商业级器件发展迅速，其性能高于军用器件1～2 代，并且体积小、功耗低，成本远远低于军用器件，因此塑封微电路在军事领域的应用越来越广泛。然而，最初塑封器件的设计宗旨是面向易于进行设备维修和替换的良好的应用环境，而非针对严酷工作环境的军用特别是航空、航天的高可靠应用领域，加之塑封材料的本质特性，仍存在潮气容易浸入、耐温度性能差等可靠性问题，用户难以了解有关塑封器件的可靠性特性，因此，在将塑封器件应用于航空航天领域时，应采取有效的可靠性保证手段，升级筛选就是其中之一。
二、升级筛选与质量等级的关系升级筛选并不能提高元器件个体的质量等级。元器件个体的质量等级在设计、生产中已经确定，个体的质量等级从它形成产品时就已经固定下来。升级筛选只是通过一系列的试验验证，证明该批器件可以用于较高质量等级的应用，并淘汰有缺陷的产品。它是解决低质量等级的元器件用于高可靠性领域的一种可靠性保证手段。
三、筛选项目与程序塑封微电路（PEM）经升级筛选后可以应用在较高的风险级别项目中，以下介绍NASA-GSFC工程项目中塑封微电路的升级筛选试验情况。在NASA -GSFC工程项目中定义了三个风险级别：一级风险的固有风险最低，适用于关键工程，如单一串行（single - string）、单点失效（single -point failure）和任务使命关键；二级风险的风险较高，适用于一般用途的航天工程，但是经工程项目批准，也可应用于单一串行和单点失效的工程中；三级风险的风险未知，这是由于缺少正式的可靠性评估、筛选和鉴定，也由于未公示的设计、结构和材料的频繁更改。这些固有风险级别可以通过补充试验加以改善，如将3 级风险元器件提升到2 级，2 级风险元器件可以提升到2+级。提升到1 级在理论上是不可以的，这是由于对1 级风险元器件在制造过程中必须进行逐批控制，而当元器件一旦制造完毕，就不可能再追加了。表1列出了NASA GSFC工程项目中推荐的不同应用级别塑封微电路的升级筛选项目和程序。表1
四、应用要点
在NASA -GSFC工程项目中需要注意的事项如下。1.飞行器所用元器件应进行100%筛选。2. 只有在生产过程中逐批经过严格控制的元器件，才允许在1 级工程项目中使用。升级筛选不可替代生产过程控制，而是作为减轻风险的一种措施。3.推荐元器件出入库的外部目检与编序列号及包装相协调，以减少操作及减小对元器件可能的损伤。序列号应当便于从顶部进行C -SAM检查。飞行器用元器件的操作和贮存，均应采取防力学损伤、防静电损伤、避免污染和防潮等措施。4.为了简化操作，仅要求进行顶部X光检查。重点关注元器件引线的移位和其他明显缺陷。根据顶视X光检查的结果和/或元器件结构，需要时，可再进行侧面的X光检查。5.声学显微镜（C -SAM）用于检查元器件的芯片表面及引出端引线键合区的缺陷。除功率元器件外，检查只要求俯视，具体情况如下。 1)芯片有聚合物涂层的PEM，其引脚在管子内部的部分需要做顶面检查。芯片部分不需要检测，因为芯片涂层的声学阻抗低，会显现出一个虚假的分层。 2)对于功率元器件，芯片粘结底面的检查可用热阻抗测试来替代。3)拒收判据：芯片与模塑化合物间任何可测量的分层；引出端引线键合区的任何分层；大于引脚内部长度2/3的分层。6.电测试： 除了按产品数据手册规定的参数和功能进行测试外，为了从批产品中挑选（精选）出质量更高的元器件供飞行器选用，可采用补充和/或创新的测试技术（如测试IDDQ漏电流、热阻抗和输出噪声等）。 应记录每个失效元器件的失效模式（参数或失效）。7.工程复查： C -SAM检查不合格品超过1 0 %的，可要求补充评估该批产品或其替换品的热-力学性能的匹配性。大多数通过认证的P E M制造商应保证加工质量至少在3σ水平，这意味着超规范的元器件应少于0.27%。室温下初始电测量中出现参数过度离散，可能是由于该批产品质量差，或是电测量前进行温度循环所产生的影响，或者可能是测试试验室存在问题的迹象。当出现过多不合格品时，基于所观察到的失效模式和失效分析结果，项目计划工程师（PE）应决定是产品批替换还是需要进行补充评估。初始电测试中出现过多的不合格品可提出批更换的正当要求。8. 老炼： 老炼是一项复杂的与具体产品有关的试验。如有可能，应参考元器件制造商的意见。如果用户进行这项试验，应特别注意不要超过最大电流、最大电压和芯片温度的极限。 老炼温度是促使缺陷产品失效的一种“应力”。在保证元器件特性保持在产品数据规范的极限范围内的前提下，老炼温度通常比元器件的工作温度高得多。大多数PEM制造商采用125～150 ℃的温度，定期进行老炼试验，以监控产品质量。然而，如果元器件工程师不能证明125 ℃是合适的老炼温度，则老炼环境温度应按制造商提供的元器件规范规定的最高工作温度。 老炼试验期间结温不应超过元器件的最大额定结温。 1)当芯片温度接近或超过模塑化合物（MC）的玻璃化转换温度（Tg）时，MC的电性能和力学性能可能发生显著变化，有可能出现导致元器件失效的新的退化机理。由于大多数模塑化合物的Tg 值均高于140～150 ℃，使125 ℃的老炼有一个必要的温度余量。如制造商采用低Tg（Tg＜120 ℃）的模塑化合物，则PEM的可靠性难以评估。对这种元器件如果不补充大量的分析和试验，则不应在航天项目中使用。若怀疑产品批采用了低Tg 的模塑化合物，则推荐在老炼试验前进行玻璃化转换温度的测量。2) 在一些元器件中，其输入/输出端ESD保护电路的防静电能力随温度递降，与在室温下相比，在较低和/或较短的电压脉冲尖峰下，这些电路更易翻转。因此，在老炼试验期间应特别注意防止可能的电源线瞬态冲击。 3)若元器件经老炼试验后，功能失效比例过大，即使失效总数在PDA允许范围内，也告知了该批次元器件可能存在严重批次可靠性问题。在这些情况下，可要求对元器件进行补充试验和补充分析。4) 对所有的线性和混合信号元器件应进行静态老炼试验。如果元器件已承受动态老炼试验，则其静态老炼时间应减半。 5)在稳态条件下工作的元器件，如电压基准、温度传感器等，不要求进行动态老炼试验。6) 对（风险）2级和3级元器件只要求进行一种老炼试验，稳态或动态可任选。 在特殊情况下，对于元器件级别难以评估的部件，当技术可行和经济许可时，可以允许进行取代稳态或动态老炼试验的替代试验（如板级老炼）。项目计划工程师有责任提交一份说明替代试验的技术可行性和等效性的基本原理报告，以取得工程项目批准。不应图方便而任意用板级老炼试验替代元器件级老炼试验。
五、结束语
在商业航天蓬勃发展的形势下，元器件的升级筛选对于降低成本的同时，确保产品可靠性大有裨益。因此，是一项非常实用的技术手段。本文根据付桂翠老师编著的电子元器件可靠性技术教程整编
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