3.4 质量等级

电子产品质量等级是指产品按综合质量水平高低不同而划分的等级。综合质量水平是产品在先进性、可靠性、款式外观、安全适用性以及质量一致性、稳定性等方面具体指标的综合反映。质量等级是表征产品固有质量和可靠性的重要指标之一，质量等级通常适用于对电子元器件和电子组件的质量可靠性评价，不同的质量等级对应不同的试验条件和试验项目^[33]，因此，质量等级与筛选试验项目、试验条件（应力水平）、抽样方法、抽样数目等密切相关。

3.4.1 质量等级划分

对于电子组件，IPC-A-610D标准明确给出了1级、2级和3级共三个质量等级，并针对每个质量等级给出了明确的可接受要求。这三个质量等级分别是以组件功能完整为主要要求的普通类电子产品（1级），要求持续运行并具有较长使用寿命的、能保持不间断工作但要求不严格的专用服务类电子产品（2级）和以持续性优良表现或严格按指令运行为关键要求的高性能电子产品（3级）。

电子元器件的质量等级是指元器件装机使用前，按照产品执行标准或供需双方的技术协议，在生产制造、试验及筛选过程中其质量的控制等级，是表征元器件固有质量的重要指标之一^[34]。元器件的质量等级与其生产过程中执行的规范是密不可分的，规范中要求的质量控制的严格程度，决定了元器件质量等级的高低。

在我国现行标准中，元器件的质量等级有两种：一种是用于元器件生产厂进行生产控制和用户采购的各类元器件总规范规定的质量等级。严格来说，电子元器件质量等级的划分完全取决于生产制造、试验和筛选过程中所依据的质量控制水准，即不同的质量等级对生产元器件所使用的原材料、制造工艺方法、生产、试验和筛选及验收的要求是不同的^[35]，根据这个原则，国产元器件质量等级从高到低可分为宇航级、军用级、工业级、商业级几类。另一种是用于设计人员进行可靠性预计和供使用方选择用的《元器件优选目录》上的元器件质量等级，可靠性预计质量等级主要依据GJB/Z 299实施，将各类元器件划分为A、B、C三个质量层次，每个质量等级分别对应不同的质量系数，用于元器件工作失效率的预计。两者有所区别，又相互联系，为避免混淆，通常将用于元器件生产控制的质量等级称为元器件的质量保证等级^[36]。一般几乎所有元器件都有可靠性预计的质量等级，但只有军用级电子元器件才有质量保证等级^[37]。

1．宇航级质量等级

宇航级质量等级是最高产品质量等级，供宇航用，要求满足最高等级的试验和检验要求，包括认证、来料检验、过程检验、筛选及质量一致性检验等。但是对于不同的元器件门类，其具体要求和代号表示方法均有所不同。

如对于混合集成电路，在GJB 2438B—2017中^[38]，用K级表示宇航级。在GJB 33A—1997《半导体分立器件总规范》^[39]中，采用JY表示宇航级。在GJB 597B—2012《半导体集成电路通用规范》中^[40]，采用S表示宇航级。在上述标准中，对于宇航级元器件的工作环境温度范围都规定为-55～+125℃，凡通过了较高一级质量等级的器件，均认为是满足所有较低质量等级的各项要求。

2．军用级质量等级

军用级质量等级是仅次于宇航级的产品质量等级，一般指标准军用质量等级。对于混合集成电路，采用H表示标准军用质量等级。对于半导体集成电路，采用B表示标准军用质量等级。而半导体分立器件的军用质量等级又分为超特军级、特军级以及普军级，分别用JCT、JT和JP表示。军用质量等级产品要求的工作温度范围同样为-55～+125℃。

国军标元器件质量等级分类方法较为复杂，器件分为3～4个质量等级。国军标元器件的质量等级包括器件的质量保证等级和有可靠性指标元件的失效率等级。国军标元器件质量等级见表3-15。

3．工业级质量等级

工业级质量等级比军用级低一个档次，根据JESD52标准^[41]，对于工业级产品要求的温度工作范围为-40～+85℃。

4．商业级质量等级

质量等级分类中的低档产品采用商业级质量等级，它们根据生产厂家执行的质量控制标准组织生产，日常用的手机、电脑、家用电器等都属于商业级电子产品。商业级电子产品出于商业市场流通和成本压力考虑，侧重于功能的实现，旨在满足一般要求的客户群体，在设计、制造时，更多兼顾成本。一般行业内认可的商业级产品的工作温度范围为0～+70℃。

3.4.2 元器件质量等级要求

1．用于元器件生产、选择和采购控制的质量等级要求

在GJB 2438B中，K级和H级电路都要求承制方按照规范要求进行全面认证和鉴定。G级电路是由标准军用质量等级（H）派生出的一个较低质量等级，G级电路应能满足H级除来料检验以外的所有试验和检验要求。D级电路为混合集成电路的最低质量等级，它由承制方规定，对D级电路只要求能满足规定的电性能要求，不要求其满足GJB 2438中的任何试验与检验要求。GJB 3428B对混合集成电路质量等级的性能要求做出规定。混合集成电路质量等级要求见表3-16。

表3-17依据GJB 597B—2012标准，给出了半导体集成电路质量等级要求。在表3-17列出的各要求的条款里，不同质量等级对应的具体要求也不相同，如S级、BG级器件的内部水汽含量在100℃条件下不得超过5000×10^-6，金属化层的厚度、单层金属厚度和多层布线金属化层的顶层厚度至少应为800nm，内引线直径至少应为0.03mm。表3-18依据GJB 33A标准，给出了半导体分立器件质量保证等级要求。

2．用于电子产品可靠性预计的质量等级要求

当产品设计师或可靠性工程师等按照国军标或者美军标进行电子产品可靠性预计时，标准给出了另一种质量等级，即可靠性预计的质量等级。

根据我国电子元器件标准的制定、实施情况，以及按不同标准或技术文件组织生产和试验的产品的实际可靠性水平，GJB/Z 299C将各类元器件划分为A、B、C三个质量层次，每个层次包含若干个质量等级，每个质量等级分别给出与其对应的质量系数值。用于可靠性预计的元器件质量等级，都对应着不同的质量系数，它反映了同类元器件不同质量等级的相对质量差异。表3-19和表3-20以混合集成电路为例，分别给出了GJB/Z 299C中混合集成电路和美军标MIL-HDBK-217F Notice II^[42]中混合微电路的质量等级要求以及相应的质量系数。

鉴于军用标准中生产控制、产品检验及筛选的严格程度，GJB/Z 299C规定执行国军标，且经军用电子元器件质量认证合格的产品为最高质量层次的产品，即A档。并且按照军标中所规定的失效率等级或质量保证等级，分别划分其质量等级。同时，在A层次中国军标品的质量等级之下，列出按国家标准等质量认证用标准和经中国电子元器件质量认证委员会认证合格的产品所对应的质量等级，如A₁、A₂、A₃。

B层次分为B₁、B₂两层质量等级。B₂对应于执行行业标准或国家标准的产品，B₁对应于按军用标准筛选要求等进行筛选，或有附加质量要求的B₂级质量等级的产品。按“七九〇五七”专质量控制技术协议组织生产的产品，亦纳入B₁质量等级中。

C层次对应于某些没有执行确定标准的低档产品，或对应于执行某些较旧部标的低档产品，以及用有机材料封装的产品。

3.4.3 电子组件的质量等级要求

IPC-610D^[43]将电子组件分为普通类电子产品（1级）、专用服务类电子产品（2级）和高性能电子产品（3级）三个质量等级，并从机械组装、焊接、端子连接、通孔技术、表面贴装、元件损伤、印制电路板、分立布线、高电压等方面分别给出了外观质量角度的可接收要求。普通类电子产品是指那些以组件功能完成为主要要求的电子产品；专用服务类电子产品主要包括那些要求持续运行且具有较长使用寿命的产品，要求最好能保持不间断工作但该要求不严格，一般情况下不会因使用环境而导致故障的产品；高性能电子产品包括以持续性优良表现或严格按指令运行为关键要求的产品，这类产品出现服务间断是不可接受的，且最终产品使用环境异常苛刻，如救生设备或其他关键系统。

表3-21以矩形或方形片式元件为例，说明各级产品应满足的尺寸及焊料填充要求，这些要求适用于片式电阻器、片式电容器、方形端子等元件。以表面贴装面阵列器件为例，说明球形焊点的可接收要求，这些要求适用于具有在回流过程中会产生熔塌的焊锡球的器件。

这里所规定的BGA质量要求，以X射线及普通目检程序符合性评定为前提，目检时，检查放大倍数依照IPC-610D中规定的外观检查放大倍数进行，见表3-22。

由于最外围焊锡球通常具有最大的应力和应变，检查时，应尽可能对最外围BGA焊锡球进行目视检查，除非设计上允许，任何BGA焊锡球的缺失都认为是缺陷。表3-23为表面贴装阵列焊点质量等级要求摘要。