邹 峰
（江苏省自动化研究所，连云港 222061）
摘要：针对国内外电子装备贮存可靠性研究历史进行了阐述，对贮存失效相关的贮存剖面、贮存失效机理、贮存可靠性评估模型和方法进行归纳总结，并最终得出电子产品贮存失效研究的几点结论。
关键词：电子装备；贮存失效；研究现状
通常，在装备全寿命周期研制需求中，会明确系统中的电子产品在长期贮存之后可靠性仍可满足要求。很多装备具有“长期贮存，一次使用”的特点，但要保证“召之即来，来之能战，战之能胜”，就必须具有很高的贮存可靠性水平[9]。而在目前的装备研制条件下，随着系统的复杂性增大，其组成的各个构件也表现出多种类、大数量的趋势，从而在贮存的阶段出现了多种失效模式和失效机理。从上个世纪开始，有关装备的贮存可靠性和贮存失效机理的研究就从未中断过，而这个领域的发展也使装备充分发挥了其作战效能。
应用层的重要作用在于确保操作用户的审查、信任以及不可抵赖性。应用层还应该包括较好的双向认证体系，具备不可旁路性，以保证只有授权用户才能登录可信任的系统，开展权限范围内的应用[8]；针对个人的操作开展完整的审计日志，以实现个人操作的不可否认性；保障服务器端与客户端的数据交互的安全，确保所有应用模块在操作过程中的完整性和可用性。
早在1970年左右，美国和俄罗斯等国家就对产品的非工作可靠性（含贮存可靠性）进行了广泛和深入的研究，在自然贮存、加速贮存以及贮存可靠性试验方法的研究等相关工作上具备了较高的水平[8]。
1976年，美国陆军针对某型装备开展了贮存性能的研究工作，在十年时间内，对装备贮存期间的性能进行持续测试，并对发现的问题进行了深入地分析。到上世纪80年代中期，由美国伊利诺斯理工学院所提出的技术报告（AD-A158843）中，给出了利用元器件贮存失效率预计模型及历史数据确定产品可靠性随贮存周期变化影响的方法。目前该方法被认为是不工作可靠性预计方面的权威而得到广泛应用[8]。1984年，美国出版了MILSTD-85555C标准，对导弹的贮存寿命和贮存条件提出了要求。1985年，美国的Romney航空发展中心发布了Affection on the Reliability of Device during Non-operation，首次提出了对电子产品的贮存可靠性的计算问题。提出的公式与MIL-HDBK-217, Reliability Prediction Hand of Electronic Device and Component during Non-operation的内容基本一致。在1995年，美军标又对导弹的贮存可靠性的各项要求进行了细化[1]。
装备贮存可靠性评定方法可分为工程评定法和统计评定法。国外针对不同的试验数据种类，通常利用以下方法评定贮存可靠性：
1）在如：MIL-HDBK-217E等标准的指导下，利用元件计数法或应力分析法；
2）利用修正系数法等方法修正失效率变化系数；
卡夫卡与父亲站在了对立的两方面，这种对立和反抗甚至于从未从卡夫卡的人生中消失。尽管卡夫卡本身很清楚这场抗战本身没有任何意义，可是却忍不住还是像孩子一般地把这种反抗当成了自己一生的事业。
1．语料库能够提供典型、有代表性并且经过权威校勘的敦煌文献纯文本语料，从而为中古汉语的语言学研究提供真实鲜活的语言实例。
3）利用实时测试和加速试验结合的方式开展贮存研究，综合评定。
国内贮存可靠性相关工作开展的较晚，借鉴美军标制定了GJB/Z 108A-2006《电子设备非工作状态可靠性预计手册》，可以指导电子产品、光学仪器等的贮存可靠性研究。对电子、光电类产品及其封装工艺也进行了相应的研究[2]。但是，在装备交付使用后发现了大量贮存相关的问题，所采取的大多数工作均属于事后补做，对设计缺乏指导作用，且研究还未形成完整有效的技术体系，尚有很大的提升空间。
贮存剖面的制定对贮存相关研究具有基础性指导作用，文献[3]指出贮存剖面制定必须要满足的要素包括：温度、湿度、检测方式、检测周期、电磁参数等。
文献[11]对于舰载导弹给出了贮存的定义：除“使用”之外的全部事件，即从装备交装后，到装备使用（在此即是指导弹发射飞行）或装备报废之间的整个过程，其中主要包括了库房储存、运输/装卸和战备值班共3个阶段。其贮存期寿命剖面如图1所示。
针对贮存环境因素，文献[11]根据某型舰载导弹实际监测记录以及参考英军标Def Stan 00-35、北约组织标准STANAG 4370 以及美军标MIL-STD-810G，给出典型的环境描述方式，如表1所示。
图1 导弹贮存期寿命剖面[12]
文献[10]指出电子元器件的贮存失效机理大多属于密封失效、腐蚀失效、键合/贴装失效、工艺缺陷等。
(1) 高易发区：面积为1 078.75 km2，占研究区面积的29%，主要包括柔远河流域一带、城壕乡、乔河乡、南梁乡、元城川河谷阶地一带。区内河流侵蚀强烈，沟壑纵横，地质环境脆弱，人口密集，同时也是输变电站、水利水电工程、公路、桥梁、耕地等分布相对密集的区域。人类工程活动频繁，区内分布地质灾害点61处。
针对电子产品的故障，文献[5]指出湿度引起的电子产品故障占各环境因素引起故障的19 %，文献[4]通过湿热实验考察了湿热环境中的湿度因素对某型塑封器件贮存过程中的吸湿行为、封装表面状态以及电性能的影响。文献[13]指出装备电子产品贮存失效主要包括金属件锈蚀、阻尼器软化变形和电性能故障三类。电子产品电性能故障危害最大，主要由于电子元器件失效。阻尼器软化变形，主要由于阻尼器所用的橡胶材料老化。金属件锈蚀，则与产品所处的湿度环境有关。
文献[6]对国产半导体器件进行了长期贮存失效模式，失效机理分析。提出了在北方实验室环境条件下存在直流放大倍数(HFE)退化、内引线开路、外引线可焊性失效三种失效模式。
我不知道历史上有没有同样命运的画家，身为权贵至少也是县官，同时擅书画者遭遇大起大落的情况倒是不乏，但仅仅以书画为业至多兼及艺术教育者中，却很难找到类似的例子。当然，艺术与政治的关系从来没有像今天这样密切。
所谓狼性，是极度敏锐的嗅觉，强烈的目标导向，不达目的不罢休的精神，为达目的不择手段的狠辣，达不成时毫不容情的问责。
文献[7]指出机电气动二通电磁阀，存在外部和内部泄露两种故障模式。外部泄漏的失效机理为：橡胶材料老化蠕变，密封不良导致泄漏。内部泄漏的失效机理为：弹簧长期处于压缩状态后蠕变，使得张力下降；同时橡胶密封垫老化变硬，造成密封端面之间的不密和而引起密封性能变差，是主要失效机理。
文献[10]给出了元器件常见贮存失效模式及原因，如表2、表3所示。
当救护队的五个女兵像春风飘进战场，一下吹走了男兵心中的荒凉时，在战场，她们就是一群圣洁的天使，是一朵朵绚丽的鲜花，谁敢对她们有一丝一毫的非分之想啊？
经分析可得，电子元器件贮存失效均包括与温度和其它环境应力、芯片缺陷、工艺缺陷、芯片复杂度等有关的内部结构失效，以及与封装、键合有关的外部结构失效。外部结构失效居多，包括封装漏气、引线焊接、外引线腐蚀断裂等，是由于元器件外壳、封装工艺存在缺陷，在温度、湿度等的作用下出现的失效。
表1 贮存环境因素及其成因
阶段 自然环境诱发环境因素 原因描述 因素 原因描述温度 ●间接的太阳辐射●设备运行的散热 温度●包装密闭程度差库房储存湿度●通风空调失灵●包装密闭程度差●干燥气体质量较低机械●外部气温升高，内部潮气冷凝在装备●由于外部温度变化和自身开关引起的压力差所致“呼吸作用”引入潮气●吸湿材料释放潮气湿度作用●地面不平度 机械作用●产品自身设计不佳●配套设备、设施设计霉菌●自然存在 霉菌●人为污渍温度●直接的太阳辐射●设备运行的散热●由于内外温度差和装备吸散热水平而产生的热冲击温度●长时间会导致温度的适度变化●装备在平台上部署的位置影响●包装密闭程度差运输/装卸●外部气温升高，内部潮气冷凝在装备上●长时间会导致湿度的适度变化●包装密闭程度差沙尘●自然产生 沙尘●设备或载体的运动●包装密闭程度差冲击●道路不平度 冲击●车速影响●汽车发动机与传动系统影响湿度 ●直接的太阳辐射●吸湿材料释放潮气 湿度●车速影响●汽车发动机与传动系统影响●空气动力方面影响加速度振动●道路不平度 振动●重力●地面不平度加速度●吊装●人员误操作●产品设计约束不力温度●直接的太阳辐射●设备运行的散热●在较热的区域，外部的包装使内部更热●在较冷的区域，外部的包装使内部更冷温度●由于submarine作战运用而产生的热冲击●装备在平台上部署的位置影响●包装密闭程度差战备值班●外部气温升高，内部潮气冷凝在装备上●包装密闭程度差●干燥气体质量较低盐雾 ●海水的蒸发与碰撞 盐雾 ●包装密闭程度差雨●自然产生 雨●包装密闭程度差振动●低海情存在 振动●舰船动力和机械系统冲击●高海情存在 冲击●海浪湿度 ●直接的太阳辐射●吸湿材料释放潮气 湿度
贮存可靠性在文献[1]中被定义为产品在经过某一规定的贮存期后，能成功完成其规定功能的能力，此处规定的功能还需明确单元的工作时间。
文献[8]给出的贮存可靠性的定义为：在规定的贮存条件下，在规定的时期内，经过t时间贮存后，产品满足规定功能的能力。
表2 国内典型电子元器件的贮存失效模式及原因
元器件种类 典型失效模式 失效原因半导体分立器件参数漂移 水气影响漏气 密封性差开路 引线的焊接缺陷绝缘材料或介质变质 潮气侵入芯组内部，介质潮解电容器 开路 气孔和微裂缺陷参数漂移 内部污染以及热应力导致芯组与引线接触电阻增大电阻器 阻值漂移 粘合剂膨胀和老化使得导电微粒松散断路 电极与基片的焊接缺陷混合集成电路路参数漂移 粘结失效；健合失效；铝金属化系统腐蚀外引线断裂 引线腐蚀频率元件 晶片破裂 晶片自身缺陷停振 水气影响射频电缆 短路 绝缘材料老化连接器 锈蚀 绝缘材料老化，电化学腐蚀电磁继电器 触点电化学腐蚀；有机污染物挥发电真空器件 真空度下降 管壳漏气外引线断裂 引线腐蚀漏气 密封性差接触电阻不稳定
从特征参数的角度出发，研究基于性能退化的贮存可靠性评估方法，是可靠性工程的一个特殊的领域，目前研究的主要方面包括：
1）时间序列分析和生存性分析方法
2）随机过程和失效物理分析方法
3）参数漂移方法
4）二项式数据分析方法
5）周期检测的贮存可靠性模型
6）分状态的贮存失效率获取模型
7）加速寿命试验方法
8）极限应力试验
9）标准单元结构评估预计法
杨秋香从床上霍地爬起，脸涨得像紫茄子，开口便说：“告诉你哈，杨力生，既然你爹妈看不起我，又嫌我娘家穷，想让我孝顺他们，除非地球倒转！”
10）自然贮存试验法
11）故障内插法
表3 国外典型电子元器件的贮存失效模式及原因
元器件种类典型失效模式 失效原因电阻器短线、电容器短路 元件裂纹或断线混合集成电路短路 绝缘损坏超出公差电阻器破损；电阻器超出公差；粘结失效；电容耦合；电参数漂移分立半导体击穿、漏电、增益失效 结晶不完善晶体管失效 膜片和导线焊接缺陷；材料污梁电阻器断路 腐蚀短路 不绝缘阻值增加 干燥电容器绝缘材料或介质变质 潮解裂纹 密封层破坏单片微型器件断路 腐蚀短路 绝缘损坏导线连接缺陷 连接不良，过连接、连接不重合及磨损等电感器 短路 不绝缘开路 细绕组导线折断连接器 腐蚀 电化学腐蚀接触元件损坏 插/拔应力疲劳电子真空管内部短路 栅控管导常灯丝断开 腐蚀和脆化真空度下降 漏气光纤元件 碎裂 振动与冲击
通过对目前电子装备贮存失效研究现状的分析，可得到如下的结论：
要选择排灌方便，水质清新无污染，土质疏松肥沃，保水保肥性好的土地，面积选择5亩以下的稻田比较合适。田埂要加固加高到40～60cm，四周设置高70cm的防护板（网），进排水口设置防逃网。田间开挖“田”“十”或“井”字状沟，沟宽30cm，深30～50cm，田溜（施用化肥农药时，泥鳅暂栖场所）设在进排水口附近或田中，深40～60cm，沟溜相通，沟、溜面积占总面积15%左右。种苗放养前，施足有机肥，并用生石灰对稻田进行全面消毒，杀死有害生物。
1）贮存可靠性的理论和方法研究方面取得了一定的进展，尤其在贮存失效数据处理方面。但在实际应用上并未有很多的创新；
2）对贮存失效率数据的收集很少。关于贮存寿命的失效数据和预测模型还不是很成熟；
DP-ER系统应设有备份保护功能。当发生故障，系统无法进行保护功能或保护功能执行后仍不能解除故障时，此时应利用备份保护功能，隔离故障系统或组件。在备份保护系统执行后，新的冗余组件满足系统冗余设计要求。设总的发电机数为n台，假定1台备用发电机发生故障无法启动，这意味着可用的备用发电机数将少1台为n-1，此时剩余的可用备用发电机仍应满足系统的供电要求，即n-1原则。
3）由于电子产品与机械等产品的显著区别，对其失效分布，贮存的失效机理还未建立贮存可靠性的完整理论。
4）器件在实际的贮存环境里，存在多种失效机理，对多失效机理的竞争理论研究相对较少。
参考文献：
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Research Status Analysis on Storage Failure of Electronic Equipment
ZOU Feng
(Jiangsu Automation Research Institute, Lianyungang 222061)
Abstract：In this paper, the research history of storage reliability of electronic equipment is expounded. The storage failure-related storage profile, storage failure mechanism, storage reliability evaluation model and method are summarized. And finally this paper draws several conclusions about the study of electronic product storage failure.
Key words：electronic equipment; storage failure; research status
中图分类号：TN701
文献标识码：A
文章编号：1004-7204（2017）01-0027-05
作者简介：
邹峰(1975-)，男，江苏省自动化研究所工程师，主要从事电子装备设计研究。
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