航空電子過程管理標準化工作簡析

梁 媛 蔡良續 黃永葵 張 翔

（中航工業綜合技術研究所，北京 100028）

航空電子過程管理標準化工作簡析

梁 媛 蔡良續 黃永葵 張 翔

（中航工業綜合技術研究所，北京 100028）

介紹了IEC/TC107國際電工委員會航空電子過程管理技術委員會標準研究現狀，分析了IEC/TC107技術委員會工作特點，并對IEC/TC107工作方向進行了分析。同時介紹了IEC/TC107國內對口組織SAC/TC427全國航空電子過程管理標準化技術委員會工作情況，并結合國內外航空電子過程管理標準化工作現狀，對我國航空電子過程領域標準化工作方向進行了分析。

航空；電子；過程管理； 標準化

近年來，在航空電子與計算機領域，大量商用貨架元器件（COTS）的使用，使得航空航天領域對該類產品的控制越來越??；市場需求方面，航空航天用戶、管理部門及國防部門需要保證航空電子產品在其要求的壽命時間內的可靠性，并解決元器件無鉛化及防偽問題；技術發展對不斷改善元器件性能并提高元器件集成度、解決由于電子元器件更新換代而造成的斷檔問題提出新的要求。因此，航空電子工業需要對電子元器件進行管理，以確保航空航天領域使用的商用貨架元器件（COTS）的質量和可靠性。IEC/TC107國際電工委員會航空電子過程管理技術委員會正是通過制定過程標準和性能規范來達到這個目的。

對此，國際電工委員會于2000年9月成立IEC/ TC107國際電工委員會航空電子過程管理技術委員會（以下簡稱IEC/TC107），通過研制開發航空電子領域（包括航空航天領域，商用、民用和軍用電子領域）系統和設備過程管理標準，來保證航空航天工業使用的COTS元器件或部件的可靠性。為了充分發揮生產、管理、科研等各方面專家在標準化工作中的作用，并有效開展航空電子過程管理領域的標準化工作，我國國家標準化管理委員會（Standardization Administration of China，簡稱SAC）成立SAC/TC427全國航空電子過程管理標準化技術委員會（以下簡稱SAC/TC427），保證我國航空航天工業使用的COTS元器件或部件的質量和可靠性。

1 IEC/TC107標準化現狀介紹

航空電子領域對電子元器件、設備及系統的設計及制造的逐步依賴，使得對這些過程的控制明顯不足。因此，TC107通過制定一系列過程標準管理電子元器件、設備及系統在航空領域的使用過程，其他工業部門也可參照該標準來管理元器件或部件的質量和可靠性[1]。

目前，IEC/TC107有6個工作組，分別是《航空電子過程管理－管理計劃：電子元器件管理計劃的制定》維護工作組（MT1）、《航空電子過程管理－在生產廠家規定的額定溫度外元器件的使用》工作組（MT2）、PT62396大氣輻射影響工作組、WG1航空航天無鉛電子工作組、WG2航空航天合格電子元器件工作組和WG3航空航天防偽電子元器件工作組。

1.1 《航空電子過程管理－管理計劃：電子元器件管理計劃的制定》維護工作組

電子設備經常在惡劣的環境中使用，航空航天工業對元器件的要求更加嚴格。因此，航空電子工業需要對電子元器件進行管理，以確保航空航天工業使用的COTS元器件或部件的質量和可靠性。

IEC/TC107《航空電子過程管理－管理計劃》維護工作組發布標準1項，IEC/TS62239-1《航空電子過程管理-第一部分：電子元器件計劃的準備及維護》定義制定電子元器件管理計劃（ECMP）的要求，確保設備中所有的電子元器件選擇和使用過程可控，并滿足設備最終使用要求。

1.2 《航空電子過程管理-在生產廠家規定的額定溫度外元器件的使用》工作組

通常COTS元器件工作的溫度范圍比航空電子環境的稍窄，但由于它們是惟一可用來滿足航空電子設備性能要求的元器件，因此，航空電子生產廠家需要經常使用該類元器件。為保證元器件在環境中可靠的工作，必須定義并遵守確保它們能力和可靠性的過程。

《航空電子過程管理-在生產廠家規定的額定溫度外元器件的使用》工作組發布2份文件，規定了航空電子生產廠家在半導體元器件生產廠家規定的溫度范圍外半導體元器件的使用要求，并給出使用升額法的方法及流程。

（1）IEC/PAS 62240《航空電子過程管理-在生產廠家規定的額定溫度外元器件的使用》；

（2）IEC/TR 62240-1《航空電子過程管理-在生產廠家規定的額定溫度外元器件的使用-第1部分：降額》。

1.3 PT62396大氣輻射影響工作組

IEC/TC107 PT62396大氣輻射影響工作組發布標準5份。分別給出航空電子設備內單粒子效應的大氣輻射適應性、航空電子產品單粒子效應試驗方法、減小單粒子效應比率的航空電子系統優化設計，具有高電壓電子和潛在單粒子事件影響的設計及航空電子系統中熱中子流量和影響評估指南。

（1）IEC 62396-1《航空電子過程管理-大氣輻射效應-第1部分：航空電子設備內經單粒子效應的大氣輻射適應性》；

（2）IEC 62396-2《航空電子過程管理-大氣輻射效應-第2部分：航空電子產品單粒子效應試驗方法》；

（3）IEC 62396-3《航空電子過程管理-大氣輻射效應-第3部分：減小單粒子效應比率的航空電子系統優化設計指南》；

（4）IEC 62396-4《航空電子過程管理-大氣輻射效應-第4部分：具有高電壓電子和潛在單粒子事件影響的設計指南》；

（5）IEC/TS 62396-5《航空電子過程管理-大氣輻射效應-第5部分：航空電子系統中熱中子流量和影響評估指南》。

1.4 WG1航空航天無鉛電子工作組

IEC/TC107 WG1航空航天無鉛電子工作組發布標準6項標準，從無鉛化管理的要求及文檔記錄流程規定、減少無鉛錫焊料在電子系統中的危害、性能測試試驗方法、無鉛化過程中項目管理及系統工程管理以及無鉛電子技術背景、采購指南、工藝規程和指導方針等方面來管理航空航天和高性能電子系統中使用的無鉛電子。

（1）IEC/TC 62647-1《航空電子過程管理-無鉛焊點航空和國防電子系統-第1部分：無鉛管理》

（2）IEC/TC 62647-2《航空電子過程管理-無鉛焊點航空和國防電子系統-第2部分：緩解錫危害》

（3）IEC/TC 62647-3《航空電子過程管理-無鉛焊點航空和國防電子系統-第3部分：含無鉛焊料和拋光劑的系統性能測試》

（4）IEC/TC 62647-21《航空電子過程管理-無鉛焊點航空和國防電子系統-第21部分：項目管理-電子元器件無鉛化管理系統工程指南》

（5）IEC/TC 62647-22《航空電子過程管理-無鉛焊點航空和國防電子系統-第22部分：技術指南》

（6）IEC/TS 62647-23《航空電子過程管理-含無鉛焊料航空航天及國防電子系統-第23部分：解決無鉛電子和混合組件影響的翻新、維修指南》

1.5 WG2航空航天合格電子元器件工作組

IEC/TC107 WG2航空航天合格電子元器件工作組發布IEC/TS 62564-1《航空電子過程管理-航空航天合格電子元器件-第1部分：微電路和半導體分立器件》定義集成電路和半導體器件作為航空合格元器件（AQEC）的最小要求。

1.6 WG3航空航天防偽電子元器件工作組

IEC/TC107 WG3航空航天防偽電子元器件工作組發布2項標準，定義了在航空航天、國防及高性能領域避免使用虛假、回收及欺騙元器件的要求；針對無合格可用替代品，只能采購于非授權經銷商的元器件用于航空航天、國防及高可靠性領域的情況，給出如何避免使用虛假、回收及欺騙的元器件。

（1）IEC/TS 62668-1《航空電子過程管理-航空航天合格電子元器件-第1部分：避免使用假冒、欺騙和回收電子元器件》

（2）IEC/TS 62668-2《航空電子過程管理-航空航天合格電子元器件-第2部分：來源于非授權經銷商電子元器件的管理》

除此之外，IEC/TC107還發布IEC/TS 62500《航空電子過程管理-航空航天系統中高加速試驗定義和執行》和IEC/TS 62686-1《航空電子過程管理-航空航天合格電子元器件-第1部分：高可靠性集成電路和半導體分立器件通用要求》兩項標準。

2 IEC/TC107標準化工作分析

2.1 IEC/TC107工作特點分析

（1）由產品標準提升到過程管理標準

目前，航空電子領域相關標準大多屬于產品標準，對航空電子產品結構、規格、質量和檢驗方法做出了技術規定，缺少研制、生產、使用各階段對電子元器件的選擇、采購、檢驗等全過程的要求。

IEC/TC107針對航空電子領域（包括商用、民用及國防系統）的系統及設備制定技術管理標準和過程管理標準，主要研究航空電子過程管理計劃、設備供應商要求、技術節點要求、停產管理要求等過程標準，以解決航空電子技術過程管理中大氣輻射效應、無鉛電子應用、額定溫度范圍外元器件的使用等問題。通過不斷完善航空電子技術管理和過程管理標準，加強航空電子過程管理標準和產品標準的相互關系和相關作用，使得航空電子領域標準體系更具完備性，從而更好的保證航空電子產品質量和可靠性。

（2）航空電子走向“綠色”

元器件的裝聯和元器件引出端的鍍覆需要用到焊料。鉛錫焊料（Sn63/Pb37）性能優異，但是鉛是有毒重金屬，對人體有危害，故美國、中國、日本等國先后發布類似“關于在電子電氣設備中限制使用某些有害物質指令（簡稱ROHS）”的指令。對此，各國相關企業積極研發鉛錫焊料的替代品，但目前尚無性能、可靠性和成本等方面能夠完全替代鉛錫焊料，元器件制造商被迫使用無鉛焊料代替鉛錫焊料對元器件進行鍍覆。航空航天系統在使用無鉛元器件的同時，為整機系統帶來了諸多風險，據此，IEC/TC107 WG1航空航天無鉛電子工作組制定一系列標準，解決目前高可靠系統中使用無鉛元器件管理、焊點的目檢、組裝、維修過程中出現的問題。

（3）標準與標準符合性驗證緊密結合

IECQ（IEC Quality Assessment System for Electronic Components）國際電工委員會電子元器件質量評定體系，隸屬于國際電工委員會，是世界范圍內唯一對電子元器件進行全面質量評估的批準和認證機構，負責對電工產品和材料以及生產過程進行質量評估。IEC/TC107針對航空電子過程管理制定一系統標準，保證航空電子產品質量與可靠性，有效的與IECQ相結合，將作為航空電子元器件申請IECQ認證的依據。

2.2 IEC/TC107工作方向分析

IEC/TC107航空電子系統過程管理技術委員會目前重點關注頂層架構與無鉛化、防偽、大氣輻射效應等重要短板的控制工作。近期工作重點包括標準維護及新標準編制兩個方面。

針對MT1維護工作組文件IEC/TS 62239-1和WG2工作組文件IEC/TS 62668-1，以及PT62396工作組文件IEC 62396-1，IEC/TC107將持續進行復審和更新。針對COTS裝備問題，將制定相關管理標準，擬為IEC/TS 62239-2；PT62396大氣輻射工作組將重點針對150nm以下工藝尺寸關鍵器件大氣輻射單粒子效應事件率的計算方法展開研討，并研究極端空間氣候對航空電子元器件潛在影響，并將大氣輻射效應納入系統設計中，擬制定標準IEC 62396-6、IEC 62396-7、IEC 62396-8；針對阻容感電子元件和BGA（球珊陣列）器件，將制定與STACK INTERNATIONAL技術內容相關的電容電阻國際規范IEC/TS 62686-2和航空電子BGA封裝的植球相關標準IEC/TS 62647-4；WG3航空航天防偽電子元器件工作組將針對目前已出版的標準進行修訂，增加新的SAE防偽規范中的部分內容。

3 SAC/TC427標準化工作介紹

3.1 SAC/TC427工作現狀

目前，我國主機廠所和航空電子有關廠所院校也大量使用COTS產品，為了保證我國航空航天工業使用的COTS的質量和可靠性，充分發揮生產、管理、科研各方面專家在標準化工作中的作用，有效開展航空電子過程管理領域的標準化工作，2003年12月我國正式成立IEC/TC107國內對口標準化組織SAC/TC427，秘書處所在單位設在中國航空綜合技術研究所。

國內工作方面，SAC/TC427負責提出航空電子過程管理標準化工作的方針、政策和技術措施的建議；在國家標標準編制過程中，負責組織國標的制定、修訂和復審及送審稿的審查工作；同時，標委會還負責歸口的國標宣講、解釋和培訓工作。

國際工作方面，SAC/TC427主要負責IEC/ TC107文件投票，跟蹤先進標準的發展動態，翻譯國際標準和國外先進標準；并組織參加每年IEC/ TC107工作年會，積極推動我國國內各有關方面實質性參與對口國際標準化活動，作為工作組專家實質性參加國際標準的編制，尋求突破口將國內相關技術和標準植入到國際標準中去，加快國際標準的轉化工作。

在充分消化理解IEC/TC107已有標準和正在制修訂標準的基礎上，借鑒美國航空電子過程管理委員會運行模式和研究成果，標委會編制本領域國家標準體系，制定和提供我國航空航天工業用航空電子過程管理領域的標準、指南及其他支持文件。SAC/TC427國家標準體系見圖1。元器件的使用要求》、國標《航空電子產品基于單粒子效應的氣輻射適應性通用要求》和國標《航空電子產品單粒子效應試驗方法》3項標準。

圖1 SAC/TC427國家標準體系

3.2 SAC/TC427標準制定

在航空電子過程管理標準制定過程中，SAC/ TC427深入調研了航空電子元器件使用者缺少管理計劃的現狀，針對現代航空電子產品可靠性要求高、研制周期短以及全壽命周期費用低等要求，結合IEC/TC107發布的相關標準，制定了國標《航空電子元器件管理計劃的制定》和國標《航空電子系統中高加速試驗的定義和執行指南》。同時，針對COTS元器件使用溫度范圍超出制造商規定的額定溫度范圍的問題和國內缺少大氣輻射影響數據應用、單粒子效應試驗和試驗結果評估的方法和要求的問題，已申報制定國標《額定溫度范圍外半導體

4 SAC/TC427標準化工作分析

4.1 SAC/TC427研究方向

SAC/TC427標準體系通過技術管理和過程管理實現航空電子過程管理，目前國家標準制定主要集中在航空電子設備大氣輻射影響、額定溫度范圍外半導體元器件的使用要求等方面，過程管理相關標準制定較少。然而，隨著商用貨架產品（COTS）技術的不斷發展，COTS產品在我國廠所和航空電子有關廠所院校的用量逐漸增多，后續將加強對航空電子過程管理，以持續保證COTS元器件和部件的質量和可靠性。

（1）大氣輻射效應

大氣中以及飛機內部的離子化輻射環境會影響使用在航空電子設備中的電子元器件，其主要環境影響類型為單粒子效應（SEE），如單粒子翻轉（SEU）、單粒子瞬變（SET）、單粒子燒損（SEB）等。新型飛機可能飛行在大氣輻射比以前更嚴酷的高度上。單粒子效應對航空電子設備的危害已引起業內廣泛重視，依據國際航空電子設備故障經驗，商用航空電子設備不能復現的故障中約20%歸因于單粒子效應。因此，SAC/TC427將深入研究大氣輻射環境及輻射對電子元器件的潛在沖擊，制定相關標準，以減少未來產品受大氣輻射的影響。

（2）無鉛電子

從無鉛焊接技術的產生背景、國內外發展現狀，可知電子產品的無鉛化趨勢日益緊迫，其中元器件的無鉛化是其根本。中國信息產業部也發出指令要求電子產品的鉛含量的控制要和歐洲同步，但是，我國在無鉛焊接技術及其材料的研究方面還較落后，雖然已在進行相關研究，但基本是處于采用國外材料和工藝技術的應用性研究階段，有計劃的開發性研究方面尚很欠缺，對相關的材料、工藝、標準等內容的研究不足。SAC/TC427將制定一系列標準，解決目前高可靠系統中使用無鉛元器件管理、焊點的目檢、組裝、維修過程中出現的問題。

（3）航空航天防偽電子元器件

隨著電子信息技術的飛速發展，包括塑封集成電路在內的各種電子元器件的更新換代周期也越來越短，給整機設備等元器件用戶的供應鏈管理帶來了困難，特別對元器件用量少、品種多、可靠性要求高的設備產品廠家而言，由于采購量小而常常不能直接從生產廠商采購，必須通過代理商進行采購，從而給假冒偽劣產品進入供應鏈提供了機會。

目前，市場上假冒偽劣元器件大量進入市場或軍工產品供應鏈，已嚴重影響到我國裝備產品的質量和可靠性，尤其是型號用單片集成電路，很大一部分為國外進口器件，一般都通過代理商采購。由于受禁、限運、停產等多種復雜因素的影響，假冒偽劣器件占有相當的比例，從而給測試篩選和質量把關工作帶來了很大的困難，這些假冒器件一旦裝機使用，將給武器裝備的可靠性帶來巨大的風險。據此，SAC/TC427持續跟蹤國外先進標準，根據WG3航空航天防偽電子元器件工作組發布的標準，結合具體國情，制定適用于國內航空航天防偽電子元器件系統標準，從而規避假冒偽劣元器件的使用，提高我國武器裝備系統的可靠性。

（4）標準和標準符合性驗證工作

電子元器件質量認證屬于第三方認證，獨立于制造方和使用方，在技術上和管理上具有國際或國內專門制空權的權威機構，以公平公正的原則對電子元器件制造方的技術、生產、檢驗等進行驗證。成為國際組織IECQ制度下合格制造商即表明其產品品質、質量管理體系、生產技術符合國際水平，對于提高產品商譽與市場競爭能力、增加經濟效益有很大幫助。目前，標委會不斷跟蹤將IEC/TC107和IECQ相關標準轉化為國內標準，同時與電子元器件可靠性及驗證技術相結合，對電工產品和材料以及生產過程進行質量評估，以保證和提高我國電子元器件可靠性。

4.2 參與國際標準制定情況

SAC/TC427把握時機，在國際標準化領域注入中國元素。在航空航天防偽電子元器件工作建議階段，提出將我國電子質量管理協會和電子企業協會采購分會發布的《電子元器件可信供貨商認定規范（RECS）》規程中的概念和流程納入到國際標準中的建議。在2011年進行委員會草案階段的IEC/TS 62668-1《Process management for avionics - Counterfeit prevention - Part 1: Avoiding the use of counterfeit, fraudulent and recycled electronic components》中，多處條款項已引用了我國《電子元器件可信供貨商認定規范》中的要求，提升了我國在國際標準化舞臺上的話語權，同時也有利于打破潛在的技術壁壘，為國內相關標準走向世界摸索出一條新路。

同時，SAC/TC427組織國內專相關家參加IEC/ TC107各個工作組，實質性參與國際標準編制。中國航空綜合技術研究所作為專家組成員參加編制的IEC/TR 62240-1《Process management for avionics -Electronic components capability in operation - Part 1: Temperature uprating》（航空電子過程管理-在生產廠家規定的額定溫度外元器件的使用-第1部分：升額）等6項國際標準已于2013年發布實施，提升了我國在國際標準化技術委員會的地位。

5 總結

隨著我國的經濟發展，新興工業體系正在發展建設過程中，同時伴隨著航空領域的工業與信息化復合發展，航空工業面臨著良好的發展機遇。航空電子作為航空工業體系的基本組成部分，其發展和前景越來越受重視。目前，SAC/TC427不斷加強研究和跟蹤IEC/TC107及其他國外先進標準，引進先進技術，參與國際標準的研究過程，從過程入手，針對技術角度和管理角度分別制定航空電子規范和標準，研制開發航空電子領域（包括航空航天領域，商用、民用和軍用電子領域）系統和設備過程管理標準，共同保證航空航天工業使用的COTS元器件或部件的可靠性。

[1] 黃永葵. IEC/TC107 國際電工委員會航空電子過程管理技術委員會及相關情況介紹[J]. 航空標準化與質量. 2004.

（編輯：雨晴）

T-65

C

1003-6660（2015）03-0006-05

10.13237/j.cnki.asq.2015.03.002

[收修訂稿日期] 2015-03-16