寿命可靠性

日前，国家半导体照明产品质检中心(筹)可靠性测试与寿命评估实验室揭牌仪式在江苏常州市科教城举行。 　　该实验室是国家半导体照明产品质检中心(筹)与中科院上海技物所合作共建的。两部门将依托上海技物所在航天领域应用LED(发光二极管)取得的技术优势，在研发高端LED照明产品、开展产品工程化检测与测试等两个主要方面展开深入合作，帮助解决半导体产品生产企业发展中遇到的难题，促进LED产品性能稳定和质量可靠，进一步提升国家质检中心技术水平。

质量是分析仪器的生命线，可靠性是质量问题的核心，可靠性是分析仪器的灵魂。但是，对于当前的一些国产分析仪器来说，可靠性仍然是发展中的一大硬伤，这同时也成为国产分析仪器亟需解决的问题之一。 　　在今年4月份的科学仪器发展年会上，仪器信息网邀请了北京航空航天大学可靠性工程研究所孙宇锋教授作了题为《怎样提高科学仪器生产的可靠性》的报告，当时演讲台下坐了很多国产分析仪器厂商的老总，会后，也有老总希望和孙宇锋教授进一步交流。可见，提高国产分析仪器的可靠性的需求之高。 　　之后，仪器信息网与北京航空航天大学可靠性工程研究所展开了一系列合作。2013年10月30日，孙宇锋教授再次通过仪器信息网网络讲堂进行了题为《提高分析仪器可靠性稳定性的基本方法》的讲座。另外，孙宇锋教授主讲的&ldquo 分析仪器产品质量与可靠性&rdquo 培训班也于11月19日开班。 　　日前，仪器信息网采访了孙宇锋教授，请其详细讲解了可靠性系统工程的内容、应用于分析仪器的必要性、投入成本与效益的关系等。 北京航空航天大学可靠性工程研究所教授 孙宇锋 　　&ldquo 可靠性是设计、制造、管理出来的&rdquo 　　Instrument：可靠性系统工程包括哪些方面与内容呢? 　　孙宇锋：可靠性系统工程包括的内容非常多，可靠性是其中最重要的，也是产品质量特性中的一个重要组成部分。现代产品设计将质量定义为满足用户需求的程度。全特性质量概念中，质量特性包括了两方面，一是专门或专业特性，如分析精度、能力等功能指标 二是通用质量特性，保证功能持续有效的能力，具体又包含了可靠性、维修性、测试性、保障性、安全性环境适应性等主要特性，所有这些特性都是可设计的，在产品方案阶段就应是设计的核心目标。 　　可靠性是设计、制造、管理出来的。其中管理比设计更重要，因为只要在设计过程中认真实施相关准则就能发挥基本作用，但是往往在产品设计中为什么要做、怎么做才能有效达到这一目标，企业的技术和工程管理人员往往认识并不深刻。 　　&ldquo 可靠性工程技术在国内分析仪器行业基本属于空白&rdquo 　　Instrument：在您的研究工作中，可靠性系统工程之前多用于哪些方领域? 　　孙宇锋：我们研究所提供针对各类产品的可靠性问题的整套解决方案和相关技术方法，除航空航天外，还有通讯、高铁、核电站、重型机械、电力电子行业等行业。目前绝大多数是还是航空航天领域的，其它行业的项目所占比例较少。许多大企业已开始重视可靠性工作，对我们专业需求很大。 　　Instrument：目前，可靠性系统工程在分析仪器行业的应用现状如何? 　　孙宇锋：目前我们在国内还未看到针对分析仪器行业的可靠性典型技术案例，可以说可靠性工程技术在国内分析仪器行业基本属于空白，还处于学习、认识、尝试应用的阶段。 　　&ldquo 分析仪器高、精、尖的特性，要求重视可靠性研究&rdquo 　　Instrument：分析仪器为何必须要开展可靠性系统工程研究呢? 　　孙宇锋：分析仪器行业是一个技术密集、科技含量极高、结构精密、组成复杂的行业。作为一种应用遍及基础研究到生产线的基础性产品和技术，分析仪器行业对一个国家创新带动的新增价值很大。分析仪器新技术带来的附加价值占全世界每年新增价值的70%~75%。 　　一方面是组成复杂、精密、技术含量高的产品，越容易出现质量问题，主要原因是小批量考核不充分 另一方面，由于技术附加价值高、成本昂贵、用途特殊，许多情况下不允许出现问题，否则后果严重。 　　因此对于分析仪器，从可靠性角度应给与高度重视，要研究对这样特点的产品，应该采取什么设计手段来提高其可靠性水平。 　　对于分析仪器来说，可靠性与性能应该放在同等重要位置，没有可靠性，性能再高也没有用。对于仪器厂商来说，有时候宁愿降低产品指标，也应保证产品的高可靠水平。 　　&ldquo 可靠性问题已成为我国分析仪器产业化进展滞缓的一个关键因素&rdquo 　　Instrument：国产分析仪器行业与国外相比，可靠性研究方面有哪些差距? 　　孙宇锋：据了解，我国现有各类分析仪器企业6000多家，已经形成门类品种比较齐全、具有一定技术基础和生产规模的产业体系，并且每年以20%的增幅高速发展。但据海关统计，我国每年进口各类分析仪器总额接近我国分析仪器产业总产值的50%。高档、大型仪器设备几乎全部依赖进口，同时国外公司还占有国内中档产品以及许多关键零部件市场60%以上的份额。 　　面对这一现象，业内人士普遍认为：我国分析仪器产品跟国外的差距并不在技术的先进方面，而是在产品的稳定性和可靠性。国外产品质量稳定，用户使用放心。国内产品则稳定性和可靠性都不够，造成了业内&ldquo 产品叫好不叫座&rdquo 的情况。 　　目前，稳定性和可靠性问题已成为制约我国分析仪器产业创新发展的一个严重障碍，成为了产业化进展滞缓的一个关键因素。究其根本原因是行业内从业人员对产品可靠性的重要性存在观念和认识不足的问题，长期缺乏对确保产品质量的可靠性设计分析技术的研究和应用。 　　因此，尽快建立和形成我国分析仪器行业的可靠性工程技术体系，并尽快推广应用到全行业的企业中去，已成为了推进我国分析仪器产业快速的迫切需求。 　　国产分析仪器的可靠性工作应怎么做? 　　Instrument：可靠性系统工程中哪些是国产分析仪器厂商最迫切要做的? 　　孙宇锋：具体来说，仪器厂商可以从以下几方面开展工作： 　　首先，产品质量工作要以抓好可靠性工作为重点，应在企业文化中构建可靠性是产品核心要素的观念，使企业管理者和技术人员认识到可靠性是保证产品有效的、重要的使能技术。应该将可靠性指标与产品性能指标放在同等重要的地位加以重视，并真正落实在行动和产品研发过程里。在产品研制初期应建立可靠性工作系统，明确可靠性人员职责、将可靠性工作同步纳入产品研制计划，坚持&ldquo 预防为主、从源头抓起、全过程管理&rdquo 的可靠性工作原则。 　　其次，产品可靠性首先是设计出来的，因此应提出对产品的可靠性指标要求，这是推动设计人员开展可靠性工作的动力，是开展可靠性设计工作的基本依据。 　　第三方面，在产品研制过程中主要抓可靠性设计及其过程质量过程，必须采取一系列工程技术(包括了可靠性设计准则、分配、预计、FMEA、FTA等内容)来完成可靠性设计分析工作，并且应确保能够按照规范化的技术途径来实施。 　　另一方面，企业还要做好可靠性试验与验证工作。通过可靠性试验不仅能够发现产品潜在缺陷，为设计改进提供依据，还能为验证是否达到规定可靠性水平提供证据。 　　最后一点，企业还必须要重视元器件、原材料的质量管理工作，加强制造过程的质量控制，落实各类产品质量问题的归零工作。 　　简而言之就是引入管理、开展设计、实施监控、加强考核。从技术角度看，可靠性工程技术是一类具有普遍适用性的专业工程技术，并不高深，不是只有大的工程项目才能应用。因此以目前国内分析仪器行业的发展现状，应用可靠性技术是完全没有问题的。 　　企业可靠性工作能不能做好，我国可靠性工程技术的奠基人杨为民教授的话最具代表性：&ldquo 老板重视了，可靠性工作才能做起来&rdquo ，分析仪器企业也是一样。 　　&ldquo 可靠性系统工程技术的全面应用，只会降低产品全寿命周期的成本&rdquo 　　Instrument：可靠性系统工程应用于分析仪器，必然会增加仪器的制造成本，而目前大部分国产分析仪器的利润空间都不大，您是否算过成本与效益之间的&ldquo 经济账&rdquo ?这是否会制约国产分析仪器厂商对此的投入? 　　孙宇锋：这就要正确认识成本这一概念的内涵。 　　从厂家角度看，应用可靠性技术相当于将产品售后服务成本的一部分投入到了研发中，越早应用投入就越少，效益就越大。虽然研制成本有所增加，导致产品售价上升，但维修成本(保质期内)大大下降。从产品整个寿命周期看，可靠性工程技术会显著降低产品的寿命成本。 　　从用户角度看，分析仪器的购买成本较高，但如果不注意可靠性问题，其后期的维护和维修成本可能是惊人的，越是昂贵的产品，其维护成本越高，因此买高可靠产品，从整个使用期看也是省钱的。 　　采访编辑：刘丰秋 　　附录：孙宇锋教授简介 　　1990年本科毕业于北京航空航天大学工程系统工程系可靠性工程专业，2000年毕业于北京航空航天大学飞行器设计专业，获工学博士学位。 　　现任北京航空航天大学可靠性与系统工程学院系统安全与可靠性工程系主任，教授。主要从事可靠性设计分析、系统性能和可靠性综合设计与仿真、电子产品可靠性设计分析与仿真、装备可靠性维修性保障性论证与仿真、可靠性信息处理与评估等方向的研究工作。 　　近年来先后主持或参与973、预研、基础科研、技术基础等各类课题20余项，先后发表各类学术论文50余篇，合作出版著作2部，软件著作版权3项，专利2项。先后获得部级科技进步一等奖1次、二等奖5次，三等奖2次。

作者：郝晓明 来源：科技日报疲劳失效是工程构件长期可靠服役所面临的重要问题。为了评价工程构件及各种材料的疲劳可靠性，往往采用足够数量的疲劳试样进行大量长时疲劳测试，这种既耗时又耗材的疲劳测试方法在工业界和实验室已使用了近百年。如何建立高通量即一次性对多个样本进行检测的疲劳测试方法与表征技术，实现低成本、快速评估材料疲劳可靠性是一个有待解决的关键问题。近日，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心张广平研究员团队在前期小尺度材料疲劳行为研究的基础上，与东北大学材料科学与工程学院张滨教授团队合作，提出了一种材料疲劳性能高通量、快速评价的思想，设计并建立了一种能够同时对多个小微试样进行对称弯曲疲劳加载的测试系统，并在其上对核电、高铁、汽车等领域用的几种典型工程材料进行了高通量疲劳测试，通过对比和计算模拟进行了验证，建立了材料疲劳性能的高通量测试技术和方法。据介绍，该技术既可模拟标准规定的疲劳极限升降法快速获得材料的疲劳极限，也可一次性获得应力幅或应变幅与疲劳寿命之间的曲线；在一周内快速获得材料的疲劳数据，耗时仅为采用前述标准测试方法的1/4；基于经典的Tanaka-Mura模型，科研团队建立了该测试技术所获得的材料疲劳极限与标准试样疲劳极限间转换因子的理论预测模型。此外，利用该技术分别对经不同温度长时热暴露和经γ射线辐照的核主泵螺栓用F316不锈钢的疲劳性能进行了评价，证明了该方法在工程实际的适用性，为先进材料的疲劳性能快速评价提供了新策略。该高通量疲劳性能测试系统、技术与原理的建立，不仅为核电等在役关键工程构件疲劳性能测试提供了一种低成本、高效快速的新方法，且为增材制造复杂形性构件、材料表面涂层、腐蚀层和改性层、焊缝区以及材料结构单元和应力、应变集中区域等微小区域的本征疲劳性能评价提供了有效的评价策略，为在役工程构件疲劳可靠性“体检”提供新思路。同时，这一高通量疲劳性能测试方法和评价技术有望进一步推动材料、构件疲劳性能数据库的高效建立和物理模型-数据融合驱动的工程构件疲劳寿命的快速预测。

等离子清洗机提升太阳能光伏板封装可靠性2017年，习近平总书记在党的十九大报告中提出，必须树立和践行“绿水青山就是金山银山”的理念，站在人与自然和谐共生的高度谋发展。生态环境是人类生存发展的根基，通过清洁能源的开发使用，才能做好保护生态环境，走好绿色发展之路。一、清洁能源之太阳能光伏一般情况，太阳能光伏板的使用环境较为苛刻，而国家规定光伏电站的设计使用寿命是25年，因此太阳能光伏组件封装的可靠性就显得尤为重要。光伏产业流程中，哪些环节会影响最终的封装效果呢？ 二、光伏产业流程 显而易见，中游太阳能光伏板制程中，背板可靠性、压层件工艺、整体光伏组件封装工艺等，均是影响太阳能光伏板封装可靠性的重要因素。下面我们来了解，如何使用等离子技术，提高太阳能光伏组件封装可靠性！三、等离子提升太阳能光伏板封装可靠性太阳能光伏板在生产过程中，存在大量涂覆、复合、粘接、热压等工艺，使用等离子技术活化后，可以有效提高材料表面的润湿性，从而提升整体封装效果。01 等离子提升光伏背板可靠性太阳能背板需具备优越的耐候性、高绝缘性以及低水透性能。含氟材料的耐候性、斥水赤油性能，能很好的满足这一要求，但斥水斥油性不利于与基材复合，因此在与基材（PET）涂覆/复合前，使用等离子清洗，可有效提高含氟材料与基材涂覆/复合的可靠性。02 等离子提升光伏压层件工艺可靠性 压层件工艺中，使用等离子清洗机对光伏玻璃表面和底板上的氟膜进行表面处理，能更好的与EVA结合，提高压层件各组件的结合强度。03 等离子提升“组件”工艺可靠性压层件完成后，加上边框、密封胶、接线盒，就完成了我们的主体“太阳能光伏板”的制作。在这一环节，使用等离子清洗机对边框进行处理，从理论上讲，对密封效果也会有一定程度的提升。后续加上逆变器、汇流箱、支架、蓄电池等，一个整体的光伏系统就可以完成啦。

从“疫苗事件"浅谈制药生产数据可靠性 最近持续发酵的“疫苗事件”引起了社会对于药品安全的巨大关注，相关企业生产记录造假，严重违反《药品生产质量管理规范》，国家领导人也分别对这起事件的调查做出了重要指示。很多人甚至对接种疫苗本身的必要性都产生了怀疑。首先我们应该明确一点，疫苗作为人类医学最伟大的发明之一，每年都能拯救数百万的生命。纵然由于目前个别批次疫苗存在问题，我们也不能否认疫苗本身的正面作用。 而对于制药企业本身而言生产记录这一个小小的方面对于药品质量究竟有多重要则不言而喻。生产记录是产品的“身份证”一般来说，一份生产记录主要包括：供应部门的原辅料进货记录；仓储原辅料以及产品的进、出货记录；财务部门的相应原辅料购买凭证和记录；质检部门相应的原辅料以及产品的取样记录、检验记录、检验报告单等；生产部门的领用记录、批生产记录；销售部门的产品调出记录等。其内容包括产品名称、生产批号、生产日期、操作者与复核者的签名、有关操作与设备、相关生产阶段的产品数量、物料平衡的计算、生产过程的控制记录及特殊问题记录。一旦产品出现问题，这些记录便可以查找企业生产存在的问题，掌握产品的去向，可是如此关键的生产记录却被人动了手脚，这种造假不仅暴露出企业管理不善，而且存在着巨大危害。所以关于数据可靠性的问题不仅是此次事件的症结所在，更一直都是各类现场检查、跟踪检查、飞行检查等各类检查的重中之重。什么是数据可靠性？数据可靠性指在数据生命周期内，数据完整、一致、准确的程度。应当以安全的方式收集和维护数据，从而保证数据归属至人、清晰可溯、同步记录、原始一致、准确真实（国际上，常用缩略词“ALCOA”或“ALCOA+”概括）。 在《2017年度药品检查报告》中国家药品监督管理局共计完成了751项各类检查。其中国家药品监督管理局发现的可靠性相关的问题主要包括：修改系统时间后检测、关键数据无法溯源，原始记录、原始图谱、原始数据及计算过程缺失，检验原始记录内容不一致，恶意修改积分参数，套用图谱，生产和检验记录管理混乱，提前填写记录，未对分析仪器的计算机系统进行权限管理和有效控制等。 国家药品监督管理局对药品生产数据的可靠性进行审计的重点是：审计重点l 未及时记录生产过程中的数据，补记录l 生产现场实际与批记录数据不一致l 生产批记录与实际设备产能不一致l 代替别人签字l 补签时间和日期l 数据转移没有过程记录l 现场设备运行参数与记录数据不一致 相关的检查清单：数据有效性检查清单l 是否存在不同用户共用计算机化系统账户的情况？包括车间的工艺设备。l 涉及电子记录的计算机化系统是否具备审计追踪功能？l 电子签名是否经过验证/确认？ l 是否存在使用个人手写签名的电子图片代替电子签名的情况？l 审计追踪功能或其替代方法是否被开启并激活？l 审计追踪功能或其替代方法是否被修改？l 计算机化系统的时间戳（时间/日期/时区）是否被人为篡改？l 电子签名是否真实、安全？ 由此可见确保整个制药生产过程的数据可靠性，这已成为全球药企合规性的基础，并成为监管部门重点核查的领域。 看到这里您肯定会问那么梅特勒-托利多又能做些什么？梅特勒-托利多基于现有相关数据完整性法规的要求，帮助制药厂家针对制药的整个生产流程：从实验室原料、成品的称量及分析；原料、辅料配料混合搅拌；工艺参数控制；罐装、压片或制粒；到药品包装与物流提供不同层次的解决方案，使用部分或全部无纸化系统解决方案来管控生产流程，确保制药企业及时、准确的记录，实现相关数据的追溯和安全存储。 原料、成品实验室检验环节对于实验室常见的中小型仪器，诸如密度、折光、电导率、pH计、滴定、水分、天平等梅特勒-托利多产品系列，可以利用LabX软件整合在同一个操作平台上进行统一管理。 LabX提供多样化的用户管理、集中化的数据管理和统一化的SOP方法管理。用户不仅可以在电脑屏幕控制仪器进行分析，而且可以在仪器触摸屏调用相关方法，按照屏幕提示步骤操作即可，无需人工计算，无需纸质版SOP，实验数据自动上传到安全的数据库中，消除计算和转录的错误，有助于满足ALCOA原则规范，实现检验数据可靠性。 在工艺控制环节梅特勒-托利多过程分析部门的智能传感器管理（ISM）技术，帮助优化在线传感器的管理和使用；同时，配套的软件iSense，可有效采集、分析和管理电极的校准信息并保持连贯记录。iSense CFR在技术上符合21CFR第11部分和EudraLex第4卷附录11的要求，帮助企业在确保生产速度的同时最大限度提升产品质量，保障客户的利益，最大限度的确保制药企业的数据完整性与可靠性。 同时，可提供完整的电子文件记录并进行用户管理。将诸如校准或维护等与传感器相关的所有活动进行存储，并通过电子方式或打印方式进行文件记录；另外，用户管理与电子日志簿可控制与跟踪各项活动，以确保在传感器资产的整个使用寿命期内对其进行完整文件记录。凭借可轻松访问的，关于每一台传感器的完整与可靠文件，可以很容易地满足法规要求。在制药的生产环节称重是药品生产中的重要过程，我们从配料称量和质量管理等方面提升数据的可靠性，确保符合GMP要求。 我们的ICS689标签打印解决方案，帮助制药企业打印完整的原始数据及元数据，方便物料核对和复核，配合Collect+数据采集软件，实现自动化数据传输，避免转录错误。在配料称量环节，我们的FormWeigh.Net配方称量系统是一套合规的联网系统，实时监控、控制、追踪并验证配制工艺的各个方面，系统具备锁定时间戳，权限分级，审计追踪等功能，确保可靠完整的记录，避免人为修改，全流程可追溯。 在制药生产成品包装前后环节特勒-托利多的Tablex金属检测机提供符合FDA 21 CFR part 11的严格规定的电子签名及生产日志，多级密码权限，防止越级操作，可确保所有操作追溯到人，从而支持完全符合标准要求，使得生产企业可以始终全面掌控药品的生产过程。 对于制药企业来说，符合质量标准的药品=合格的操作人员+符合要求的设备+良好的流程如何符合法规，控制风险，确保质量，把人为差错降到最低，杜绝造假，防患于未然，是赢得市场和用户信任的关键梅特勒-托利多希望通过我们的解决方案，帮助制药企业完善GMP流程，重铸市场信心。 欢迎您点击阅读原文了解我们相关的解决方案

科鉴可靠性实验室顺利通过cnas& dilac现场复评审新增软件测评资质 简介：2019年10月28-30日，科鉴可靠性实验室顺利通过cnas &dilac2019年度现场复评审与扩项评审。通过本次评审，实验室在新增一系列最新的安全测试、环境与可靠性试验标准资质基础上，还扩项新增了软件测评、盐雾试验检测资质。 2019年10月28日至30日，广东科鉴检测工程技术有限公司迎来了由中国合格评定国家认可委员会（cnas）与国防科技工业实验室认可委员会（dilac）共同委派的评审专家组一行5人对我司进行现场复评审。评审现场为迎接本次扩项评审，实验室扩充面积近300平方，新增了霉菌实验室、盐雾实验室、软件测评室；购置了温湿度综合应力可靠性试验箱、复合盐雾加速试验箱、高低温湿热霉菌试验箱、符合医疗器械标准要求的安规综测仪等设备及软件测评用硬件和专业工具。实验室100多台套仪器设备均送样至赛宝计量中心进行了年度计量，仪器设备能力能够满足相关认可标准要求。评审专家组依据检测和校准实验室能力认可准则(cnas-cl01&dilac-ac01)及其他相关认可要求和各个领域的应用说明对实验室的管理和技术能力进行了全方位评审，分别对环境与可靠性试验、电气产品通用安全类试验、软件测试的检测能力和体系管理进行了逐一评审检查。评审专家组对实验室先进的仪器设备、完善的检测管理流程以及检测人员工作经验表示赞赏，对实验室的管理和技术水平给予了充分的肯定，经过3天评审对实验室体系运行过程中存在的不足出具了不符合项和整改要求。实验室技术负责人和质量负责人代表公司全体对评审专家组辛勤工作和积极建议表示由衷的感谢，并承诺尽快对评审发生的不符合项进行整改完善。 完成本次评审后，科鉴可靠性实验室具备了以下检测试验业务能力：环境试验：高温、低温、湿热、快速温变、温度冲击、太阳辐射、盐雾、机械振动、机械冲击、碰撞、跌落；可靠性试验：温湿度综合应力可靠性试验、温湿度-振动综合应力可靠性试验、可靠性指标考核验证、加速试验、寿命评价、插拔寿命试验、按键寿命试验；安全测试：gb 4793.1 gb4943.1、gb8898、gb9706.1、gb 9706.15等；软件测评：gb/t 25000.51。

2023年10月18-20日，仪器信息网(www.instrument.com.cn) 与电子工业出版社将联合主办第四届“半导体材料与器件分析检测技术与应用”主题网络研讨会。iCSMD 2023会议围绕光电材料与器件、第三代半导体材料与器件、传感器与MEMS、半导体产业配套原材料等热点材料、器件的材料分析、失效分析、可靠性测试、缺陷检测和量测等热点分析检测技术，为国内广大半导体材料与器件研究、应用及检测的相关工作者提供一个突破时间地域限制的免费学习平台，让大家足不出户便能聆听到相关专家的精彩报告。本次大会分设：半导体材料分析技术新进展、可靠性测试和失效分析技术、可靠性测试和失效分析技术（赛宝实验室专场）、缺陷检测和量测技术4个主题专场，诚邀业界人士报名参会。主办单位：仪器信息网，电子工业出版社参会方式：本次会议免费参会，参会报名请点击会议官网：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/icsmd2023/ 或扫描二维码报名“可靠性测试和失效分析技术”专场预告（注:最终日程以会议官网为准）时间报告题目演讲嘉宾专场：可靠性测试和失效分析技术（赛宝实验室专场）（10月19日下午）专场主持人：吕宏峰（工业和信息化部电子第五研究所 高级工程师）14:00高端集成电路5A分析评价技术师谦（工业和信息化部电子第五研究所 高级工程师）14:30光学显微分析技术在半导体失效分析中的应用刘丽媛（工业和信息化部电子第五研究所 高级工程师）15:00集成电路振动、冲击试验评价邓传锦（工业和信息化部电子第五研究所 高级工程师）15:30光发射显微镜原理及在失效分析中的应用蔡金宝（工业和信息化部电子第五研究所 部门主任/高级工程师）16:00半导体集成电路热环境可靠性试验方法与标准陈锴彬（工业和信息化部电子第五研究所 工程师）16:30电子制造中的可靠性工程邹雅冰（工业和信息化部电子第五研究所 高级工程师/工艺总师）17:00集成电路静电放电失效分析与评价何胜宗（工业和信息化部电子第五研究所 高级工程师）嘉宾简介及报告摘要（按分享顺序）专场主持人：吕宏峰 工业和信息化部电子第五研究所 高级工程师【个人简介】吕宏峰，博士，高级工程师，主要从事元器件质量与可靠性相关的科研任务，累计负责和参与省部级项目20余项，具有丰富的测试检测及科研经验，发表SCI\EI论文十余篇，授权专利4项，编撰2本技术专著。报告题目：碳化硅器件的新型电力系统应用与可靠性研究师谦 工业和信息化部电子第五研究所 高级工程师【个人简介】师谦，中国赛宝实验室（工业和信息化部电子第五研究所）高级工程师, 硕士，现任工业和信息化部电子第五研究所元器件可靠性研究分析中心元器件可靠性工程部总工。硕士毕业于电子科技大学微电子技术专业。1998年入职工业和信息化部电子第五研究所元器件可靠性研究分析中心，专业从事集成电路失效机理，失效分析技术和环境适用性试验技术研究。荣获省部级科技奖6次，主持和参与4项国家标准制定，参与发表专著和文章7篇。报告题目： 高端集成电路5A分析评价技术【摘要】高端芯片的可靠性保证技术，在材料，工艺和外部应力几个层面进行分析评价，实现产品可靠性提升。刘丽媛 工业和信息化部电子第五研究所 高级工程师【个人简介】刘丽媛，女，毕业于中山大学微电子学与固体电子学专业，硕士研究生，长期从事分立器件、集成电路等元器件可靠性分析和评价工作，擅长塑封集成电路在航空装备领域及全海深无人潜水器领域的应用风险评估，2018年获得国防科学技术进步奖一等奖一项，2020年作为项目负责人完成电子元器件领域省部级科研项目1项，参与其他国家重大工程、研究项目10余项，包括广东省科技厅重点领域研发计划高端芯片可靠性与可信任性评价分析关键技术、面向高频开关电源应用的8英寸Si衬底上GaN基功率器件的关键技术研究及产业化等，并参与国家新材料测试评价平台-战略性电子材料测试评价中心建设工作，曾与航空装备研制单位、无人深潜器研制单位、电力企业、家电企业等开展多项项目合作，连续5年担任国际标准组织JEDEC质量与可靠性委员会中国区工作组秘书长，发表论文10余篇。报告题目： 光学显微分析技术在半导体失效分析中的应用【摘要】报告简要介绍光学显微镜的分类、原理和特点，重点结合应用案例讲解光学显微技术在半导体失效分析中的重要作用，如样品外观、内部结构检查及失效发现，与电学分析、化学分析联用分析等。邓传锦 工业和信息化部电子第五研究所 高级工程师【个人简介】工业和信息化部电子五所高级工程师，主要从事元器件可靠性寿命及环境试验评估方法研究，具有超过10年丰富的一线试验操作经验，熟悉各类元器件检测试验标准，对元器件可靠性试验评价有独特的见解。承担了多项省部级机械试验、寿命试验方面检测技术研究类课题，发表机械试验、寿命试验及环境试验方面论文13篇，EI收录8篇。报告题目： 集成电路振动、冲击试验评价【摘要】1、集成电路振动试验评价 对集成电路常用振动试验标准中扫频振动、随机振动试验条件、方法、注意事项及振动夹具设计测试方法进行讲解。 2、集成电路冲击试验评价 对集成电路常用冲击试验标准中标准波形冲击、冲击响应谱、轻量级冲击、瞬态脉冲波形冲击等试验条件、方法、注意事项及失效案例进行讲解。蔡金宝 工业和信息化部电子第五研究所 部门主任/高级工程师【个人简介】蔡金宝，硕士，高级工程师，毕业于北京大学微电子与固体电子学，现任工业和信息化部电子第五研究所系统工程中心项目工程部主任，主要从事电子系统元器件级、板级的可靠性研究和分析工作，主持过多个行业龙头企业的可靠性提升服务工作。在电子产品的可靠性工作流程优化、可靠性增长与评价、故障根因分析、物料评估与优选、寿命分析与评价方面有着丰富的工作经验。在电子元器件可靠性管控方面，曾为通讯、家电、军工、汽车电子等行业的标杆客户提供服务，包括定制模块的可靠性评估与增长、物料选用体系优化、替代物料的验证等。报告题目： 光发射显微镜原理及在失效分析中的应用【摘要】光发射显微镜技术（EMMI）和激光扫描显微镜技术（OBIRCH）能快速定位芯片失效区域，广泛应用于器件的失效分析。本报告主要介绍EMMI和OBIRCH的理论基础和成像原理，通过两种技术的应用及实际案例，对比两者区别，并详细介绍两种技术的应用范围。最后对试验设备进行简单介绍。陈锴彬 工业和信息化部电子第五研究所 工程师【个人简介】本科和硕士毕业于华南理工大学，目前在工业和信息化电子第五研究所任职项目工程师，主要从事电子元器件可靠性环境与寿命试验的开展和研究工作。在可靠性环境与寿命试验领域：个人实操开展的试验项目上千项；参与了多项省部级课题的研究工作，发表学术论文7篇，其中6篇被SCI或EI收录；申请发明专利3项。支撑并解决了若干款新产品在鉴定检验时，在环境试验方面的匹配性问题。报告题目：半导体集成电路热环境可靠性试验方法与标准【摘要】热环境试验是考核和验证产品环境适应性的一类可靠性试验。对于半导体集成电路，常用的热环境可靠性试验包括温度循环、热冲击、高低温贮存、高低温工作等试验。本报告从试验的方法和原理出发，分析不同热环境试验对样品的考核目的及差异。并进一步结合集成电路常用的热环境试验标准和相关的案例，对开展试验时的注意事项进行介绍。邹雅冰 工业和信息化部电子第五研究所 高级工程师/工艺总师【个人简介】邹雅冰 工业和信息化部电子第五研究所 元器件可靠性分析中心 高级工程师 工艺总师，办公室主任，IPC特邀专家。 专业从事电子装联工艺可靠性技术研究，拥有丰富的科研及工程项目经验，擅长印制板及其组件失效分析、工艺制程改进和工艺可靠性试验评价技术，先后主持/参与30多项IPC、国标、行标等相关标准的制修订及审核工作，服务多家单位的工艺优化及改进相关咨询项目。报告题目： 电子制造中的可靠性工程【摘要】从制造大国到制造强国，实现高质量发展，可靠性必不可少。电子制造是一个复杂的高技术的工艺工程，而可靠性是一项系统工程。出厂合格不等于可靠，不可靠的产品不具有品牌竞争力。高可靠的电子制造需要系统导入可靠性工程，本课程简要介绍了导入的基本方法和流程。何胜宗 工业和信息化部电子第五研究所 高级工程师【个人简介】何胜宗，可靠性高级工程师、iNARTE认证ESD工程师、TSQ项目黑带。专业从事电子产品质量可靠性整体解决（TSQ/TSR）项目的技术咨询和辅导工作。在电子元器件检测、失效分析领域，具有丰富的实践经验，积累了大量电子元器件物料缺陷、制造工艺不良、静电防护不当等诱发产品失效的案例经验和相应的解决方案。帮助客户查明引起重大质量事故的根本原因，并提出有效的整改方案及预防措施，获得客户好评与认可。积累了大量由于ESD损伤的失效分析案例，对ESD损伤现场诊断、分析以及防护管控体系整改、培训具有丰富的实践经验。辅导了多家企业的静电防护体系改造工程，使相关人员全面掌握了电子制造过程的静电防护原理、方法和管控措施，并使企业通过了IEC61340/ESDA S20.20标准体系认证。开展静电防护体系建设辅导相关的企业有：华高王氏、ABB、技研新阳、美维电子、成都振芯科技、贵州振华风光、新风光电子、美的空调、美的冰箱、美的机电、海信空调、海信日立、杭州先途电子、昆山神讯电脑、上海渡省、万和电气、武汉新芯、九院五所、中航609、兵器203、4724、5721、南京海泰、重庆东风小康、三川智慧水表、中山名门等。报告题目： 集成电路静电放电失效分析与评价【摘要】报告聚焦集成电路静电放电失效分析与评价技术，介绍了生产工序中典型的静电风险来源以及静电放电诱发失效的放电路径、失效类型和深层机理过程；以真实工程案例为基础，介绍了在产线失效或者客退品分析工作中，如何排查静电诱发失效并进行整改的工作思路和技巧；最后，介绍了集成电路的静电放电评价方法和相应的防护措施。会议联系会议内容仪器信息网康编辑：15733280108，kangpc@instrument.com.cn会议赞助周经理，19801307421，zhouhh@instrument.com.cn

功率器件可靠性研究和失效分析的基本介绍邓二平（合肥工业大学 电气与自动化工程学院 230009）摘要：功率器件可靠性是器件厂商和应用方除性能参数外最为关注的，也是特性参数测试无法评估的，失效分析则是分析器件封装缺陷、提升器件封装水平和应用可靠性的基础。可靠性测试项目的规范性、严谨性和可追溯性，对于功率器件可靠性评估和失效分析至关重要，也是保障分析结果全面性、准确性和有效性的基础。本文结合团队多年的可靠性和失效分析研究的相关经验，对研究步骤等进行了基本介绍，旨在为行业的发展提供可能的参考。1、引言功率器件近年来在国内得到了大力发展，尤其是第三代半导体器件SiC MOSFET与新能源汽车应用的结合，迎来了功率器件国产化的重大发展机遇，包括芯片、封装、测试和设备等。而可靠性研究和失效分析则是器件封装后评估器件长期稳定运行的基础，对器件封装改进、可靠性评估等具有重要意义。本文结合团队多年的可靠性研究经验，主要介绍了进行功率器件可靠性研究和失效分析的一些基本步骤、原理和需要注意的事项等，具体测试电路请参考相应的测试标准（如IEC、MIL、JESD和AGQ等测试标准）。功率器件主要包括：Si IGBT/diode, Si MOSFET/diode, SiC MOSFET/diode, GaN器件，目前市场上比较成熟的产品还是以硅基为代表的IGBT器件，电压等级最高可到6500V，电流目前最大到3600A。随着使用开关频率的提升、能耗要求和基础材料的发展，SiC基的功率器件己逐渐成熟，典型的代表是SiC MOSFET，新能源汽车的800V平台正大量使用1200V的SiC MOSFET。进一步地，GaN工艺的不断成熟以及在射频领域的发展经验，目前600V左右的高频开关领域GaN器件非常有优势，尤其是车载充电机(OBC)。不同类型的功率器件具有不同的特性，因此在测试方法和细节上要有所区分，如SiC器件由于栅极的不稳定性以及GaN动态的快速性需要重点关注。2、测试项目分类功率器件的测试一般分为基本特性测试来表征器件性能优良、极限能力测试来评估器件的鲁棒性、可靠性测试来评估器件长期运行稳定性以及失效分析助力器件改进和优化升级，具体如下。2.1 基本特性测试主要包括：静态特性测试（以IGBT为例一般指饱和压降Vces，阈值电压Vgeth，集-射极漏电流Ices，栅-射极漏电流Iges，稳态热阻Rth等静态参数）和动态特性测试（一般指双脉冲测试，包括开通延时时间td(on)，下降时间tf等动态参数），其中动态特性测试还可包括安全工作区SOA的测试，有RBSOA和SCSOA。静态特性主要表征模块的一些基本性能参数，是表征模块优良的重要指标，如饱和压降Vces表征器件的导通能力，Vces越小，模块工作过程中的导通损耗越小，相同条件下温升越小。器件加速老化可靠性实验前必须进行模块的基本特性测试，尤其是静态特性测试，一方面确保被测器件功能的完整性，另一方面可用于老化后的对比分析，助力器件失效模式的分析。但一般在可靠性老化测试中不进行器件的动态特性测试，即使是进行栅极老化的高温栅偏实验，一方面是动态特性测试时间很短，封装的老化并不会影响器件的动态特性，另一方面器件的部分动态特性可通过Iges和Vgeth表征，甚至可进行栅极电容的测试来表征。2.2极限能力测试主要包括：短路能力测试、浪涌能力测试和极限关断能力测试，考核的是器件在极端工况下的能力，尤其是关断能力。如短路能力测试主要考核器件在短路(一般有3类短路情况)条件下器件的极限关断能力，一般为10µs能关断电流的数值，主要考核芯片的能力。浪涌能力则是考核反并联二极管抗浪涌能力，一般是10ms正弦半波的冲击，尤其是SiC MOSFET的体二极管非常重要，可能还会影响栅极的可靠性，由于时间较长，主要考核封装的水平。极限关断能力则是考核器件饱和状态下在毫秒级的关断能力，如电网用的直流断路器需要在3ms关断6倍的额定电流。从物理和传热学理论来看，短路测试虽然会有大量的能量产生，最终也是由于能量超过芯片极限而损坏，但由于测试时间非常短，反复的短路测试不会引起封装的老化，而浪涌能力和极限能力测试则将进一步影响封装的老化，是加速老化测试未来应该重点关注的测试。进一步地，极限能力是特种电源等极端应用时需要重要关注的测试。2.3可靠性测试主要包括：功率循环、温度循环、温度冲击、机械冲击、机械振动、高温栅偏、高温反偏、高温高湿反偏和高低温存储等，额外的还包括盐雾等测试。按照应力的来源区分其实可分为电应力加速老化和环境应力加速老化，从器件研发到量产以及应用过程中，需要经过大于10项可靠性测试，机械冲击、机械振动、温度存储等主要考核的是器件在运输或者存储过程中的可靠性，而最重要的测试主要有高温栅偏、高温反偏、高温高湿反偏、温度循环和功率循环。这些实验也是工业界和学术界研究最多，最复杂的测试，尤其是功率循环测试。通过上述加速老化实验，提前暴露器件在芯片设计、封装工艺、样品制备、运输存储、实际应用过程中可能存在的问题，一方面可为器件厂商提供改进建议，优化器件的性能并提高器件可靠性，另一方面可为器件的应用方提供技术指导以及实际产品设计和可靠性验证提供数据支撑。2.4失效分析主要包括：SAM超声波扫描分析、X-ray材料损伤检测分析、SEM电子显微镜分析、光学显微镜分析和有限元仿真分析。SAM超声波扫描分析主要是通过超声波对器件内部各层材料进行探伤，尤其是材料的界面处，当存在一个空洞时，返回的超声波能量和相序发生了变化，即可进行定位。X-ray则更多是用于材料本体探伤研究，多用于材料级的失效分析，SEM电子显微镜和光学显微镜也是一样，但光学显微镜需要打开模块才能对相应的位置进行深入探究。有限元仿真分析是一个除实验外最好的检测、分析和研究手段，通过实验测量数据的对比和修正，完全重现实验过程中器件内部的细节和薄弱点，也是失效分析最难和最为重要的环节。3、可靠性研究步骤可靠性研究的基本步骤如下图1所示，一般需要在可靠性测试前进行一些基本特性测试确保器件的性能以及方便与老化后的进行对比分析，然后进行加速老化等可靠性测试，再进行基本特性测试和失效分析，探究器件的失效模式和失效机理。为了进一步深入探究器件内部各层材料在可靠性测试过程中的应力分布情况，可采用SAM超声波扫描以及有限元分析方法配合进行相应的失效分析。上述可靠性测试中高温栅偏100%与芯片有关、高温反偏约80%情况与芯片有关，也有因为封装老化导致的退化、高温高湿反偏测试也是类似的情况，其他所有可靠性测试均与封装有关，尤其是热特性和机械特性有关。图1所示的基本步骤也只是通用的研究过程，对于具体的问题还需要进行特定的对待和分析。比如大部分情况在可靠性研究中是不会进行极限能力测试的，但如果要研究器件老化对极限能力的影响，则需要进一步考虑，包括多应力的耦合测试。图1 功率器件可靠性测试基本流程这里以Si基IGBT器件的功率循环为例简单介绍一下可靠性加速老化的基本流程和各项参数测试的必要性，如下图2所示。以Infineon公司1200V, 25A Easypack封装的IGBT器件为例进行功率循环的老化测试、寿命评估和失效机理研究等。第I步：确定研究对象，也就是FS25R12W1T4，此封装内有6个开关组成的三相全桥，如下图3所示。上桥臂的IGBT开关共用一个上铜层，下桥臂的IGBT开关均是独立的，这里以U相的下桥臂开关S2为例，减小热耦合影响。S2的上铜层面积与芯片面积相当，热扩散角小，导致散热条件相对较弱，热量会更集中于芯片焊料层。第II步：器件基本特性测试，包括常温下饱和压降Vces (@VGE=15V，Ic=25A，Tvj=25ºC)，阈值电压Vgeth (@VGE= VCE，Ic=0.8mA，Tvj=25ºC)，集-射极漏电流 Ices (@ VGE=0V，VCE=1200V， Tvj=25ºC)，栅-射极漏电流 Iges (@VCE=0V，VGE=20V，Tvj=25ºC)，具体条件来源于器件的数据表datasheet。需要说明的是，这里只测试了器件常温下的基本特性，一方面是用于判断器件的性能与好坏，另一方面用于老化后进行对比，常温下的数据即可满足要求。若测试过程中发现某个器件的某个参数超过datasheet里的规定值，则说明此器件是不良品，需要更换新的器件进行测试。进一步地，还可通过此数据来评估各器件间的一致性。第III步：SAM超声波扫描，通过专有设备如SAM301进行器件封装内部各层材料连接状态的检测和参照，将模块倒置于装有去离子水的设备中，超声波从器件的基板开始向下探测，可得到器件各层材料的二维平面图，如下图4所示。此模块没有系统焊接层，因此只展示了器件最薄弱的，也是可靠性测试最为关注和重要的芯片焊料层和芯片表面键合线连接状态，对于新器件而言，各层的连接状态良好。做完SAM后还有一个非常重要的一步，尤其是对于硅胶封装的模块，将模块拿出后必须倒置放置24小时以上，以充分晾干模块内的水分 。进一步地，还需要通过加热板或者恒温箱将器件放置在85ºC环境中至少半小时以上，更加充分的挥发模块内的残余水分以不影响模块的性能。对于TO封装的器件来说，尤其有环氧树脂的充分保护以及环氧树脂吸水性差等特点，加上放置时间很短以及没有高温作用等，可不进行此步骤，但做电学特性实验前必须保证器件表面己无明显水分。在进行热阻等测试前，还需要进行连线，最好通过焊锡连接，以确保连接的可靠性。图2 Si基IGBT器件功率循环测试基本流程 (a) 内部结构 (b) 等效电路图3 FS25R12W1T4模块的内部结构(a) 芯片焊料层 (b) 芯片表面键合线图4 FS25R12W1T4模块SAM超声波扫描结果第IV步：温度关系校准，对于功率器件而言，器件的结温是评估模块电学特性和热学特性最重要的参数，结温不仅可反映模块的散热能力，还可影响器件的电学特性，甚至是可靠性。现在方法中，只有电学参数法测量结温适用并广泛应用于器件可靠性测试中，如热阻测试、功率循环、高温反偏等测试。一般来说，对于低压器件，测量电流选择合适的话，温度校准曲线将呈现完美的线性关系，如下图5所示。可以看到4个器件的曲线均呈现很好地线性关系，虽然在截距上存在一定的差异，但斜率几乎一样，说明芯片的一致性好，此微小差异一般来源于热电源的位置或者加热源的差异，但这种小差异可忽略。图5 FS25R12W1T4的温度校准曲线@IM=100mA第V步：瞬态热阻抗Zth测试，在进行功率循环测试之前，一般为了获得模块内部芯片PN结到散热器甚至环境的热路径情况，以及用于与老化后的状态进行对比，以定位模块失效位置，需要进行瞬态热阻抗Zth测试。通过两次不同散热条件下Zth的测试，也称为瞬态双界面法，可直接获得模块结到壳的热阻值Rthjc，以评估模块的整体性能。将被测器件按功率循环测试的要求安装到测试设备的水冷散热器上，放置好热电偶以以测量相应位置的温度，如壳表面，散热器或环境温度。瞬态热阻抗测试其实相当于一次功率循环，通过给被测器件通过相应的测试电流以加热器件至热平衡状态，降温过程测量器件的结温变化。这里需要注意的是，测试电流越大，测量电路的信噪比越大，测试结果越好，但要保证器件的最大结温不能超过器件允许的最大结温。此器件测量得到的Zthjs如下图6所示，测试条件为升温时间ton=5s, 降温/测量时间toff=40s, 测试电流IL=25A, 水冷温度Tinlet=58ºC, 测量延时tMD=200µs。图6 FS25R12W1T4的瞬态热阻抗曲线，#40器件在功率循环前的结果第VI步：功率循环加速老化测试，做完Zth测试和所有准备工作后，即可进行功率循环的测试，本实验室的测试设备有3条测试支路，每条支路可串联4个器件，共计12个通道，实验过程可以用2条支路或者3条支路。本次测试的器件为4个，每条支路串联2个被测器件，先通过调节测试电流，使得所有器件的结温差在目标温度范围左右，然后再通过控制各个器件的栅极电压来达到精细化和逐点调节。进一步地，通过控制外部水冷的入口温度调整所有器件的最大结温在目标温度范围左右，然后再通过安装条件的修正来达到各个器件的精细化和逐点调节。最终得到的测试条件为升温时间ton=2s, 降温时间toff=2s, 测试电流IL=29.7A, 水冷温度Tinlet=58ºC, 最大结温Tjmax≈150ºC，结温差ΔTj≈90K，测量延时tMD=200µs。功率循环条件设置完成后，只需要在程序中设定相应的保护即可实现完全无人值守运行，保护变量一般应该包括电压Vce保护，电流IL保护，热阻Rth保护，结温Tj保护，水温Tc保护，电源输出保护等。设置完成后的程序运行界面如下图7所示，可看到4个器件的测试条件相应比较接近。值得注意的是，上述测试过程中设置了测量延时，这是由于在半导体器件电流关断时，载流子复合需要时间，尤其是双极性器件。在这个延时时间里，芯片的结温其实是持续下降的，这就导致我们在延时时间tMD后测量的结温并不是器件真正的最大结温，而存在一定的误差，需要通过一些方法进行修正，如根号t方法，具体这方面的内容需要参考相关论文。而此结温的误差将会导致器件的寿命数据存在一定的差异，需要通过现有的模型进行相应的修正。进一步地，我们也看到不可能使得所有器件的数据完全一致，达到我们的想要的测试条件，最终在进行寿命对比时，需将所有器件的条件均归一到同样的条件以保对比的公平性和数据的正确性，如下图8所示。图7 功率循环运行界面示意图图8 功率循环寿命数据第VII步：瞬态热阻抗Zth测试，当模块老化到一定程度或者达到失效判定条件后，需要停止功率循环测试，对其进行瞬态热阻抗测试，进一步准确定位老化位置。测试条件与功率循环前一致，下图8列举了#40器件在不同功率循环次数条件下的测试结果，可以看到，随着老化程度的增加，器件的热阻增加。进一步地，可以看到在模块功率循环前没有经过老化(No.68)时，整个曲线均较小，当老化到一定程度后(No.76888)，热阻增加不是非常明显，可以理解为裂纹的形成过程。当功率循环加速老化持续进行(No.91522)，这个过程为焊料裂纹生长过程，热阻增加非常明显。图9 #40器件功率循环前后Zthjs结果对比第VIII步：SAM超声波扫描，将功率循环测试后的器件，利用原有的参数设置进行SAM超声波扫描，通过对比可得到器件芯片焊料层和键合线的老化状态，利于器件的失效模式和失效机理研究。下图10展示的是#40功率循环老化后IGBT芯片焊料层和芯片表面键合线的连接状态，可以看到芯片焊料层出现了白点，有严重老化的迹象，这也与图9的结果相吻合。而键合线的状态由于焊料的老化，改变了超声波的路径，使得键合线的状态很难识别，从实验结果来看并没有发生严重的老化。(a) 芯片焊料层 (b) 芯片表面键合线图10 #40器件功率循环老化后的SAM结果值得说明的是，图中的S3和S6也出现了老化是因为之前做过不同ton的实验，但也可以看到S2和S6的老化程度和现象比较一致，更集中于中心区域，而S3则比较均匀，这是由于S3具有更大的散热面积，使得S3焊料的温度分布更均匀。这里想给大家展示的是如何通过SAM图来获得相应的老化信息，要有全局观念，要知道整个实验的计划、过程、细节和数据等，才能给出更为准确的结论。第IX步：器件特性参数测试，完成器件的SAM测试后，仍然要将器件放置干燥处理后才能进行相应的电气特性测试，采用相同的实验条件对上述参数进行测量。一般情况下，上述参数在功率循环老化后不会发生变化，SiC MOSFET由于栅极可靠性问题可能会存在一定程度的阈值电压偏移。同时，Si IGBT一般也会存在轻微的阈值电压偏移，而且是负偏移，但一般在5%以内，这也侧面说明利用阈值电压作为温敏参数可能存在的误差。一般器件的温敏关系约为-2mV/ºC，假定器件的初始阈值电压为5V，则电压偏移25mV，最终导致约12 ºC的误差。第X步：有限元仿真分析，没有仿真解释和验证的实验数据是不可信的，因为实验数据很大程度依据于测试人员、经验、测试方法、测试条件等各方面因素；而没有实验验证的仿真分析也是不可信的，能否解释实际现象很关键。因此，有限元仿真分析其实与实验是相辅相成的，仿真的第一步必然是建立仿真模型，并修正和验证仿真模型的有效性。对于功率循环来说，考核的主要是器件封装在往复周期性温度变化过程中的热应力，因此，模块的热流路径至关重要，可通过瞬态热阻抗来修正模型。下图11为仿真和实验获得的模块S2瞬态热阻抗曲线，仿真与实验结果有非常高的吻合度，最后的些许差异来源于不同的安装条件，从两个实验结果也可看到。图11 S2的瞬态热阻抗曲线对比实验验证后的有限元仿真模型就具备与真实器件相同的热流路径了，可以用来进行功率循环仿真分析。这里值得一提的是，对于功率循环的功率循环仿真分析，必须使用电-热耦合仿真，一方面是纯热仿真没有芯片的电热耦合作用，另一方面是纯热仿真没有键合线的自发热现象，这会导致仿真结果的偏差。这里以S2和S3的有限元仿真来进行说明，下图12为功率循环仿真的结温变化曲线，芯片的结温提取的是芯片表面平均温度，这是与VCE(T)方法获得的值最接近的表征。仿真所用的条件均来源于实验测量结果，仿真过程与实验测试过程一样，通过调整芯片的电导率来获得不同的功率最终达到相同的结温差，调整环境温度来达到相应最大结温。(a) S2在不同ton条件下仿真的结温曲线 (b) S3在不同Tjmax条件下仿真的结温曲线图12 仿真得到的结温曲线获得与实验相同的结温后就可以进行器件内部更为细致和全面的分析，下图13为S2和S3在相同的功率循环条件下芯片表面的温度分布，由于铜散热面积的差异，导致温度分布有所差异，最终导致失效位置发生了变化，如图10所示。因此，通过电气参数的测试可以知道器件的整体变化情况，但无法定位到具体位置，而通过SAM超声波扫描则可获得基本位置信息，但无法准确分析其原因以及产生的机理。最终通过有限元仿真可以得到器件内部更为细节的信息，实现对器件的失效机理研究和封装结构优化。但最为根本的是要把握器件的所有信息，结果能进行相互验证，缺一不可。(a) S2, ton=2s, ΔTj=89.5K和Tjmax=147.7˚C (b) S3, ton=2s, ΔTj=90.9K和Tjmax=152.1˚C图13 芯片表面温度分布4、总结上述以功率循环为例详细描述了需要进行的哪些实验、步骤和原理，严格按照上上述实验步骤再加上一些经验基本上就具备了全面分析功率器件老化失效的能力。但要达到更高水平，尤其是能在做实验过程中主动解决所有遇到的问题，还需要更为细致和深入的学习，其中最最最为核心的就是要把握每个测试的基本原理。只有把握了这些参数、测试的基本测试原理，逻辑思路和功率器件的基本物理过程，才能更深刻的理解一些问题，并解决实际中遇到的问题。主要参考文献[1] MIL-STD-883G, United State420_20220614.jpg" style="margin: 0px padding: 0px border: 0px max-width: 100% color: rgb(51, 51, 51) font-family: " hiragino="" sans="" microsoft="" helvetica="" text-align:="" text-indent:="" white-space:="" background-color:="" max-height:=""/

硅基氮化镓横向功率器件因其低比导通电阻、高电流密度、高击穿电压和高开关速度等特性，已成为下一代高密度电力系统的主流器件之一，而且在电子消费产品中得到大规模应用。由于硅基氮化镓横向功率器件电气可靠性十分有限，主要表现在硬开关工作环境中的动态电阻退化效应，这给其在寿命要求较长的领域（如数据中心、基站等电源系统）应用带来了挑战，阻碍了其在ICT电源等大功率领域中的大规模应用。提升硅基氮化镓横向功率器件可靠性的难点在于如何准确测试出器件在长期高压大电流应力工作下的安全工作区，如何保证器件在固定失效率下的寿命。硅基氮化镓横向功率器件在高压大电流场景下的“可恢复退化”与“不可恢复退化”一直以来很难区分，这给器件安全工作区的识别和寿命评估带来了极大挑战。针对上述问题，中国科学院微电子研究所研究员刘新宇团队基于自主搭建的硅基氮化镓横向功率器件动态可靠性测试系统，从物理角度提出了硅基氮化镓横向功率器件开关安全工作区的新定义及表征方法。该技术能够表征硅基氮化镓横向功率器件开发中动态电阻增大的问题及其开发的硅基氮化镓横向功率器件对应的材料缺陷问题。相关研究成果以Characterization of Electrical Switching Safe Operation Area On Schottky-Type p-GaN Gate HEMTs为题发表在《IEEE电力电子学汇刊》（IEEE Transactions on Power Electronics）上 。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院前沿科学重点研究项目以及北京市科学技术委员会项目等的支持。图 (a) 团队自主搭建的自动化硅基氮化镓横向功率器件动态可靠性研究平台；(b) 基于器件是否生成新陷阱的角度区分硅基氮化镓横向功率器件的“可恢复退化”与“不可恢复退化；。(c) 提出一种检测器件发生不可恢复退化的边界的测试方法，以此测试序列表征器件开关安全工作区；(d) 所测试的硅基氮化镓横向功率器件的开关安全工作区。

电子、电器、汽车、船舶、飞机、核电等产品在运行中需经历自然环境和诱发环境对产品各种性能日积月累的影响，产品可能处于的不同类型的环境中，主要包括噪声、冲击波、细菌、机械冲击、振动、风、压力、雨、雪、冰雹、温度和湿度变化等。为了保证产品在规定的寿命期间内，在预期的使用、运输和储存等环境下保持功能的可靠性，这就需要利用试验设备对产品进行验证。将产品暴露在自然或人工的环境条件下经受其作用，以评价产品在实际使用、运输和和储存等环境下的性能，并分析研究环境因素的影响程度及其作用机理。环境与可靠性试验产品的环境试验与可靠性试验是相互联系又彼此独立的两类试验。环境试验是考核产品在极值环境条件下正常工作的能力，即环境适应性的试验；可靠性试验是按可靠性要求设计和进行的、有可靠性目标并在典型环境条件下的试验，是验证产品在规定条件下和规定时间内能否实现预定功能而进行的试验。环境试验是可靠性试验的基础和前提，为可靠性试验提供信息和依据；而环境试验与可靠性试验所采用的试验设备和试验方法，包括试验的夹具设计原则等都可以相互借鉴。环境试验是产品的基本试验，主要应用于产品的研制阶段；而产品可靠性试验则贯穿产品从研制到生产、出厂的整个生产周期。按照试验目的的不同，将可靠性试验的名称及应用阶段划分如下：试验名称应用阶段试验目的环境应力试验研制阶段和生产阶段工 艺过程和产品出厂前发现和剔除早期故障，提高产品使用可靠性或排除早期故障对其他试验的干扰可靠性研制试验工程研制阶段早期发现产品设计缺陷，提高产品固有可靠性水平可靠性增长试验工程研制阶段中后期发现产品设计缺陷，将产品可靠性增长到规定的目标值可靠性鉴定试验和寿命试验工程研制阶段结束前，定 型阶段评估产品的可靠性水平和寿命，为设计定型提供决策依据可靠性验收试验和寿命试验批量产品出厂以前评估产品的可靠性和寿命是否保持设计定型水平，为验收提供决策依据环境与可靠性试验服务行业环境与可靠性试验最初源于军用电子、航天系统等，是为提高军用电子设备及航天器等的高可靠性要求而发展起来的综合性测试手段；随着现代工业发展和市场竞争的日趋激烈，民用领域对产品性能和质量安全的要求不断提高，使得产品环境与可靠性试验对于提高产品性能稳定性、质量及安全性，以及提升品牌竞争能力的重要程度不断提升，因此环境与可靠性试验目前广泛应用于汽车、电子电器、轨道交通、建筑桥梁等领域。目前国外在环境与可靠性试验方面，除大量使用电动振动试验系统外，已广泛使用三轴同振振动试验系统（电动台或液压台）、三轴六自由度多台激励系统（电动台或液压台）、单轴多台并激系统（电动台或液压台）。在欧美发达国家的军事工业产品及高技术产品研发过程中，试验技术、试验方法是其绝密资料之一。资料显示，自上世纪九十年代初，美国在航天飞机的研发过程中便已应用了多轴多激励的振动试验技术。目前国外在航空航天和汽车制造等行业，还广泛运用振动带扭转、离心机带振动台复合运动试验设备；在研究建筑、桥梁、特殊行业设备抗震方面使用大型液压振动台（大位移、大负载、三轴六自由度系统）等。我国相关领域的实验室目前已可以从事环境与可靠性领域的主要试验检测项目，但在试验方法及试验技术的研究上，与国外相比仍存在一定差距。比如，为避免装备在结构最低共振频率上过试验或欠试验，国外通行的试验方法需在振动台、夹具、试件中间安装动态力传感器以将振动台的运动由力传感器反馈控制，以再现外场实测的界面力，而目前国内振动试验中较少采用此试验方法。我国环境与可靠性试验服务行业对于试验方法及试验技术的持续研究和改进，对于提升我国工业产品的环境适应性与性能可靠性水平至关重要。行业与上下游的关系环境与可靠性试验服务行业与上下游的关系如下图所示：环境与可靠性试验服务行业的上游行业主要为试验设备供应商以及试验耗材供应商，下游行业较为广泛，主要分为三类：国家基础设施领域的航空航天、轨道交通、桥梁建筑等行业；汽车、电子、电器、船舶等工业行业；高校及科研院所。上游试验设备供应商的生产制造水平对于本行业试验技术水平具有重大影响。公司环境与可靠性试验业务是基于公司自身实力雄厚的试验设备制造业务而向应用服务的延伸，因此与同行业实验室相比具有显著的竞争优势。市场容量近年来，随着我国国民经济的持续增长、社会整体研发投入的不断增加以及市场对产品质量及可靠性的要求不断提高，我国环境与可靠性试验市场容量持续快速增长。而与此同时，受限于资金、技术、人才等因素，我国环境与可靠性专业实验室的服务规模和能力无法充分满足日益增长的试验市场需求。数据来源：智研咨询随着电子电器、轨道交通、航空航天等行业的快速发展，我国环境可靠性试验服务市场容量近年来保持着较快增速，在2018年达到约239亿元。2013 -2018年近五年复合增速约15%。环境与可靠性试验广泛应用于产品开发周期的各个环节以及国民经济各支柱性产业，其需求分布情况如下图：总体来说，环境与可靠性试验服务的需求与国家和企业的整体研发经费投入水平高度相关。根据国家统计局数据显示，2019年，全国研发经费支出总金额为22,143.60亿元，占当年国内生产总值的2.18%，我国全社会研发经费投入的显著增加促进了我国环境与可靠性试验设备及服务需求的高速增长。同时，下游行业的蓬勃发展将持续拉动环境与可靠性试验设备及服务需求的增长。航空航天行业的快速发展，使其成为我国环境试验设备及服务需求的主要市场之一。 近年来，随着北斗导航工程、大飞机项目、载人航天工程、空间站工程、探月工程、 火星探测等陆续实施和不断推进，我国航空航天产业进入了跨越式发展阶段，并持续带动航空航天领域的研发投入和产品环境与可靠性试验设备及服务需求的 增长。电子信息方面，近年来我国电子信息产品产值保持快速增长，产业结构持续优化，制造工艺不断升级，成为世界电子产品制造业第一大国。伴随着科学技术的进步和市场需求的发展，电子产品日益向多功能、小型化、高可靠性方向发展，功能的复杂化使设备应用的元器件、零部件越来越多，每个元器件的失效都可能使设备或系统发生故障，因此对可靠性要求也越来越高。在电子产品的设计、研发、生产过程中，环境与可靠性试验扮演着越 来越重要的角色。汽车方面，无论是新车型的开发，还是现有产品性能可靠性的提升，都需要对汽车上几乎每个零部件进行环境试验，以确保整车及零部件在不同的力学环境、气候环境和综合环境条件下，能够正常运行并提供安全保障。随着我国汽车产品及生产制造技术的更新换代、汽车企业向产业链上游核心部件研发和生产领域延伸，以及新能源汽车等相关产业的迅速发展，我国汽车企业的研发投入将保持高速增长，这将为环境与可靠性试验服务提供广阔的市场。交通轨道方面，现阶段，我国已成为全球轨道交通建设投资金额最大的国家，由于轨道交通设备安全性与可靠性要求高，因此针对相关机电设备进行的可靠性测试也必不可少。例如，为了提高轨道交通的安全性，在每次车辆和轨道的开发过程中，都需要进行碰撞试验来验证。轨道交通投资的持续增长以及我国轨道交通装备技术水平的逐年提高都将给环境与可靠性试验服务行业提供持续性的扩张动能。船舶工业方面，我国船舶领域的主要环境试验标准包括GJB4《舰船电子设备环境试验》、 GJB4058-2000《舰船设备噪声、振动测量方法》等。过去几年，我国船舶工业发展迅速，产业规模不断扩大，未来，我国船舶工业的发展重点是推动技术进步和创新，进一步大力发展高技术船舶、高附加值船舶、智能船舶等重点工程领域我国船舶工业的持续发展 和产业升级将继续推动环境与可靠性试验设备及服务需求的增长。行业竞争情况环境与可靠性试验广泛应用于航空航天、轨道交通、电子电器、汽车等行业， 且试验的技术水平及准确性对产品性能的安全性及可靠性影响重大，因此，随着近年来下游行业的飞速发展，我国建立起了多层次的环境与可靠性试验专业实验室：试验场所含义代表实验室第一方实验室组织内实验室，检 测和校准自己生产的产品我国汽车、电子、航天等行业或系统内的大型领先企业自建的用于产品研发或质量检测等目的的环境与可靠性实验室第二方实验室组织内实验室，检 测和校准供方生产的产品我国航天、汽车等行业或系统内的大型集团企业自建的环境与可靠性实验室，主要为特定领域的国家重点工程配套设备或向集团内企业自行采购的供应商产品提供环境与可靠性试验检测服务第三方实验室独立于供求双方， 为社会提供检测和校准服务的专业实验室专业为社会提供环境与可靠性试验服务的市场化实验室，这些实验室以独立公正的试验数据、长期积累的市场声誉作为基础，面向社会公众提供从产品研制到产品生产各环节的环境与可靠性试验服务由于三类实验室的服务目标及对象有所不同，以及随着我国环境与可靠性试验需求近年来的高速增长，现有的各类实验室之间未存在特别明显的竞争。其中，第三方实验室具有立场独立、服务领域广泛的特点，其市场化程度较高，市场份额的集中度较低，试验业务的获取以及试验收费的结算主要按照一般市场化原则进行。环境与可靠性试验服务部分企业名称简介广州广电计量检测股份有限公司广州广电计量检测股份有限公司始建于1964年，在深交所中小板上市，股票代码为002967，是原信息产业部电子602计量站，经过50余年的发展，现已成为一家全国化、综合性的国有第三方计量检测机构，专注于为客户提供计量、 检测、认证以及技术咨询与培训等专业技术服务，在计量校准、可靠性与环境试验、电磁兼容检测等多个领域的技术能力及业务规模处于国内领先水平。中国赛宝实验室中国赛宝实验室（工业和信息化部电子第五研究所），又名中国电子产品可靠性与环境试验研究所，始建于1955年，是中国最早从事可靠性研究的权威机构。中国赛宝实验室可提供从材料到整机设备、从硬件到软件直至复杂大系统的认证计量、试验检测、分析评价等技术服务。通标标准技术服务有限公司（SGS）通标标准技术服务有限公司是SGS集团和隶属于国家市场监督管理总局系统的中国标准科技集团共同于1991年成立，SGS是国际公认的检验、鉴定、测试和认证机构，在世界各地共有97,000多名员工，分布在2,600多个分支机构和实验室，构成了全球性的服务网络。在中国，SGS已在全国建成了78个分支机构和150多间实验室，拥有15,000多名训练有素的专业人员。深圳信测标准技术服务股份有限公司深圳信测标准技术服务股份有限公司成立于2000年，总部位于深圳，在深 交所创业板上市，股票代码为300938。服务产品类别包括汽车、电子电气产品、日用消费品和工业品等领域，向客户提供检测、认证、标准研发等技术服务和解决方案。苏州苏试试验集团股份有限公司苏州苏试试验集团股份有限公司，前身是苏州试验仪器总厂，创建于1956年，2008年引入战略投资者，组建苏州苏试试验仪器有限公司，2011年整体变更为苏州苏试试验仪器股份有限公司。2015年，在深圳证券交易所创业板上市（证券代码:300416），成为业内首家上市公司。2017年8月25日，正式成立苏州苏试试验集团，同时苏州苏试试验仪器股份有限公司更名为苏州苏试试验集团股份有限公司。公司主要产品有力学环境试验设备、气候环境试验设备等。进入行业的主要壁垒技术壁垒。在环境与可靠性试验服务领域，技术壁垒不仅体现在先进和全面的试验设备，更重要在于对试验技术、方法和经验的掌握以及试验人才的储备。试验技术的壁垒首先体现为对试验规范、标准的深入研究和了解：要通过试验检测出产品真实的环境适应性和使用可靠性，既需要掌握通用的规范及标准，又需要深入了解涉 及到具体行业和产品所经受到的气候环境和诱发环境（如振动和冲击）的相关标准。此外，在对相关试验和检测标准理解的基础上，如何将规范、标准中规定的试验条件准确施加到被试验的样品上并避免对贵重样品造成损坏，以及对相关的试验结果作出准确的工程判断从而识别出产品瑕疵，对于实验室的整体技术实力和市场竞争力至关重要，而这些技术能力的获取需要长期的技术研发积累和强大的技术研发团队作为支撑。人才壁垒。环境与可靠性试验是新兴的交叉学科，试验服务方案的设计及试验操作需要技术人员对环境与可靠性试验技术深入而广泛的了解，如车辆振动学、航空航天器动力学等，环境与可靠性试验服务行业发展所需的大量技术人才目前尚无高校对口专业进行直接培养，更多依赖于相关行业技术人员进入本行业后的长期实践及在岗培训。充足的人才储备是新竞争者进入本行业所面临的主要壁垒之一。资质壁垒。根据国家质量监督检验检疫总局颁发的《实验室和检查机构资质认定管理办法》，国家鼓励实验室、检查机构取得经国家认监委确定的认可机构的认可，以保证其检测、校准和检查能力符合相关国际基本准则和通用要求，促进检测、校准和检查结果的国际互认。由于环境与可靠性试验数据被广泛应用于国民经济各领域及科研机构，对于国家特殊行业等重大工程项目及电子、汽车、仪器仪表、家用电器等行业产品质量及可靠性具有重大影响，因此在实践中，试验客户普遍要求从事环境与可靠性试验的第三方实验室具有经国家认可委员会颁发的实验室认可资质，并在经认可的能力范围内提供试验服务。这些资质的获取，均需要实验室满足严格的条件和程序，而获取这些资质后，实验室还需要通过定期和不定期的跟踪监督、复评审及验收。以实验室认可（CNAS）为例，实验室需满足国家认可委规定的通用认可规则、实验室基本认可准则、实验室专用认可规则、实验室认可应用准则及实验室认可指南等各项实验室认可规范，已建立完善的且正式运营超过6个月的质量管理体系并通过评审组的技术能力和质量管理活动现场评审后，才能获得认可证书。因此，业务资质是阻碍新竞争者进入本行业的重要壁垒。

1. 研究背景及意义碳化硅(SiC)是一种宽带隙(WBG)的半导体材料，目前已经显示出有能力满足前述领域中不断发展的电力电子的更高性能要求。在过去，硅(Si)一直是最广泛使用的功率开关器件的半导体材料。然而，随着硅基功率器件已经接近其物理极限，进一步提高其性能正成为一个巨大的挑战。我们很难将它的阻断电压和工作温度分别限制在6.5kV和175℃，而且相对于碳化硅器件它的开关速度相对较慢。另一方面，由SiC制成的器件在过去几十年中已经从不成熟的实验室原型发展成为可行的商业产品，并且由于其高击穿电压、高工作电场、高工作温度、高开关频率和低损耗等优势被认为是Si基功率器件的替代品。除了这些性能上的改进，基于SiC器件的电力电子器件有望通过最大限度地减少冷却要求和无源元件要求来实现系统的体积缩小，有助于降低整个系统成本。SiC的这些优点与未来能源转换应用中的电力电子器件的要求和方向非常一致。尽管与硅基器件相比SiC器件的成本较高，但SiC器件能够带来的潜在系统优势足以抵消增加的器件成本。目前SiC器件和模块制造商的市场调查显示SiC器件的优势在最近的商业产品中很明显，例如SiC MOSFETs的导通电阻比Si IGBT的导通电阻小四倍，并且在每三年内呈现出-30%的下降趋势。与硅同类产品相比，SiC器件的开关能量小10-20倍，最大开关频率估计高20倍。由于这些优点，预计到2022年，SiC功率器件的总市场将增长到10亿美元，复合年增长率(CAGR)为28%，预计最大的创收应用是在混合动力和电动汽车、光伏逆变器和工业电机驱动中。然而，从器件的角度来看，挑战和问题仍然存在。随着SiC芯片有效面积的减少，短路耐久时间也趋于减少。这表明在稳定性、可靠性和芯片尺寸之间存在着冲突。而且SiC器件的现场可靠性并没有在各种应用领域得到证明，这些问题直接导致SiC器件在电力电子市场中的应用大打折扣。另一方面，生产高质量、低缺陷和较大的SiC晶圆是SiC器件制造的技术障碍。这种制造上的困难使得SiC MOSFET的每年平均销售价格比Si同类产品高4-5倍。尽管SiC材料的缺陷已经在很大程度上被克服，但制造工艺还需要改进，以使SiC器件的成本更加合理。最近几年大多数SiC器件制造大厂已经开始使用6英寸晶圆进行生产。硅代工公司X-fab已经升级了其制造资源去适应6英寸SiC晶圆，从而为诸如Monolith这类无晶圆厂的公司提供服务。这些积极的操作将导致SiC器件的整体成本降低。图1.1 SiC器件及其封装的发展图1.1展示了SiC功率器件及其封装的发展里程碑。第一个推向市场的SiC器件是英飞凌公司在2001年生产的肖特基二极管。此后，其他公司如Cree和Rohm继续发布各种额定值的SiC二极管。2008年，SemiSouth公司生产了第一个SiC结点栅场效应晶体管（JFET），在那个时间段左右，各公司开始将SiC肖特基二极管裸模集成到基于Si IGBT的功率模块中，生产混合SiC功率模块。从2010年到2011年，Rohm和Cree推出了第一个具有1200V额定值的分立封装的SiC MOSFET。随着SiC功率晶体管的商业化，Vincotech和Microsemi等公司在2011年开始使用SiC JFET和SiC二极管生产全SiC模块。2013年，Cree推出了使用SiC MOSFET和SiC二极管的全SiC模块。此后，其他器件供应商，包括三菱、赛米控、富士和英飞凌，自己也发布了全SiC模块。在大多数情况下，SiC器件最初是作为分立元件推出的，而将这些器件实现为模块封装是在最初发布的几年后开发的。这是因为到目前为止分立封装的制造过程比功率模块封装要简单得多。另一个原因也有可能是因为发布的模块已经通过了广泛的标准JEDEC可靠性测试资格认证，这代表器件可以通过2000万次循环而不发生故障，因此具有严格的功率循环功能。而且分离元件在设计系统时具有灵活性，成本较低，而模块的优势在于性能较高，一旦有了产品就容易集成。虽然SiC半导体技术一直在快速向前发展，但功率模块的封装技术似乎是在依赖过去的惯例，这是一个成熟的标准。然而，它并没有达到充分挖掘新器件的潜力的速度。SiC器件的封装大多是基于陶瓷基底上的线接合方法，这是形成多芯片模块（MCM）互连的标准方法，因为它易于使用且成本相对较低。然而，这种标准的封装方法由于其封装本身的局限性，已经被指出是向更高性能系统发展的技术障碍。首先，封装的电寄生效应太高，以至于在SiC器件的快速开关过程中会产生不必要的损失和噪音。第二，封装的热阻太高，而热容量太低，这限制了封装在稳态和瞬态的散热性能。第三，构成封装的材料和元件通常与高温操作（200℃）不兼容，在升高的操作温度下，热机械可靠性恶化。最后，对于即将到来的高压SiC器件，承受高电场的能力是不够的。这些挑战的细节将在第二节进一步阐述。总之，不是器件本身，而是功率模块的封装是主要的限制因素之一，它阻碍了封装充分发挥SiC元件的优势。因此，应尽最大努力了解未来SiC封装所需的特征，并相应地开发新型封装技术去解决其局限性。随着社会的发展，环保问题与能源问题愈发严重，为了提高电能的转化效率，人们对于用于电力变换和电力控制的功率器件需求强烈[1, 2]。碳化硅（SiC）材料作为第三代半导体材料，具有禁带宽度大，击穿场强高、电子饱和速度大、热导率高等优点[3]。与传统的Si器件相比，SiC器件的开关能耗要低十多倍[4]，开关频率最高提高20倍[5, 6]。SiC功率器件可以有效实现电力电子系统的高效率、小型化和轻量化。但是由于SiC器件工作频率高，而且结电容较小，栅极电荷低，这就导致器件开关时，电压和电流变化很大，寄生电感就极易产生电压过冲和振荡现象，造成器件电压应力、损耗的增加和电磁干扰问题[7, 8]。还要考虑极端条件下的可靠性问题。为了解决这些问题，除了器件本身加以改进，在封装工艺上也需要满足不同工况的特性要求。起先，电力电子中的SiC器件是作为分立器件生产的，这意味着封装也是分立的。然而SiC器件中电压或电流的限制，通常工作在低功耗水平。当需求功率达到100 kW或更高时，设备往往无法满足功率容量要求[9]。因此，需要在设备中连接和封装多个SiC芯片以解决这些问题，并称为功率模块封装[10, 11]。到目前为止，功率半导体的封装工艺中，铝（Al）引线键合封装方案一直是最优的封装结构[12]。传统封装方案的功率模块采用陶瓷覆铜板，陶瓷覆铜板（Direct Bonding Copper，DBC）是一种具有两层铜的陶瓷基板，其中一层图案化以形成电路[13]。功率半导体器件底部一般直接使用焊料连接到DBC上，顶部则使用铝引线键合。底板（Baseplate）的主要功能是为DBC提供支撑以及提供传导散热的功能，并与外部散热器连接。传统封装提供电气互连（通过Al引线与DBC上部的Cu电路键合）、电绝缘（使用DBC陶瓷基板）、器件保护（通过封装材料）和热管理（通过底部）。这种典型的封装结构用于目前制造的绝大多数电源模块[14]。传统的封装方法已经通过了严格的功率循环测试（2000万次无故障循环），并通过了JEDEC标准认证[15]。传统的封装工艺可以使用现有的设备进行，不需要额外开发投资设备。传统的功率模块封装由七个基本元素组成，即功率半导体芯片、绝缘基板、底板、粘合材料、功率互连、封装剂和塑料外壳，如图1.2所示。模块中的这些元素由不同的材料组成，从绝缘体、导体、半导体到有机物和无机物。由于这些不同的材料牢固地结合在一起，为每个元素选择适当的材料以形成一个坚固的封装是至关重要的。在本节中，将讨论七个基本元素中每个元素的作用和流行的选择以及它们的组装过程。图1.2标准功率模块结构的横截面功率半导体是功率模块中的重要元素，通过执行电气开/关开关将功率从源头转换到负载。标准功率模块中最常用的器件类型是MOSFETs、IGBTs、二极管和晶闸管。绝缘衬底在半导体元件和终端之间提供电气传导，与其他金属部件（如底板和散热器）进行电气隔离，并对元件产生的热量进行散热。直接键合铜（DBC）基材在传统的电源模块中被用作绝缘基材，因为它们具有优良的性能，不仅能满足电气和热的要求，而且还具有机械可靠性。在各种候选材料中，夹在两层铜之间的陶瓷层的流行材料是Al2O3，AlN，Si2N4和BeO。接合材料的主要功能是通过连接每个部件，在半导体、导体导线、端子、基材和电源模块的底板之间提供机械、热和电的联系。由于其与电子组装环境的兼容性，SnPb和SnAgCu作为焊料合金是最常用的芯片和基片连接材料。在选择用于功率模块的焊料合金时，需要注意的重要特征是：与使用温度有关的熔化温度，与功率芯片的金属化、绝缘衬底和底板的兼容性，高机械强度，低弹性模量，高抗蠕变性和高抗疲劳性，高导热性，匹配的热膨胀系数（CTE），成本和环境影响。底板的主要作用是为绝缘基板提供机械支持。它还从绝缘基板上吸收热量并将其传递给冷却系统。高导热性和低CTE（与绝缘基板相匹配）是对底板的重要特性要求。广泛使用的底板材料是Cu，AlSiC，CuMoCu和CuW。导线键合的主要作用是在模块的功率半导体、导体线路和输入/输出终端之间进行电气连接。器件的顶面连接最常用的材料是铝线。对于额定功率较高的功率模块，重铝线键合或带状键合用于连接功率器件的顶面和陶瓷基板的金属化，这样可以降低电阻和增强热能力。封装剂的主要目的是保护半导体设备和电线组装的组件免受恶劣环境条件的影响，如潮湿、化学品和气体。此外，封装剂不仅在电线和元件之间提供电绝缘，以抵御电压水平的提高，而且还可以作为一种热传播媒介。在电源模块中作为封装剂使用的材料有硅凝胶、硅胶、聚腊烯、丙烯酸、聚氨酯和环氧树脂。塑料外壳（包括盖子）可以保护模块免受机械冲击和环境影响。因为即使电源芯片和电线被嵌入到封装材料中，它们仍然可能因处理不当而被打破或损坏。同时外壳还能机械地支撑端子，并在端子之间提供隔离距离。热固性烯烃（DAP）、热固性环氧树脂和含有玻璃填料的热塑性聚酯（PBT）是塑料外壳的最佳选择。传统电源模块的制造过程开始于使用回流炉在准备好的DBC基片上焊接电源芯片。然后，许多这些附有模具的DBC基板也使用回流焊工艺焊接到一个底板上。在同一块底板上，用胶水或螺丝钉把装有端子的塑料外壳连接起来。然后，正如前面所讨论的那样，通过使用铝线进行电线连接，实现电源芯片的顶部、DBC的金属化和端子之间的连接。最后，用分配器将封装材料沉积在元件的顶部，并在高温下固化。前面所描述的结构、材料和一系列工艺被认为是功率模块封装技术的标准，在目前的实践中仍被广泛使用。尽管对新型封装方法的需求一直在持续，但技术变革或采用是渐进的。这种对新技术的缓慢接受可以用以下原因来解释。首先，人们对与新技术的制造有关的可靠性和可重复性与新制造工艺的结合表示担忧，这需要时间来解决。因此，考虑到及时的市场供应，模块制造商选择继续使用成熟的、广为人知的传统功率模块封装技术。第二个原因是传统电源模块的成本效益。由于传统电源模块的制造基础设施与其他电子器件封装环境兼容，因此不需要与开发新材料和设备有关的额外成本，这就大大降低了工艺成本。尽管有这些理由坚持使用标准的封装方法，但随着半导体趋势从硅基器件向碳化硅基器件的转变，它正显示出局限性并面临着根本性的挑战。使用SiC器件的最重要的优势之一是能够在高开关频率下工作。在功率转换器中推动更高的频率背后的主要机制是最大限度地减少整个系统的尺寸，并通过更高的开关频率带来的显著的无源尺寸减少来提高功率密度。然而，由于与高开关频率相关的损耗，大功率电子设备中基于硅的器件的开关频率通常被限制在几千赫兹。图1.3中给出的一个例子显示，随着频率的增加，使用Si-IGBT的功率转换器的效率下降，在20kHz时已经下降到73%。另一方面，在相同的频率下，SiC MOSFET的效率保持高达92%。从这个例子中可以看出，硅基器件在高频运行中显示出局限性，而SiC元件能够在更高频率下运行时处理高能量水平。尽管SiC器件在开关性能上优于Si器件对应产品，但如果要充分利用其快速开关的优势，还需要考虑到一些特殊的因素。快速开关的瞬态效应会导致器件和封装内部的电磁寄生效应，这正成为SiC功率模块作为高性能开关应用的最大障碍。图1.3 Si和SiC转换器在全额定功率和不同开关频率下的效率图1.4给出了一个半桥功率模块的电路原理图，该模块由高低两侧的开关和二极管对组成，如图1.4所示，其中有一组最关键的寄生电感，即主开关回路杂散电感(Lswitch)、栅极回路电感(Lgate)和公共源电感(Lsource)。主开关回路杂散电感同时存在于外部电源电路和内部封装互连中，而外部杂散电感对开关性能的影响可以通过去耦电容来消除。主开关回路杂散电感(Lswitch)是由直流+总线、续流二极管、MOSFET(或IGBT)和直流总线终端之间的等效串联电感构成的。它负责电压过冲，在关断期间由于电流下降而对器件造成严重的压力，负反馈干扰充电和向栅极源放电的电流而造成较慢的di/dt的开关损失，杂散电感和半导体器件的输出电容的共振而造成开关波形的振荡增加，从而导致EMI发射增加。栅极环路电感(Lgate)由栅极电流路径形成，即从驱动板到器件的栅极接触垫，以及器件的源极到驱动板的连接。它通过造成栅极-源极电压积累的延迟而降低了可实现的最大开关频率。它还与器件的栅极-源极电容发生共振，导致栅极信号的震荡。结果就是当我们并联多个功率芯片模块时，如果每个栅极环路的寄生电感不相同或者对称，那么在开关瞬间将产生电流失衡。共源电感(Lsource)来自主开关回路和栅极回路电感之间的耦合。当打开和关闭功率器件时，di/dt和这个电感上的电压在栅极电路中作为额外的（通常是相反的）电压源，导致di/dt的斜率下降，扭曲了栅极信号，并限制了开关速度。此外，共源电感可能会导致错误的触发事件，这可能会通过在错误的时间打开器件而损坏器件。这些寄生电感的影响在快速开关SiC器件中变得更加严重。在SiC器件的开关瞬态过程中会产生非常高的漏极电流斜率di/dt，而前面讨论的寄生电感的电压尖峰和下降也明显大于Si器件的。寄生电感的这些不良影响导致了开关能量损失的增加和可达到的最大开关频率的降低。开关瞬态的问题不仅来自于电流斜率di/dt，也来自于电压斜率dv/dt。这个dv/dt导致位移电流通过封装的寄生电容，也就是芯片和冷却系统之间的电容。图1.5显示了半桥模块和散热器之间存在的寄生电容的简化图。这种不需要的电流会导致对变频器供电的电机的可靠性产生不利影响。例如，汽车应用中由放电加工(EDM)引起的电机轴承缺陷会产生很大的噪声电流。在传统的硅基器件中，由于dv/dt较低，约为3 kV/µs，因此流经寄生电容的电流通常忽略不记。然而，SiC器件的dv/dt比Si器件的dv/dt高一个数量级，最高可达50 kV/µs，使通过封装电容的电流不再可以忽略。对Si和SiC器件产生的电磁干扰(EMI)的比较研究表明，由于SiC器件的快速开关速度，传导和辐射的EMI随着SiC器件的使用而增加。除了通过封装进入冷却系统的电流外，电容寄也会减缓电压瞬变，在开关期间产生过电流尖峰，并通过与寄生电感形成谐振电路而增加EMI发射，这是我们不希望看到的。未来的功率模块封装应考虑到SiC封装中的寄生和高频瞬变所带来的所有复杂问题和挑战。解决这些问题的主要封装级需要做到以下几点。第一，主开关回路的电感需要通过新的互连技术来最小化，以取代冗长的线束，并通过优化布局设计，使功率器件接近。第二，由于制造上的不兼容性和安全问题，栅极驱动电路通常被组装在与功率模块分开的基板上。应通过将栅极驱动电路与功率模块尽可能地接近使栅极环路电感最小化。另外，在平行芯片的情况下，布局应该是对称的，以避免电流不平衡。第三，需要通过将栅极环路电流与主开关环路电流分开来避免共源电感带来的问题。这可以通过提供一个额外的引脚来实现，例如开尔文源连接。第四，应通过减少输出端和接地散热器的电容耦合来减轻寄生电容中流动的电流，比如避免交流电位的金属痕迹的几何重叠。图1.4半桥模块的电路原理图。三个主要的寄生电感表示为Lswitch、Lgate和Lsource。图1.5半桥模块的电路原理图。封装和散热器之间有寄生电容。尽管目前的功率器件具有优良的功率转换效率，但在运行的功率模块中，这些器件产生的热量是不可避免的。功率器件的开关和传导损失在器件周围以及从芯片到冷却剂的整个热路径上产生高度集中的热通量密度。这种热通量导致功率器件的性能下降，以及器件和封装的热诱导可靠性问题。在这个从Si基器件向SiC基器件过渡的时期，功率模块封装面临着前所未有的散热挑战。图1.6根据额定电压和热阻计算出所需的总芯片面积在相同的电压和电流等级下，SiC器件的尺寸可以比Si器件小得多，这为更紧凑的功率模块设计提供了机会。根据芯片的热阻表达式，芯片尺寸的缩小，例如芯片边缘的长度，会导致热阻的二次方增加。这意味着SiC功率器件的模块化封装需要特别注意散热和冷却。图1.6展示了计算出所需的总芯片面积减少，这与芯片到冷却剂的热阻减少有关。换句话说，随着芯片面积的减少，SiC器件所需的热阻需要提高。然而，即使结合最先进的冷却策略，如直接冷却的冷板与针状翅片结构，假设应用一个70kVA的逆变器，基于DBC和线束的标准功率模块封装的单位面积热阻值通常在0.3至0.4 Kcm2/W之间。为了满足研究中预测的未来功率模块的性能和成本目标，该值需要低于0.2 Kcm2/W，这只能通过创新方法实现，比如双面冷却法。同时，小的芯片面积也使其难以放置足够数量的线束，这不仅限制了电流处理能力，也限制了热电容。以前对标准功率模块封装的热改进大多集中在稳态热阻上，这可能不能很好地代表开关功率模块的瞬态热行为。由于预计SiC器件具有快速功率脉冲的极其集中的热通量密度，因此不仅需要降低热阻，还需要改善热容量，以尽量减少这些快速脉冲导致的峰值温度上升。在未来的功率模块封装中，应解决因采用SiC器件而产生的热挑战。以下是未来SiC封装在散热方面应考虑的一些要求。第一，为了降低热阻，需要减少或消除热路中的一些封装层；第二，散热也需要从芯片的顶部完成以使模块的热阻达到极低水平，这可能需要改变互连方法，比如采用更大面积的接头；第三，封装层接口处的先进材料将有助于降低封装的热阻。例如，用于芯片连接和热扩散器的材料可以分别用更高的导热性接头和碳基复合材料代替。第四，喷射撞击、喷雾和微通道等先进的冷却方法可以用来提高散热能力。SiC器件有可能被用于预期温度范围极广的航空航天应用中。例如用于月球或火星任务的电子器件需要分别在-180℃至125℃和-120℃至85℃的广泛环境温度循环中生存。由于这些空间探索中的大多数电子器件都是基于类似地球的环境进行封装的，因此它们被保存在暖箱中，以保持它们在极低温度下的运行。由于SiC器件正在评估这些条件，因此需要开发与这些恶劣环境兼容的封装技术，而无需使用暖箱。与低温有关的最大挑战之一是热循环引起的大的CTE失配对芯片连接界面造成的巨大压力。另外，在室温下具有柔性和顺应性的材料，如硅凝胶，在-180℃时可能变得僵硬，在封装内产生巨大的应力水平。因此，SiC封装在航空应用中的未来方向首先是开发和评估与芯片的CTE密切匹配的基材，以尽量减少应力。其次，另一个方向应该是开发在极低温度下保持可塑性的芯片连接材料。在最近的研究活动中，在-180℃-125℃的极端温度范围内，对分别作为基材和芯片附件的SiN和Indium焊料的性能进行了评估和表征。为进一步推动我国能源战略的实施，提高我国在新能源领域技术、装备的国际竞争力，实现高可靠性碳化硅 MOSFET 器件中试生产技术研究，研制出满足移动储能变流器应用的多芯片并联大功率MOSFET 器件。本研究将通过寄生参数提取、建模、仿真及测试方式研究 DBC 布局、多栅极电阻等方式对芯片寄生电感与均流特性的影响，进一步提高我国碳化硅器件封装及测试能力。2. SiC MOSFET功率模块设计技术2.1 模块设计技术介绍在MOSFET模块设计中引入软件仿真环节，利用三维电磁仿真软件、三维温度场仿真软件、三维应力场仿真软件、寄生参数提取软件和变流系统仿真软件，对MOSFET模块设计中关注的电磁场分布、热分布、应力分布、均流特性、开关特性、引线寄生参数对模块电特性影响等问题进行仿真，减小研发周期、降低设计研发成本，保证设计的产品具备优良性能。在仿真基础上，结合项目团队多年从事电力电子器件设计所积累的经验，解决高压大功率MOSFET模块设计中存在的多片MOSFET芯片和FRD芯片的匹配与均流、DBC版图的设计与芯片排布设计、电极结构设计、MOSFET模块结构设计等一系列难题，最终完成模块产品的设计。高压大功率MOSFET模块设计流程如下：图2.1高压大功率MOSFET模块设计流程在MOSFET模块设计中，需要综合考虑很多问题，例如：散热问题、均流问题、场耦合问题、MOSFET模块结构优化设计问题等等。MOSFET芯片体积小，热流密度可以达到100W/cm2~250W/cm2。同时，基于硅基的MOSFET芯片最高工作温度为175℃左右。据统计，由于高温导致的失效占电力电子芯片所有失效类型的50%以上。随电力电子器件设备集成度和环境集成度的逐渐增加，MOSFET模块的最高温升限值急剧下降。因此，MOSFET模块的三维温度场仿真技术是高效率高功率密度MOSFET模块设计开发的首要问题。模块散热能力与众多因素有关：MOSFET模块所用材料的物理和化学性质、MOSFET芯片的布局、贴片的质量、焊接的工艺水平等。如果贴片质量差，有效散热面积小，芯片与DBC之间的热阻大，在模块运行时易造成模块局部过热而损坏。另外，芯片的排布对热分布影响也很大。下图4.2是采用有限元软件对模块内部的温度场进行分析的结果：图2.2 MOSFET模块散热分布分析在完成结构设计和材料选取后，采用ANSYS软件的热分析模块ICEPAK，建立包括铜基板、DBC、MOSFET芯片、二极管芯片以及包括铝质键合引线在内的相对完整的数值模拟模型。模拟实际工作条件，施加相应的载荷，得到MOSFET的温度场分布，根据温度场分布再对MOSFET内部结构和材料进行调整，直至达到设计要求范围内的最优。2.2 材料数据库对一个完整的焊接式MOSFET模块而言，从上往下为一个 8层结构：绝缘盖板、密封胶、键合、半导体芯片层、焊接层 1、DBC、焊接层 2、金属底板。MOSFET模块所涉及的主要材料可分为以下几种类型：导体、绝缘体、半导体、有机物和无机物。MOSFET模块的电、热、机械等性能与材料本身的电导率、热导率、热膨胀系数、介电常数、机械强度等密切相关。材料的选型非常重要，为此有必要建立起常用的材料库。2.3 芯片的仿真模型库所涉及的MOSFET芯片有多种规格，包括：1700V 75A/100A/125A；2500V/50A；3300V/50A/62.5A；600V/100A；1200V/100A；4500V/42A；6500V/32A。为便于合理地进行芯片选型（确定芯片规格及其数量），精确分析多芯片并联时的均流性能，首先为上述芯片建立等效电路模型。在此基础上，针对实际电力电子系统中的滤波器、电缆和电机负载模型，搭建一个系统及的仿真平台，从而对整个系统的电气性能进行分析预估。2.4 MOSFET模块的热管理MOSFET模块是一个含不同材料的密集封装的多层结构，其热流密度达到100W/cm2--250W/cm2，模块能长期安全可靠运行的首要因素是良好的散热能力。散热能力与众多因素有关：MOSFET模块所用材料的物理和化学性质、MOSFET芯片的布局、贴片的质量、焊接的工艺水平等。如果贴片质量差，有效散热面积小，芯片与DBC之间的热阻大，在模块运行时易造成模块局部过热而损坏。芯片可靠散热的另一重要因素是键合的长度和位置。假设散热底板的温度分布均匀，而每个MOSFET芯片对底板的热阻有差异，导致在相同工况时，每个MOSFET芯片的结温不同。下图是采用有限元软件对模块内部的温度场进行分析的结果。图2.3MOSFET模块热分布在模块完成封装后，采用FLOTHERM软件的热分析模块，建立包括铜基板、DBC、MOSFET芯片、二极管芯片以及包括铝质键合引线在内的相对完整的数值模拟模型。模拟实际工作条件，施加相应的载荷，得到MOSFET的温度场分布的数值解，为MOSFET温度场分布的测试提供一定的依据。2.5. 芯片布局与杂散参数提取根据MOSFET模块不同的电压和电流等级，MOSFET模块所使用芯片的规格不同，芯片之间的连接方式也不同。因此，详细的布局设计放在项目实施阶段去完成。对中低压MOSFET模块和高压MOSFET模块，布局阶段考虑的因素会有所不同，具体体现在DBC与散热底板之间的绝缘、DBC上铜线迹之间的绝缘以及键合之间的绝缘等。2.6 芯片互联的杂散参数提取MOSFET芯片并联应用时的电流分配不均衡主要有两种：静态电流不均衡和动态电流不均衡。静态电流不均衡主要由器件的饱和压降VCE（sat）不一致所引起；而动态电流不均衡则是由于器件的开关时间不同步引起的。此外，栅极驱动、电路的布局以及并联模块的温度等因素也会影响开关时刻的动态均流。回路寄生电感特别是射极引线电感的不同将会使器件开关时刻不同步；驱动电路输出阻抗的不一致将引起充放电时间不同；驱动电路的回路引线电感可能引起寄生振荡；以及温度不平衡会影响到并联器件动态均流。2.7 模块设计专家知识库通过不同规格MOSFET模块的设计－生产－测试－改进设计等一系列过程，可以获得丰富的设计经验，并对其进行归纳总结，提出任意一种电压电流等级的MOSFET模块的设计思路，形成具有自主知识产权的高压大功率MOSFET模块的系统化设计知识库。3. SiCMOSFET封装工艺3.1 封装常见工艺MOSFET模块封装工艺主要包括焊接工艺、键合工艺、外壳安装工艺、灌封工艺及测试等。3.1.1 焊接工艺焊接工艺在特定的环境下，使用焊料，通过加热和加压，使芯片与DBC基板、DBC基板与底板、DBC基板与电极达到结合的方法。目前国际上采用的是真空焊接技术，保证了芯片焊接的低空洞率。焊接要求焊接面沾润好，空洞率小，焊层均匀，焊接牢固。通常情况下．影响焊接质量的最主要因素是焊接“空洞”，产生焊接空洞的原因，一是焊接过程中，铅锡焊膏中助焊剂因升温蒸发或铅锡焊片熔化过程中包裹的气泡所造成的焊接空洞，真空环境可使空洞内部和焊接面外部形成高压差，压差能够克服焊料粘度，释放空洞。二是焊接面的不良加湿所造成的焊接空洞，一般情况下是由于被焊接面有轻微的氧化造成的，这包括了由于材料保管的不当造成的部件氧化和焊接过程中高温造成的氧化，即使真空技术也不能完全消除其影响。在焊接过程中适量的加人氨气或富含氢气的助焊气体可有效地去除氧化层，使被焊接面有良好的浸润性．加湿良好。“真空+气体保护”焊接工艺就是基于上述原理研究出来的，经过多年的研究改进，已成为高功率，大电流，多芯片的功率模块封装的最佳焊接工艺。虽然干式焊接工艺的焊接质量较高，但其对工艺条件的要求也较高，例如工艺设备条件，工艺环境的洁净程度，工艺气体的纯度．芯片，DBC基片等焊接表面的应无沾污和氧化情况．焊接过程中的压力大小及均匀性等。要根据实际需要和现场条件来选择合适的焊接工艺。3.1.2 键合工艺引线键合是当前最重要的微电子封装技术之一，目前90％以上的芯片均采用这种技术进行封装。超声键合原理是在超声能控制下，将芯片金属镀层和焊线表面的原子激活，同时产生塑性变形，芯片的金属镀层与焊线表面达到原子间的引力范围而形成焊接点，使得焊线与芯片金属镀层表面紧密接触。按照原理的不同，引线键合可以分为热压键合、超声键合和热压超声键合3种方式。根据键合点形状，又可分为球形键合和楔形键合。在功率器件及模块中，最常见的功率互连方法是引线键合法，大功率MOSFET模块采用了超声引线键合法对MOSFET芯片及FRD芯片进行互连。由于需要承载大电流，故采用楔形劈刀将粗铝线键合到芯片表面或DBC铜层表面，这种方法也称超声楔键合。外壳安装工艺：功率模块的封装外壳是根据其所用的不同材料和品种结构形式来研发的，常用散热性好的金属封装外壳、塑料封装外壳，按最终产品的电性能、热性能、应用场合、成本，设计选定其总体布局、封装形式、结构尺寸、材料及生产工艺。功率模块内部结构设计、布局与布线、热设计、分布电感量的控制、装配模具、可靠性试验工程、质量保证体系等的彼此和谐发展，促进封装技术更好地满足功率半导体器件的模块化和系统集成化的需求。外壳安装是通过特定的工艺过程完成外壳、顶盖与底板结构的固定连接，形成密闭空间。作用是提供模块机械支撑，保护模块内部组件，防止灌封材料外溢，保证绝缘能力。外壳、顶盖要求机械强度和绝缘强度高，耐高温，不易变形，防潮湿、防腐蚀等。3.1.3 灌封工艺灌封工艺用特定的灌封材料填充模块，将模块内组件与外部环境进行隔离保护。其作用是避免模块内部组件直接暴露于环境中，提高组件间的绝缘，提升抗冲击、振动能力。灌封材料要求化学特性稳定，无腐蚀，具有绝缘和散热能力，膨胀系数和收缩率小，粘度低，流动性好，灌封时容易达到模块内的各个缝隙，可将模块内部元件严密地封装起来，固化后能吸收震动和抗冲击。3.1.4 模块测试MOSFET模块测试包括过程测试及产品测试。其中过程测试通过平面度测试仪、推拉力测试仪、硬度测试仪、X射线测试仪、超声波扫描测试仪等，对产品的入厂和过程质量进行控制。产品测试通过平面度测试仪、动静态测试仪、绝缘/局部放电测试仪、高温阻断试验、栅极偏置试验、高低温循环试验、湿热试验，栅极电荷试验等进行例行和型式试验，确保模块的高可靠性。3.2 封装要求本项目的SiC MOSFET功率模块封装材料要求如下：（1）焊料选用需要可靠性要求和热阻要求。（2）外壳采用PBT材料，端子裸露部分表面镀镍或镀金。（3）内引线采用超声压接或铝丝键合（具体视装配图设计而定），功率芯片采用铝线键合。（4）灌封料满足可靠性要求，Tg150℃，能满足高低温存贮和温度循环等试验要求。（5）底板采用铜材料。（6）陶瓷覆铜板采用Si3N4材质。（7）镀层要求：需保证温度循环、盐雾、高压蒸煮等试验后满足外观要求。3.3 封装流程本模块采用既有模块进行封装，不对DBC结构进行调整。模块封装工艺流程如下图3.1所示。图3.1模块封装工艺流程（1）芯片CP测试：对芯片进行ICES、BVCES、IGES、VGETH等静态参数进行测试，将失效的芯片筛选出来，避免因芯片原因造成的封装浪费。（2）划片&划片清洗：将整片晶圆按芯片大小分割成单一的芯片，划片后可从晶圆上将芯片取下进行封装；划片后对金属颗粒进行清洗，保证芯片表面无污染，便于后续工艺操作。（3）丝网印刷：将焊接用的焊锡膏按照设计的图形涂敷在DBC基板上，使用丝网印刷机完成，通过工装钢网控制锡膏涂敷的图形。锡膏图形设计要充分考虑焊层厚度、焊接面积、焊接效果，经过验证后最终确定合适的图形。（4）芯片焊接：该步骤主要是完成芯片与 DBC 基板的焊接，采用相应的焊接工装，实现芯片、焊料和 DBC 基板的装配。使用真空焊接炉，采用真空焊接工艺，严格控制焊接炉的炉温、焊接气体环境、焊接时间、升降温速度等工艺技术参数，专用焊接工装完成焊接工艺，实现芯片、DBC 基板的无空洞焊接，要求芯片的焊接空洞率和焊接倾角在工艺标准内，芯片周围无焊球或堆焊，焊接质量稳定，一致性好。（5）助焊剂清洗：通过超声波清洗去除掉助焊剂。焊锡膏中一般加入助焊剂成分，在焊接过程中挥发并残留在焊层周围，因助焊剂表现为酸性，长期使用对焊层具有腐蚀性，影响焊接可靠性，因此需要将其清洗干净，保证产品焊接汉城自动气相清洗机采用全自动浸入式喷淋和汽相清洗相结合的方式进行子单元键合前清洗，去除芯片、DBC 表面的尘埃粒子、金属粒子、油渍、氧化物等有害杂质和污染物，保证子单元表面清洁。（6） X-RAY检测：芯片的焊接质量作为产品工艺控制的主要环节，直接影响着芯片的散热能力、功率损耗的大小以及键合的合格率。因此，使用 X-RAY 检测机对芯片焊接质量进行检查，通过调整产生 X 射线的电压值和电流值，对不同的焊接产品进行检查。要求 X 光检查后的芯片焊接空洞率工艺要求范围内。（7）芯片键合：通过键合铝线工艺，完成 DBC 和芯片的电气连接。使用铝线键合机完成芯片与 DBC 基板对应敷铜层之间的连接，从而实现芯片之间的并联和反并联。要求该工序结合芯片的厚度参数和表面金属层参数，通过调整键合压力，键合功率，键合时间等参数，并根据产品的绝缘要求和通流大小，设置合适的键合线弧高和间距，打线数量满足通流要求，保证子单元的键合质量。要求键合工艺参数设定合理、铝线键合质量牢固，键合弧度满足绝缘要求、键合点无脱落，满足键合铝线推拉力测试标准。（8）模块焊接：该工序实现子单元与电极、底板的二次焊接。首先进行子单元与电极、底板的焊接装配，使用真空焊接炉实现焊接，焊接过程中要求要求精确控制焊接设备的温度、真空度、气体浓度。焊接完成后要求子单元 DBC 基板和芯片无损伤、无焊料堆焊、电极焊脚之间无连焊虚焊、键合线无脱落或断裂等现象。（9）超声波检测：该工序通过超声波设备对模块 DBC 基板与底板之间的焊接质量进行检查，模块扫描后要求芯片、DBC 无损伤，焊接空洞率低于 5%。（10）外壳安装：使用涂胶设备进行模块外壳的涂胶，保证模块安装后的密封性，完成模块外壳的安装和紧固。安装后要求外壳安装方向正确，外壳与底板粘连处在灌封时不会出现硅凝胶渗漏现象。（11）端子键合&端子超声焊接：该工序通过键合铝线工艺，实现子单元与电极端子的电气连接，形成模块整体的电气拓扑结构；可以通过超声波焊接实现子单元与电极端子的连接，超声波焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。超声波焊接具有高机械强度，较低的热应力、焊接质量高等优点，使得焊接具有更好的可靠性，在功率模块产品中应用越来越广泛。（12）硅凝胶灌封&固化：使用自动注胶机进行硅凝胶的灌封，实现模块的绝缘耐压能力。胶体填充到指定位置，完成硅凝胶的固化。要求胶体固化充分，胶体配比准确，胶体内不含气泡、无分层或断裂纹。4. 极端条件下的可靠性测试4.1 单脉冲雪崩能量试验目的：考察的是器件在使用过程中被关断时承受负载电感能量的能力。试验原理：器件在使用时经常连接的负载是感性的，或者电路中不可避免的也会存在寄生电感。当器件关断时，电路中电流会突然下降，变化的电流会在感性负载上产生一个应变电压，这部分电压会叠加电源电压一起加载在器件上，使器件在瞬间承受一个陡增的电压，这个过程伴随着电流的下降。图4.1 a）的雪崩能量测试电路就是测试这种工况的，被测器件上的电流电压变化情况如图4.1 b）。图4.1 a)雪崩能量测试电路图；b)雪崩能量被测器件的电流电压特性示意图这个过程中，电感上储存的能量瞬时全部转移到器件上，可知电流刚开始下降时，电感储存的能量为1/2*ID2*L，所以器件承受的雪崩能量也就是电感包含的所有能量，为1/2*ID2*L。试验目标：在正向电流ID = 20A下，器件单脉冲雪崩能量EAS1J试验步骤：将器件放入测试台，给器件施加导通电流为20A。设置测试台电感参数使其不断增加，直至器件的单脉冲雪崩能量超过1J。通过/失效标准：可靠性试验完成后，按照下表所列的顺序测试（有些测试会对后续测试有影响），符合下表要求的可认为通过。测试项目通过条件IGSS USLIDSS or IDSX USLVGS(off) or VGS(th)LSL USLVDS(on) USLrDS(on) USL (仅针对MOSFET)USL: upper specification limit, 最高上限值LSL: lower specification limit, 最低下限值4.2 抗短路能力试验目的：把样品暴露在空气干燥的恒温环境中，突然使器件通过大电流，观测元器件在大电流大电压下于给定时间长度内承受大电流的能力。试验原理：当器件工作于实际高压电路中时，电路会出现误导通现象，导致在短时间内有高于额定电流数倍的电流通过器件，器件承受这种大电流的能力称为器件的抗短路能力。为了保护整个系统不受误导通情况的损坏，系统中会设置保护电路，在出现短路情况时迅速切断电路。但是保护电路的反应需要一定的时长，需要器件能够在该段时间内不发生损坏，因此器件的抗短路能力对整个系统的可靠性尤为重要。器件的抗短路能力测试有三种方式，分别对应的是器件在不同的初始条件下因为电路突发短路（比如负载失效）而接受大电流大电压时的反应。抗短路测试方式一，也称为“硬短路”，是指IGBT从关断状态（栅压为负）直接开启进入到抗短路测试中；抗短路测试方式二，是指器件在已经导通有正常电流通过的状态下（此时栅压为正，漏源电压为正但较低），进入到抗短路测试中；抗短路测试方式三是指器件处于栅电压已经开启但漏源电压为负（与器件反并联的二极管处于续流状态，所以此时器件的漏源电压由于续流二极管的钳位在-0.7eV左右，，栅压为正），进入到抗短路测试中。可知，器件的抗短路测试都是对应于器件因为电路的突发短路而要承受电路中的大电流和大电压，只是因为器件的初始状态不同而会有不同的反应。抗短路测试方法一电路如图4.2，将器件直接加载在电源两端，器件初始状态为关断，此时器件承受耐压。当给器件栅电极施加一个脉冲，器件开启，从耐压状态直接开始承受一个大电流及大电压，考量器件的“硬”耐短路能力。图4.2 抗短路测试方法一的测试电路图抗短路测试方法二及三的测试电路图如图4.2，图中L_load为实际电路中的负载电感，L_par为电路寄生电感，L_sc为开关S1配套的寄生电感。当进行第二种抗短路方法测试时，将L_load下端连接到上母线（Vdc正极），这样就使L_sc支路与L_load支路并联。初态时，S1断开，DUT开通，电流从L_load和DUT器件上通过，开始测试时，S1闭合，L_load瞬时被短路，电流沿着L_sc和DUT路线中流动，此时电流通路中仅包含L_sc和L_par杂散电感，因此会有大电流会通过DUT，考察DUT在导通状态时承受大电流的能力。当进行第三种抗短路方法测试时，维持图4.2结构不变，先开通IGBT2并保持DUT关断，此时电流从Vdc+沿着IGBT2、L_load、Vdc-回路流通，接着关断IGBT2，那么D1会自动给L_load续流，在此状态下开启DUT栅压，DUT器件处于栅压开启，但漏源电压被截止状态，然后再闭合S1，大电流会通过L_sc支路涌向DUT。在此电路中IGBT2支路的存在主要是给D1提供续流的电流。图4.3 抗短路测试方法二和方法三的测试电路图1） 抗短路测试方法一：图4.2中Vdc及C1大电容提供持续稳定的大电压，给测试器件DUT栅极施加一定时间长度的脉冲，在被试器件被开启的时间内，器件开通期间处于短路状态，且承受了较高的耐压。器件在不损坏的情况下能够承受的最长开启时间定义为器件的短路时长（Tsc），Tsc越大，抗短路能力越强。在整个短路时长器件，器件所承受的能量，为器件的短路能量（Esc）。器件的抗短路测试考察了器件瞬时同时承受高压、高电流的能力，也是一种器件的复合应力测试方式。图4.2测试电路中的Vdc=600V，C1、C2、C3根据器件的抗短路性能能力决定，C1的要求是维持Vdc的稳定，C1的要求是测试过程中释放给被测器件的电能不能使C1两端的电压下降过大（5%之内可接受）。C2，C3主要用于给器件提供高频、中频电流，不要求储存能量过大。对C2、C3的要求是能够降低被测器件开通关断时造成的漏源电压振幅即可。图4.4 抗短路能力测试方法一的测试结果波形图4.4给出了某款SiC平面MOSFET在290K下，逐渐增大栅极脉冲宽度（PW）的抗短路能力测试结果。首先需要注意的是在测试过程中，每测量一个脉冲宽度的短路波形，需要间隔足够长的时间，以消除前一次短路测试带来的器件温度上升对后一次测试的器件初始温度的影响，保证每次测试初始温度的准确。从图中可以看出，Id峰值出现在1 μs和2 μs之间，随着开通时间的增加，Id呈现出先增加后减小的时间变化趋势。Id的上升阶段，是因为器件开启时有大电流经过器件，在高压的共同作用下，器件温度迅速上升，因为此时MOSFET的沟道电阻是一个负温度系数，所以MOSFET沟道电阻减小，Id则上升，在该过程中电流上升的速度由漏极电压、寄生电感以及栅漏电容的充电速度所决定；随着大电流的持续作用，器件整体温度进一步上升，器件此时的导通电阻变成正温度系数，器件的整体电阻将随温度增加逐渐增大，这时器件Id将逐渐减小。所以，整个抗短路能力测试期间，Id先增加后下降。此外，测试发现，当脉冲宽度增加到一定程度，Id在关断下降沿出现拖尾，即器件关断后漏极电流仍需要一定的时间才能恢复到0A。在研究中发现当Id拖尾到达约12A左右之后，进一步增大脉冲宽度，器件将损坏，并伴随器件封装爆裂。所以针对这款器件的抗短路测试，定义Tsc为器件关断时漏极电流下降沿拖尾到达10A时的脉冲时间长度。Tsc越长，代表器件的抗短路能力越强。测试发现，低温有助于器件抗短路能力的提升，原因是因为，低的初始温度意味着需要更多的时间才能使器件达到Id峰值。仿真发现，器件抗短路测试失效模式主要有两种：1、器件承受高压大电流的过程中，局部高温引起漏电流增加，触发了器件内部寄生BJT闩锁效应，栅极失去对沟道电流的控制能力，器件内部电流局部集中发生热失效，此时的表现主要是器件的Id电流突然上升，器件失效；2、器件温度缓慢上升时，导致器件内部材料性能恶化，比如栅极电极或者SiO2/Si界面处性能失效，主要表现为器件测试过程中Vgs陡降，此时，器件的Vds若未发生进一步损坏仍能承受耐压，只是器件Vgs耐压能力丧失。上述两种失效模式都是由于温度上升引起，所以要提升器件的抗短路能力就是要控制器件内部温度上升。仿真发现导通时最高温区域主要集中于高电流密度区域（沟道部分）及高电场区域（栅氧底部漂移区）。因此，要提升器件的抗短路能力，要着重从器件的沟道及栅氧下方漂移区的优化入手，降低电场峰值及电流密度，此外改善栅氧的质量将起到决定性的作用。2） 抗短路测试方法二：图4.5 抗短路能力测试方法二的测试结果波形如图4.5，抗短路测试方法二的测试过程中DUT器件会经历三个阶段：（1）漏源电压Vds低，Id电流上升：当负载被短路时，大电流涌向DUT器件，此时电路中仅包含L_sc和L_par杂散电感，DUT漏源电压较低，Vdc电压主要分布在杂散电感上，所以Id电流以di/dt=Vdc/（L_sc+L_par）的斜率开始上升。随着Id增加，因为DUT器件的漏源之间的寄生电容Cgd，会带动栅压上升，此时更加促进Id电流的增加，形成一个正循环，Id急剧上升。（2）Id上升变缓然后开始降低，漏源电压Vds上升：Id上升过程中，Vds漏源电压开始增加，导致Vdc分压到杂散电感上的电压降低，导致电流上升率di/dt减小，Id上升变缓，当越过Id峰值后，Id开始下降，-di/dt使杂散电感产生一个感应电压叠加在Vds上导致Vds出现一个峰值。Vds峰值在Id峰值之后。（3）Id、Vds下降并恢复：Id，Vds均下降恢复到抗短路测试一的高压高电流应力状态。综上所述，抗短路测试方法一的条件比方法一的更为严厉和苛刻。3） 抗短路测试方法三：图4.6 抗短路能力测试方法二的测试结果波形如图4.6，抗短路测试方法三的波形与方法二的波形几乎一致，仅仅是在Vds电压上升初期有一个小的电压峰（如图4.6中红圈），这是与器件发生抗短路时的初始状态相关的。因为方法三中器件初始状态出于栅压开启，Vds为反偏的状态，所以器件内部载流子是耗尽的。此时若器件Vds转为正向开通则必然发生一个载流子充入的过程，引发一个小小的电压峰，这个电压峰值是远小于后面的短路电压峰值的。除此以外，器件的后续状态与抗短路测试方法二的一致。一般来说，在电机驱动应用中，开关管的占空比一般比续流二极管高，所以是二极管续流结束后才会开启开关管的栅压，这种情况下，只需要考虑仅开关管开通时的抗短路模式，则第二种抗短路模式的可能性更大。然而，当一辆机车从山上开车下来，电动机被用作发电机，能量从车送到电网。续流二极管的占空比比开关管会更高一点，这种操作模式下，如果负载在二极管续流且开关管栅压开启时发生短路，则会进行抗短路测试模式三的情况。改进抗短路失效模式二及三的方法，是通过给开关器件增加一个栅极前钳位电路，在Id上升通过Cgd带动栅极电位上升时，钳位电路钳住栅极电压，就不会使器件的Id上升陷入正反馈而避免电流的进一步上升。试验目标：常温下，令Vdc=600V，通过控制Vgs控制SiC MOSFET的开通时间，从2μs开通时间开始以1μs为间隔不断增加器件的开通时间，直至器件损坏，测试过程中保留测试曲线。需要注意的是，在测试过程中，每测量一个脉冲宽度的短路波形，需要间隔足够长的时间，以消除前一次短路测试带来的器件温度上升对后一次测试的器件初始温度的影响，保证每次测试初始温度的准确。试验步骤：搭建抗短路能力测试电路。将器件安装与测试电路中，保持栅压为0。通过驱动电路设置器件的开通时间，给器件一个t0=2μs时间的栅源脉冲电压，使器件开通t0时间，观察器件上的电流电压曲线，判断器件是否能够承受2μs的短路开通并不损坏；如未损坏，等待足够长时间以确保器件降温至常温状态，设置驱动电路使器件栅源电压单脉冲时间增加1us，再次开通，观察器件是否能够承受3μs的短路开通并不损坏。循环反复直至器件发生损坏。试验标准：器件被打坏前最后一次脉冲时间长度即为器件的短路时长Tsc。整个短路时长期间，器件所承受的能量为器件的短路能量Esc。4.3 浪涌试验目的：把样品暴露在空气干燥的恒温环境中，对器件施加半正弦正向高电流脉冲，使器件在瞬间发生损坏，观测元器件在高电流密度下的耐受能力。试验原理：下面以SiC二极管为例，给出了器件承受浪涌电流测试时的器件内部机理。器件在浪涌应力下的瞬态功率由流过器件的电流和器件两端的电压降的乘积所决定，电流和压降越高，器件功率耗散就越高。已知浪涌应力对器件施加的电流信号是固定的，因此导通压降越小的器件瞬态功率越低，器件承受浪涌的能力越强。当器件处于浪涌电流应力下，电压降主要由器件内部寄生的串联电阻承担，因此我们可以通过降低器件在施加浪涌电流瞬间的导通电阻，减小器件功率、提升抗浪涌能力。a）给出了4H-SiC二极管实际浪涌电流测试的曲线，图4.7 a）曲线中显示器件的导通电压随着浪涌电流的上升和下降呈现出“回滞”的现象。图4.7 a）二极管浪涌电流的实测曲线； b）浪涌时温度仿真曲线浪涌过程中，器件的瞬态 I-V 曲线在回扫过程中出现了电压回滞，且浪涌电流越高，器件在电流下降和上升过程中的压降差越大，该电压回滞越明显。当浪涌电流增加到某一临界值时，I-V 曲线在最高压降处出现了一个尖峰，曲线斜率突变，器件发生了失效和损坏。器件失效后，瞬态 I-V 曲线在最高电流处出现突然增加的毛刺现象，电压回滞也减小。引起SiC JBS二极管瞬态 I-V 曲线回滞的原因是，在施加浪涌电流的过程中，SiC JBS 二极管的瞬态功率增加，但散热能力有限，所以浪涌过程中器件结温增加，SiC JBS 二极管压降也发生了变化，产生了回滞现象。在每次对器件施加浪涌电流过程中，随着电流的增加，器件的肖特基界面的结温会增加，当电流降低接近于0时结温才逐渐回落。在浪涌电流导通的过程中，结温是在积累的。由于电流上升和下降过程中的结温的差异，导致了器件在电流下降过程的导通电阻高于电流在上升过程中导通电阻。这使得电流下降过程 I-V 曲线压降更大，从而产生了在瞬态 I-V 特性曲线电压回滞现象。浪涌电流越高，器件的肖特基界面处的结温越高，因此导通电阻就越大，而回滞现象也就越明显。为了分析器件在 40 A 以上浪涌电流下的瞬态 I-V 特性变化剧烈的原因，使用仿真软件模拟了肖特基界面处温度随电流大小的变化曲线，如图4.7 b)所示，在 40 A 以上浪涌电流下，结温随浪涌电流变化非常剧烈。器件在 40 A 浪涌电流下，最高结温只有 358 K。但是当浪涌电流增加到60 A 时，最高结温已达1119 K，这个温度足以对器件破坏表面的肖特基金属，引起器件失效。图4.7 b)中还可以得出，浪涌电流越高，结温升高的变化程度就越大，56 A 和 60 A 浪涌电流仅相差 4 A，最高结温就相差 543 K，最高结温的升高速度远比浪涌电流的增加速度快。结温的快速升高导致了器件的导通电阻迅速增大，正向压降快速增加。因此，电流上升和下降过程中，器件的导通压降会更快速地升高和下降，使曲线斜率发生了突变。器件结温随着浪涌电流的增大而急剧增大，是因为它们之间围绕着器件导通电阻形成了正反馈。在浪涌过程中，随着浪涌电流的升高，二极管的功率增加，产生的焦耳热增加，导致了结温上升；另一方面，结温上升，导致器件的导通电阻增大，压降进一步升高。导通电压升高，导致功率进一步增加，使得结温进一步升高。因此器件的结温和电压形成了正反馈，致使结温和压降的增加速度远比浪涌电流的增加速度快。当浪涌电流增加到某一临界值时，触发这个正反馈，器件就会发生失效和损坏。长时间的重复浪涌电流会在外延层中引起堆垛层错生长，浪涌电流导致的自热效应会引起顶层金属熔融，使得电极和芯片之间短路，还会导致导通压降退化和峰值电流退化，并破坏器件的反向阻断能力。金属Al失效是大多数情况下浪涌失效的主要原因，应该使用鲁棒性更高的材料替代金属Al，以改善SiC器件的高温特性。目前MOS器件中，都没有给出浪涌电流的指标。而二极管、晶闸管器件中有这项指标。如果需要了解本项目研发的MOSFET器件的浪涌能力，也可以搭建电路实现。但是存在的问题是，MOS器件的导通压降跟它被施加的栅压是相关的，栅压越大，导通电阻越低，耐浪涌能力越强。如何确定浪涌测试时应该给MOSFET施加的栅压，是一个需要仔细探讨的问题。试验目标：我们已知浪涌耐受能力与器件的导通压降有关，但目前无法得到明确的定量关系。考虑到目标器件也没有这类指标的参考，建议测试时，在给定栅压下（必须确保器件能导通），对器件从低到高依次施加脉冲宽度为10ms或8.3ms半正弦电流波，直到器件发生损坏。试验步骤：器件安装在测试台上后，器件栅极在给定栅压下保持开启状态。通过测试台将导通电流设置成10ms或8.3ms半正弦电流波，施加在器件漏源极间。逐次增加正弦波的上限值，直至器件被打坏。试验标准：器件被打坏前的最后一次通过的浪涌值即为本器件在特定栅压下的浪涌指标值。以上内容给出了本项目研发器件在复合应力及极端条件下的可靠性测试方法，通过这些方法都是来自于以往国际工程经验和鉴定意见，可以对被测器件的可靠性有一个恰当的评估。但是，上述方法都是对测试条件和测试原理的阐述，如何通过测试结果来评估器件的使用寿命，并搭建可靠性测试条件与可靠性寿命之间的桥梁，就得通过可靠性寿命评估模型来实现。

仪器信息网讯 2014年11月25-26日，由中国仪器仪表学会分析仪器分会、中国仪器仪表行业协会分析仪器分会联合主办的&ldquo 第七届中国在线分析仪器应用及发展国际论坛暨展览会(简称 CIOAE 2014)&rdquo 在国家会议中心举行。会议同期特别设置了在线分析仪器稳定性、可靠性专题报告会。 报告会现场 　　曾有业内人士如此评述：质量是分析仪器的生命线，可靠性是质量问题的核心，所以说，可靠性是分析仪器的灵魂。然而，产品的稳定性和可靠性问题已成为当前制约我国分析仪器产业创新发展的一个严重障碍，成为了产业化进展滞缓的一个关键因素。 　　根据仪器信息网在&ldquo 国产好仪器&rdquo 项目评选中反馈回的意见来看，目前国产仪器在性能上落后于国外知名厂商产品是一方面，但更多问题体现在仪器的可靠性上。 　　中国仪器仪表行业协会分析仪器分会秘书长曹乃玉表示：&ldquo 从目前市场的反馈来看，用户对于国产仪器意见最大的并不是技术指标问题，而是可靠性问题 另外，可靠性、稳定性问题是一个企业终生需要面对的问题。所以我们特别设置了在线分析仪器稳定性、可靠性专题报告会，希望对大家有所帮助。&rdquo 重庆科技学院金义忠 　　在线分析系统是复杂、开放的大技术系统，工程投入成本高，要求生产技术、经济效益的周期长而且稳定。稳定性、准确性、适应性、安全性、少维护性、协调性是其主要的技术特性，是仪器可靠性设计需要综合考虑的因素。 　　金义忠指出要解决在线分析系统的可靠性，必须明确在线分析系统的两大组成部分：在线分析仪器和样品处理系统。并坚持在线分析仪器&ldquo 稳定性第一&rdquo ，即&ldquo 少校准第一&rdquo ，在线分析的样品处理系统坚持&ldquo 少维护第一&rdquo 。 　　同时金义忠提出要理解和应用大师的思想理念，如钱学森提出的利用系统学的概念，处理好局部和整体的关系 以及朱良漪先生曾提出在线分析系统的四个难点和闪点是取样(探头)系统、可靠性、少维护和软件技术等。金义忠表示这些观点至今仍值得我们深思并应用于实践。 　　对于我国在线分析系统的质量发展，金义忠表示一定要打破行业的保守思维惯性，不能长期停滞在满足于&ldquo 能够用&rdquo 和&ldquo 一年质保期&rdquo 的落后状态 在线分析系统的工程应用要能够少维护、安全、稳定、准确、长寿命周期的协调运行，其寿命周期的设计目标应为10年，至少保证5年，争取达到15年(在规范化维护和检修的前提下)，当前在线分析系统的一年质保期和5000h的MTBF所对应的可靠性，不能满足现实需要。另外要实行规范的专业化设计，积极学习和采用经过工程实践考验的在线分析系统可靠性设计理念和方法。加强系统的可靠性设计，并要关注细节。 中国仪器仪表学会分析仪器分会王复兴 　　过程仪器的设计原理涉及光学、电学、磁学、化学、机械、计算机等许多学科，掌握并用好各种类型的过程分析仪器具有相当的难度。另外，分析仪器的使用条件相当严格，过程测量的现场条件大都是不能直接使用过程分析仪器的，处理不好就会损坏分析仪器。因此，稳定、可靠、准确地用好过程分析仪器是当前大家关注的问题。 　　中国仪器仪表学会分析仪器分会王复兴介绍说只要我们能够设计好样品预处理系统，使其满足过程分析仪器的使用条件，并严格认真的做好日常维护工作，发现问题及时解决，这样分析仪器完全可以长期稳定可靠的工作 在使用过程中，启动和关机阶段是仪器故障的高发时段，一定要把好这两个关口，减少仪器的意外故障 要获得准确的测量结果，则要做好分析仪器的选型，不仅要在测量原理上满足测量任务的需要，而且要有正确的手段克服仪器测量原理的缺陷，使它能够给出准确的测量结果。做到以上这些，就能够稳定、可靠准确的用好过程分析仪器了。 全国工业过程测量和控制标准化技术委员会秘书长马雅娟 　　仪器的标准化对于促进仪器的稳定性和可靠性也有着重要的影响。主办方特别邀请了马雅娟介绍了全国工业过程测量和控制标准化技术委员会分析仪器分技术委员会SAC/TC124/SC6(以下简称SC6)的基本情况及其仪器企业如何申请国家或行业标准。 　　SC6成立于2005年6月，是由国家标准化管理委员会正式批准成立的分析仪器专业标准化组织。其前身为机械工业部北京分析仪器研究所标准化室，成立于1959年8月，负责全国分析仪器制造行业在线仪器及其系统制造标准化管理工作 并参与相关国家标准和机械行业标准的立项、起草、评审和报批工作 以及标准实施后的维护和宣贯 同时作为ICE/SC65B的P成员，参与国际标准的投票和国际标准在中国的推广和宣传工作。SC6的秘书处设在中国仪器仪表行业协会。 　　据介绍，SC6目前在研的在线仪器及其系统标准有在线分析仪器及其系统通用规范(GB)、空气中挥发性有机物在线气相色谱分析仪(JB)、水中挥发性有机物在线色谱分析仪(JB)、比色法在线水质分析仪器的性能标准(国际标准)。 　　最后，马雅娟介绍了申请国家或行业标准的程序，表示如果有仪器企业希望申请国家或行业标准、希望参与国际标准项目，具体要求可与SC6秘书处联系，联系电话：62403152。 北京华夏科创仪器技术有限公司郭肇新 　　另外，在本次会议中北京华夏科创仪器技术有限公司郭肇新作了题为《在线分析仪器电气部分可靠性设计方法》的报告。从印制板设计、电源及接地、接插件、机内布线及布线连接四个方面就电气系统的可靠性设计做了介绍。 　　据介绍，由于相关内容比较丰富，很难在短时间内做详细介绍，中国仪器仪表行业协会特别编制了电气部分可靠性、稳定性设计员手册。曹乃玉表示感兴趣的人员，可以联系索阅，希望该手册能指导刚入职或已经在职的设计人员形成最基本的电气部分可靠性设计理念和知识框架。 西克麦哈克(北京)仪器有限公司方培基 　　此外，西克麦哈克(北京)仪器有限公司方培基作了题为《气体分析仪系统解决水分横向灵敏度干扰的方法探讨》的报告。

近日，为提升制造业可靠性水平，实现制造业高质量发展，工业和信息化部等五部门联合发布《制造业可靠性提升实施意见》（工信部联科〔2023〕77号，以下简称《实施意见》）。《实施意见》提出“两步走”目标：第一阶段到2025年，聚焦补短板、强弱项，按照夯基础、优服务、促提升的思路，通过开展技术攻关、建立标准体系、完善公共服务等举措，力争形成100个以上可靠性提升典型示范，推动1000家以上企业实施可靠性提升，为实现第二阶段目标奠定坚实基础；第二阶段到2030年，聚焦锻长板、促成效，按照树标杆、强带动、促转化的思路，充分发挥可靠性标准引领作用，推动10类关键核心产品可靠性水平达到国际先进水平，培育一批具有竞争力和影响力的可靠性公共服务机构和可靠性专业人才，促进我国制造业可靠性整体水平迈上新台阶，成为支撑制造业高质量发展的重要引擎。《实施意见》聚焦机械、电子、汽车三个重点行业，一方面，通过提高核心基础零部件、核心基础元器件可靠性，促进相关行业产品可靠性提升，增强产业链供应链韧性；另一方面，发挥行业基础优势，形成可复制可推广的先进经验，为其他行业树立典型示范，带动制造业可靠性整体水平提升。在基础产品方面提出：机械行业，重点提升仪器仪表用控制部件、传感器、源部件、探测器、样品前处理器等关键专用基础零部件和高端轴承、精密齿轮、高强度紧固件、高性能密封件等通用基础零部件的可靠性水平；电子行业，重点提升氮化镓/碳化硅等宽禁带半导体功率器件、精密光学元器件、光通信器件、新型敏感元件及传感器、高适应性传感器模组、北斗芯片与器件、片式阻容感元件、高速连接器、高端射频器件、高端机电元器件、LED芯片等电子元器件的可靠性水平；汽车行业，重点聚焦线控转向、线控制动、自动换挡、电子油门、悬架系统等线控底盘系统，高精度摄像头、激光雷达、操作系统等，深入推进相关产品可靠性水平持续提升。在整机装备与系统方面提出：机械行业，提升工业控制仪器仪表、测试分析仪器、光电检测仪器、生物医学仪器等高端仪器设备精度和可靠性水平；电子行业，重点提升曝光机、蒸镀机、切片机、涂覆机等电子专用设备，质谱仪、示波器、电子透镜等电子测量仪器可靠性水平；汽车行业，重点突破基于数字化试验场的整车及关键零部件可靠性检测与评价技术，持续提升新能源汽车软件功能性能、可靠性水平、功能安全、预期功能安全、信息安全等综合能力，提升动力电池健康状态评价、使用寿命评价、安全性及故障预警、低温适应性等可靠性和耐久性测试评价能力，促进新能源汽车和智能网联汽车整车可靠性水平提升。《实施意见》全文如下：

工信部电子五所与钢研纳克签订仪器设备可靠性提升工程战略合作协议 　　仪器信息网讯 2013年4月10日，工业和信息化部电子第五研究所(以下简称：电子五所)与钢研纳克检测技术有限公司(以下简称：钢研纳克)在钢研纳克永丰产业基地举行了仪器设备可靠性提升工程战略合作协议签约仪式。仪器信息网作为特邀媒体见证了这一战略签约仪式。 电子五所副所长王勇(右)与钢研纳克总经理贾云海 签订战略合作协议 　　据了解，早在去年电子五所和钢研纳克就已经开展合作，就钢研纳克两种主打仪器产品共同展开了系统的可靠性评测、诊断、寿命预测等工作，并提出可靠性提升的整套方案。本次战略合作协议的签订，旨在前期合作基础上，将可靠性方案贯穿于钢研纳克分析仪器从设计到大批量生产的全流程，从而构建适合于分析仪器这类产品的可靠性保证体系。这是电子五所首次开展的针对国产分析仪器产品的质量可靠性体系研究工作。同时，钢研纳克也成为国内首家系统进行产品可靠性管理的分析仪器企业。 　　会上，电子五所副所长王勇、钢研纳克总经理贾云海、副总经理陈吉文等人就双方开展战略合作的计划设想进行了沟通，并一致认为，鉴于电子五所在电子、软件等产品全生命周期可靠性系统解决方案方面的雄厚基础以及钢研纳克在国内材料检测仪器行业的龙头地位，双方合作空间的非常大，合作前景很广阔。 交流现场 　　企业的品牌是质量，质量的品牌是可靠性。质量是分析仪器的生命线，可靠性是质量的核心问题，可靠性是分析仪器的灵魂。但对于当前部分国产分析仪器来说，可靠性仍是其发展中的一大硬伤，这成为了国产分析仪器亟需解决的问题之一。 　　正是基于此，科技部条财司委托电子五所，根据仪器专项的现状和特点编制了《科学仪器设备开发可靠性工作指南》，面向近100家仪器专项承担单位开展可靠性培训工作，协助各单位更好地完成仪器设备开发过程中的可靠性工程应用。 电子五所副所长王勇 　　王勇副所长形象地将电子五所比喻成一家产品医院，从查病看病到治病强身，不但能够帮助企业找到问题，而且可以帮助企业解决问题，可提供从元器件到整机设备、从硬件到软件直至复杂大系统的产品检测试验、分析评价、认证计量、信息服务、技术培训、专用设备/软件开发的一站式服务。 　　作为国内建立最早、当前规模最大的可靠性专业机构，电子五所在帮助仪器行业推进可靠性工作方面一直在努力工作，希望能够帮助整个仪器行业提升对可靠性工作的认识，帮助仪器行业培养一批可靠性专业人才，促进仪器专项成果落地和打造皮实耐用的国产好仪器和好品牌。会上，王勇副所长肯定了可靠性研究对于分析仪器的重要性与必要性，他表示：&ldquo 我们得承认，产品3C认证确实对保证产品使用安全起到了很关键的作用，通过10来年的实施，当前绝大多数产品达到3C认证要求已经不再是难事。触类旁通，仪器的可靠性认证将起到提高仪器可靠性现有水平和保证新研仪器可靠性达到要求的作用，值得推广。&rdquo 钢研纳克总经理贾云海 　　会上，贾云海总经理表示，可靠性研究应该上升到国家战略高度。例如产品的可靠性不够，用户只能重复购买，再购买需要再生产，再生产会再耗能，也就意味着再污染。也就是说，我国倡导环保节能，追根溯源就是产品可靠性的问题。 　　贾云海总经理补充到，可靠性之于分析仪器亦是如此重要。目前国产仪器企业队伍庞大，产品质量参差不齐，低价、恶意竞争，阻碍了整个分析仪器行业的进步与发展。如果对经得起验证的国产分析仪器贴上可靠性标签，或许这将会成为另一种意义的市场准入门槛，淘汰一部分产品质量不过关的落后企业，逐渐改变国产分析仪器在中国乃至全球用户心中&ldquo 二流产品&rdquo 的印象。 参观钢研纳克展厅、环保项目部 参观钢研纳克光谱车间、力学车间 　　会后，在贾云海及陈吉文等人的引导下，王勇副所长及其他电子五所到访人员参观了钢研纳克永丰生产基地的展厅、环保项目部、光谱车间、气体车间、研发中心及力学车间。在参观过程中，双方就分析仪器研发、制造、组装、测试等方面进行了交流。 　　关于工业和信息化部电子第五研究所： 　　建立于1955年，是我国第一个从事可靠性研究的权威机构。1997年成立的中国赛宝实验室，是电子五所的另一名称，目前在广州、苏州、重庆、宁波、佛山、香港建有实验室。其中广州总部实验室占地面积22万㎡，各类试验、分析测试和计量仪器设备7000多台/套，固定资产超12亿元。 　　关于钢研纳克检测技术有限公司： 　　钢研纳克公司业务涉及检测仪器装备研发、生产、销售，第三方检测服务，计量校准、标准物质等。其主要分析仪器产品每年销售量大于1000台/套，2013年销售总收入近4亿元。目前，钢研纳克定位是立足金属材料检测技术和仪器，向环境、民生领域适度拓展。 （编辑：刘玉兰）

p 　　 strong 仪器信息网讯 /strong 北京科学仪器装备协作服务中心长期致力于国产科学仪器的研发与生产，尤其关注产品第三方测试与可靠性工作。自2011年北京科学仪器装备协作服务中心承担首都科技条件平台检测与认证领域中心以来，每年定期为平台成员单位、北京市科研院所及企业组织专业技术培训，聘请科学仪器行业资深专家在仪器研发、检测、实验室资质认证等方面为技术人员免费开展面对面培训，减轻了企事业单位人员技术培训的压力。 /p p 　　2018年10月11日，为帮助京津冀地区及全国各地承担重大科学仪器设备开发专项的单位做好第三方测试与可靠性工作，同时帮助国产科学仪器装备研发企业提升技术队伍可靠性工程技术能力和提高国产仪器装备的可靠性水平，北京科学仪器装备协作服务中心联合广东科鉴检测工程技术有限公司，在京召开科学仪器第三方测试与可靠性工作培训讲座。两位专家带来精彩报告，为从事仪器研发生产机构的代表宣贯测试与可靠性工作的关键点。 br/ /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201810/uepic/055b8c83-94d7-4882-a8e3-ad6f075c7ae0.jpg" title=" 1_副本.jpg" alt=" 1_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 科学仪器第三方测试与可靠性工作培训讲座 br/ /strong /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201810/uepic/6cfe275a-713d-4644-af8d-25ba9e638894.jpg" title=" 2_副本.jpg" alt=" 2_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 北京科学仪器装备协作服务中心孙月琴主任致辞 br/ /strong /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201810/uepic/7eb93e30-f866-4639-ac8c-145f5353f32b.jpg" title=" 3_副本.jpg" alt=" 3_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 北京科学仪器装备协作服务中心技术协作部主管苏立清主持讲座 br/ /strong /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201810/uepic/8a83e806-ae45-4352-b5b9-d6a0b2eb6482.jpg" title=" 4_副本.jpg" alt=" 4_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 讲师：机械工业仪器仪表综合技术经济研究所可靠性研究室主任李春霞 /strong /p p style=" text-align: center " strong 内容：可靠性管理体系与可靠性工程概述 /strong /p p 　　质量是反映实体满足明确和隐含需求的能力的特性总和，具有适应性、性能特性、专有特性、经济性、时间性等特点。可靠性是产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。根据可靠性经典曲线可以得知，可靠性水平由可靠性设计、生产及管理水平决定 早期失效可通过实施可靠性验证剔除 耗损失效时间由平均寿命决定。报告介绍了靠性管理体系与工程技术的基本内容，帮助了解企业如何建立可靠性体系和开展可靠性工作，并做了相关案例的讲解。 br/ /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201810/uepic/a8f3b164-8f2f-42b6-91e8-c0e9957fd161.jpg" title=" 5_副本.jpg" alt=" 5_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 讲师：广东科鉴检测工程技术有限公司总经理高军 /strong /p p style=" text-align: center " strong 内容：可靠性指标考核与快速提升方法 /strong /p p 　　可靠性是质量的时间指标，质量无法代替可靠性，已有检测无法代替可靠性检测。产品可靠性可以从健全管理体系、研发技术投入、外协外购控制、强化制程工艺等方面提升，仪器装备的高可靠性更依赖于工程管理、设计分析、试验验证以及整改优化。《可靠性指标考核与快速提升方法》报告通过列举可靠性指标考核及提升工程等案例，给予企业逐步建立质量与可靠性战略、提升全员质量可靠性意识、加强研发样机可靠性测试、加强故障管理与原因分析等建议。 br/ /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201810/uepic/30848147-adb8-49b7-a0ae-f68baee32801.jpg" title=" 副本.jpg" alt=" 副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 内容：项目第三方测试与可靠性总体解决方案制定 /strong /p p 　　国家重点研发计划重大仪器专项指南提出“皮实耐用 开展工程化开发，形成质量稳定可靠的产品 产品完成时应通过可靠性测试 技术就绪度达到8~9级”等要求，可靠性与测试工作在仪器专项的中期评估和结题验收中均发挥关键作用。报告通过讲解项目中期检查和结题验收的第三方测试与可靠性技术要求案例，阐明“十二五”仪器项目检查和验收中通常被关注的问题。 /p p br/ /p

仪器信息网讯 近年来，随着国家对分析仪器的重视以及对分析仪器的投入逐年增加，仪器产业发展迅速。然而，国产仪器尤其是高端分析仪器在性能和质量上与进口产品还是存在差距。对于当前的一些国产分析仪器来说，产品可靠性不高已经成为制约我国仪器产业质量提升的瓶颈之一。可靠性工程是产品通用质量特性中的重要环节，是保证产品稳定、好用的基本组成，它与产品性能、实用性等是组成产品的基本条件。只有产品真正实现可靠，才能确保用户有良好的使用体验，从而使产品具备相应的市场竞争力。因此，它与产品性能是同等重要的维度。那么，目前可靠性工程在分析仪器行业的应用现状如何？提升国产仪器的可靠性和质量水平，仪器厂商最迫切的工作有哪些？带着这些疑问，仪器信息网编辑采访了工业和信息化部电子第五研究所科研部长李骞，请他谈一谈可靠性工程在我国分析仪器行业应用的现状与困境。工业和信息化部电子第五研究所科研部长李骞仪器信息网：请您谈谈可靠性工程在科学仪器开发中的作用和地位。目前，可靠性工程在科学仪器行业的应用现状如何？李骞：可靠性工程贯穿产品全寿命周期，它是在仪器研发过程中开展的一系列整体活动，即通过一些工程化活动，使产品可靠性水平得到一定的保障和提升。目前对于国内整个行业来讲，可靠性工作还处于起步阶段。近10年，可靠性工作已经在仪器行业逐步得到重视。从逐渐认识可靠性的重要性到开始慢慢发展，再到现在企业已经开始有意识的主动开展一些相关可靠性试验和可靠性设计分析的工作，可靠性工作在整个仪器行业已经取得了一定的进度。但是目前围绕着相关的研究还是偏少，且相关研究还不是很系统，也没有广泛推广，正处于起步阶段，需要不断完善。仪器信息网：基于仪器工程化可靠性的提升，贵单位开展了哪些方面的探索？都取得了哪些成果？在过去的十年间，您如何评价光谱仪器可靠性工程方面的研究或应用进展？ 李骞：自1955年建所我们就开始围绕着产品装备的质量可靠性以及相关的实验技术方法、分析方法进行研究，2010年开始关注科学仪器行业。仪器行业属于高精尖的设备，最初我们联合一些仪器企业做产品的可靠性提升工作，在此基础上，参与了十二五期间国家科技部的重大科学仪器设备开发专项，并进行了可靠性方法理论上的推广和应用。在科技部的职能支持下，我们编写并为仪器专项成员单位下发了可靠性工作指南，该指南给出了产品研制的全寿命周期中若实现可靠性需开展的工作，如可靠性管理、设计、分析、试验等。与此同时，我们还举办了三场全国范围的培训，期间超过100多家单位的400多仪器从业人员进行了考核性培训。在此基础上，我们研究所开始与一些单位开展可靠性方面的深入合作，并为一些企业提供可靠性验证工作，并且还为国产仪器提供国产化替代的验证工作。在光谱方面，我们也开展一些尝试，并推出了两项光电仪器国家标准，一项是光电仪器的可靠性管理要求，另一项是光电仪器的可靠性试验方法。这两项标准针对光电仪器的特点，对可靠性试验的条件进行了优化设计，可更加有效地指导相关厂商开展一些具体试验。仪器信息网：目前，国产光谱仪器与国外仪器相比，可靠性研究方面有哪些差距? 为了提高国产光谱仪器的可靠性及质量水平，哪些是仪器厂商最迫切要做的?李骞：我国仪器可靠性研究自上世纪五六十年代就开始了，可靠性是系统工程，涉及到管理、设计分析、实验验证等。对一个行业而言，如果想做可靠性提升，则7分在管理，3分在技术。想要把可靠性做好，是全产业链的事，更是一个完整的系统工程。我国国内仪器行业乃至装备行业，与国外真正的差距在于可靠性的管理理念和管理方法。第一，未做全生命周期的考核性工作，即企业在产品立项之初，就应该开始做一些可靠性的规划，如想要达到怎样的目标，需要匹配怎样的资源，前期只有做好这些工作，后面产品才能落到实地。第二，整个产品供应链的质量问题无法保障，因为光谱仪器是合成系统，很多核心零部件是由上游单位提供的，因此上游的零部件质量水平也决定了整机的水平。事实上，一些高端仪器很难在国内寻找到合适的供应商，即使供应商有问题，也很难让其做改进。为了提高国产光谱仪器的可靠性和质量水平，目前最迫切的主要有两点，首先先从实验做起，目前一些厂商还不能完全按照相关标准要求做完整的实验，比如环境实验、电磁兼容的可靠性试验等等。事实上，这部分对于企业而言容易完成，且能很好的反映给企业的管理者。比如，在实验过程中一旦发现问题，就说明产品设计有缺陷，这可以直观的反馈给决策者，并对产品进行优化，有助于形成良性循环。第二点是要做可靠性设计分析，不过可靠性设计分析需要人才培养，这需要一定的时间周期。因此建议企业能做一个未来5~10年的发展规划，让一些有设计经验的设计师开展相关可靠性分析工作。在逐渐完善以后，将来若有了设计分析和实验验证，可靠性质量水平一定能够得到很好的保障。详细内容请点击下方视频观看：

广东科鉴检测工程技术有限公司和山东新华医疗器械股份有限公司共同完成的“放射治疗装备可靠性评价关键技术研究与推广应用”科技成果鉴定会议于2020年10月24日在广州玉树华新园圆满召开。鉴定委员会一致认为，该项目成果处于国际先进水平，同意通过科技成果鉴定。 2020年10月24日，广东科鉴检测工程技术有限公司和山东新华医疗器械股份有限公司共同完成的“放射治疗装备可靠性评价关键技术研究与推广应用”科技成果鉴定会议在广州玉树华新园圆满召开。本次鉴定会议由广东省机械工程学会主持，鉴定委员会由中国电器科学研究院有限公司陈伟升主任、广东省医疗器械研究所陈军正高工等行业资深专家组成。广东科鉴检测工程技术有限公司（以下简称“科鉴可靠性”）总经理高军致欢迎词，并对科技成果进行了详细的汇报，重点介绍了研发成果的创新点、科技成果转化应用情况及成果所带来的社会和经济效益。会场现场本次项目成果来源于科鉴可靠性参与的两项国家重点研发计划“数字诊疗装备研发专项”《容积影像多模式引导的高强度加速器精准放疗系统》与《放射治疗装备可靠性与工程化技术研究》。以医用电子直线加速器和精准放疗系统为研究对象系统开展了可靠性评价关键技术研究，形成了放射治疗装备可靠性评价体系。可以完成放射治疗装备整机及核心部件的可靠性设计、失效模型分析、可靠性试验、可靠性评价和使用期限评估等工作。为放射治疗装备可靠性水平提升、可靠性快速评价和使用期限评估提供了有力保障。研究对象与研究内容该项目实施期间申请发明专利6件，授权1件；获得计算机软件著作权登记4件；牵头及参与制订了6项放射治疗装备整机及核心部件可靠性试验与评价的团体标准。鉴定委员会专家们认真听取了成果汇报，仔细审查了鉴定材料，查看了有关试验装置，并严谨质询了成果内容。鉴定委员会对项目成果给出充分肯定，具有自主知识产权，创新性较强。考察项目现场该项目研究成果已成功在国内医疗设备研发企业研制的产品中应用，经用户使用，反应良好，取得了显著社会效益。鉴定委员会一致认为，该项目成果处于国际先进水平，同意通过科技成果鉴定。 附：1）本项目成果推广应用情况本次鉴定的成果已在国内多个领域的医疗器械公司得到应用，并取得不错的效果。其中，可靠性设计分析、可靠性试验和可靠性评估等已在山东新华医疗、武汉维视、苏州瑞派宁、清华大学、苏州医工所、广东省医疗器械检验所等多家医疗器械研发/生产单位得到应用，助力其提升产品固有可靠性和使用可靠性。使用期限评估已在山东新华医疗、北京华信佳音、武汉怀光智能、成都佳颖、广东省医疗器械检验所、广东纽唯质量技术有限公司等多家医疗器械研制单位和同行检测机构得到应用，助力其顺利通过产品注册取证。同时，科鉴可靠性实验室支撑北京市医疗器械检验所、辽宁省医疗器械检验所、广东省医疗器械检验所、上海市医疗器械检验所等医疗领域检测机构同行开展了相关的可靠性设计分析、检测试验、标准制修订、使用期限评价等相关工作支撑。北检所山东新华医疗华信佳音怀光智能应用证明 2）科鉴可靠性在医疗领域服务能力科鉴可靠性已获得医疗器械行业近多项标准CNAS&DILAC资质认可，包括：——GB/T 14710-2009医用电器环境要求及试验方法——YY/T 0291-2007医用X射线设备环境要求及试验方法 ——GB 9706.1-2007医用电气设备 第一部分：安全通用要求 ——YY/T 0681.1-2009无菌医疗器械包装试验方法 第1部分：加速老化试验指南 ——GB/T 20438.1-2006 电气 电子 可编程电子安全系统的功能安全第1部分一般要求——IEC 60601-1-4：2000/YY/T 0708-2009 医用电气设备 第1-4部分：安全通用要求——GB/T 19665-2005 电子红外成像人体表面测温仪通用规范科鉴可靠性——IEC 12207-2008 系统和软件工程 软件生命周期过程——IEC 62304:2006 /YY/T 0664-2008 医疗器械软件 软件生存周期过程科鉴可靠性可依据上述标准为医疗器械行业客户开展的测试项目包括低温、高温、恒定湿热、交变湿热、湿热循环、盐雾、氙灯、防尘、防水、振动、冲击、碰撞、跌落、绝缘测试、强化筛选、温湿度-振动综合应力可靠性试验、快速温变-振动综合应力可靠性试验、加速试验与寿命评价。同时，科鉴可靠性具有安全要求（GB 4943.1、GB4793.1）、软件质量测试（GB 25000.51）、可靠性试验（GJB 899A和GB/T 5080）与环境试验（GJB 150A、GB/T 2423）等4个领域的通用检测资质与能力，还可为医疗器械行业客户开展安全测试、软件测评、可靠性试验、加速试验、寿命评价等。面向国家药监局2019年发布的《有源医疗器械使用期限分析与评价技术审评原则》，科鉴可靠性依托掌握的可靠性设计分析与加速试验核心技术，制定了成套有源医疗器械使用期限分析与评价解决方案，可通过前期的特性分析，帮助客户确定分析与评价的重点对象，梳理已经开展的计算分析和试验验证证据，补充开展相关的设计分析和试验验证工作，并对核心部件和整机，基于GB/T 34986的加速试验方法，按照使用期限要求，设计出加速试验方案，开展加速试验，给出使用期限评价结论。 3）科鉴可靠性可为企业提供可靠性快速提升与整改服务科鉴可靠性以查找产品问题、提供设计整改服务、提升产品可靠性、提高人员质量意识为根本，建立了一套先进的可靠性设计分析与测试验证核心技术，在当前我国民用可靠性领域发挥着不可替代的专业服务作用。 依托这套可靠性快速提升测试方法，在新华医疗开展高能医用电子直线加速器研制过程中，科鉴可靠性帮助其暴露了几个新研核心部件20多项故障，双方共同努力制订和采取了改进措施，使得改进后的部件，耐低温能力达到-10℃、耐高温能力达到80℃、抗振动能力达到6.06G（GJB 1032军标级要求）、耐湿热能力也大幅提升，大大提升了新研部件的耐环境能力、技术成熟度和可靠性水平。科鉴可靠性面向客户需求建立了“专业；响应快、态度好；价格低、效果好。”五位一体的竞争优势，授人以渔，从帮助客户提升产品可靠性到提升人员可靠性专业知识，从指导客户掌握可靠性技能到建立自身的可靠性工程能力，始终急客户所需、想客户所想，尽力让客户付出最小成本、实现实施便利、获得最大价值。

仪器信息网讯 2016年4月12日，赛默飞在北京发布了Thermo ScientificTM DionexTM IntegrionTM HPICTM高压离子色谱系统、Thermo ScientificTM DionexTM AquionTM离子色谱系统、Thermo ScientificTM iCAP RQ ICP-MS电感耦合等离子体质谱仪三款新产品。赛默飞色谱业务高级商务运营总监梁晓峰先生、全球ICP-MS产品经理Shona McSheehy Ducos、离子色谱全球技术总监Joachim Weiss博士及150余位来自食品、环境、制药等不同领域的客户专家参加了新品发布会。新品发布会现场赛默飞色谱业务高级商务运营总监梁晓峰先生致辞中科院生态研究中心江桂斌院士致辞江桂斌院士与梁晓峰先生共同启动新产品揭幕仪式　　离子色谱Integrion、Aquion，ICP-MS iCAP RQ三款新产品是在今年3月初召开的PITTCON 2016上首先发布的，其创新设计皆是以促进实验室效率以及提升可靠性为宗旨。　　离子色谱新品：“40年创新之路，我们一直没有停歇”　　戴安公司(现在的赛默飞）在1975年推出了第一台商品化的离子色谱仪器，至今已经有40年的历史了。如今的离子色谱已经发生了翻天覆地的变化，不过，其中很多重要的技术创新出自于赛默飞 所以，如今的赛默飞人自豪的说，“40年创新之路，我们一直没有停歇”。 Thermo ScientificTM DionexTM IntegrionTM HPICTM高压离子色谱系统、Thermo ScientificTM DionexTM AquionTM离子色谱系统　　此次推出的两款离子色谱中，更引人注目的是集成式的高压离子色谱系统DionexTM IntegrionTM HPICTM。Integrion配备耐压最高的离子色谱泵，可耐压6000psi 兼容4um小粒径色谱柱，大大提高色谱分辨率和样品通量 可以灵活选择检测器，轻松实现多种技术联用 具备全面的智能监控系统，搭载高压在线淋洗液发生器。赛默飞离子色谱全球技术总监Joachim Weiss博士　　虽说2010年当时的戴安公司曾经推出了ICS-5000+高压离子色谱，但是据Joachim Weiss博士介绍，由于ICS-5000+的模块化设计以及价格高等因素，使得它没有被广泛应用。而今天推出的Integrion是第一台集成式的HPIC，在硬件和软件上都有很大的变化。Integrion的使用成本让普通用户用得起 而且，Integrion除了电导检测器外，还集成了安培检测器，二者之间可以灵活选切换，使应用范围得到了极大拓展。　　另外，Integrion的软件也具有耗材识别、维护方便、安装指南、保留时间工具等4大特点。据梁晓峰先生介绍，赛默飞是全球为数不多的、能够提供仪器控制软件(如变色龙)和实验室管理软件(LIMS)的公司之一。　　ICP-MS新品：更高效、更易用、更可靠　　2012年赛默飞推出了iCAP Q ICP-MS系统，当时的新品iCAPQ技术上做了很大的改进：采样锥、截取锥和提取透镜均安装在一个稳固的接口开门上，直接旋转即可打开该门，维护方便 90度偏转离子透镜确保了最佳的三维离子聚焦，同时使离子束偏转90度，灵敏度可提高4-5倍 四级杆碰撞反应池QCell Flatapole具有质量筛选功能，具有动能歧视效应的氦气碰撞模式，能够获得优异的干扰消除效果，即便是低质量元素(如锂、铍和硼)也可获得ppt级的检出水平。赛默飞全球ICP-MS产品经理Shona McSheehy DucosThermo ScientificTM iCAP RQ ICP-MS电感耦合等离子体质谱仪　　今天发布的新品iCAP RQ是iCAP Q的升级版本，但是也有多个技术革新，如iCAP RQ采用了全新的、具有超长点火可靠性的固态射频发生器 据Shona McSheehy Ducos介绍，在新品发布前，曾在工厂进行过10000次点火试验，试验结果表明，对于一个每天开机的实验室来说，该新固态射频发生器具有27年的使用寿命。　　梁晓峰先生说到，未来5年ICP-MS将是增长最快的分析仪器，其原因包括：国家、行业标准的更新，更多的ICP-MS方法进入标准 十三五规划中对于土壤、地下水等的检测、修复治理的关注将会越来越多，同样会给ICP-MS带来更多的机遇 另外，ICP-MS 的价格也在逐渐走低，使ICP-MS走入普通实验室成为可能。撰稿人：刘丰秋

SCIS通用质量特性技术委员会成立大会暨2项可靠性团体标准评审会议在京举行 2019年11月15日，中国仪器仪表学会标准化工作委员会（SCIS）郭晓维秘书长主持召开通用质量特性技术委员会成立大会与首次会议，介绍了SCIS工作情况、团体标准的发展趋势和本技术委员会的工作定位。 通用质量特性技术委员会归属中国仪器仪表学会标准化工作委员会（SCIS）领导，是为了更好地落实国家标准化改革政策，发展团体标准制定和学会标准化工作，定位为科学仪器行业制定通用质量特性技术标准，促进国产科学仪器行业质量技术进步，提升国产科学仪器装备通用质量水平。质量特性小常识：质量特性包括通用质量特性与专用质量特性。科学仪器的通用质量特性包括：科学仪器的环境适应性、可靠性、安全性、电磁兼容性、可用性、维修性、测试性、保障性、耐久寿命、软件质量等。 第一届CSIC通用质量特性技术委员会，中国仪器仪表学会仪学秘字〖2019〗086号文件确认的许建华主任委员（中国电子科技集团公司第四十一研究所第41研究所副所长、研究员）、高军秘书长（广东科鉴检测工程技术有限公司总经理、高工）和有关高校、研究院所、国内外仪器企业、国有和民营检测机构的17名成员参加了会议，并且在主任委员主持下，对广东科鉴检测工程技术有限公司牵头工作组的两个学会标准项目《T/CIS 03001.1- xxxx 科学仪器设备可靠性测试第1部分：整机可靠性指标（MTBF）验证方法》 、《T/CIS 03002.1- xxxx科学仪器设备电控系统可靠性测试第1部分-电控系统可靠性强化试验方法》的送审稿进行了审查。 通过对标准送审稿逐个条款的讨论和评审，与会的专家委员提出了一些具体的修改建议。最后大会通过决议，两个标准的主要试验、验证情况合理、有效。确定的各项试验方法、参数和技术指标论据正确、可行。会议同意通过审查，尽快修改后形成报批稿。本次审查的两个标准，是科学仪器行业的重要标准，对科学仪器试验条件的规范化、故障判定方式、可靠性强化试验方法等都做了规范化的要求，实施后对提升科学仪器可靠性质量有明显的推动作用。

近些时期以来，科学仪器生产、研发过程中如何应用可靠性工程，以达到提高科学仪器质量，满足用户对仪器可用、耐用的目标，已经越来越为行业所重视。科技部条财司，根据仪器专项的现状和特点编制了《科学仪器设备开发可靠性工作指南》 科技部条财司委托组织重大专项项目参与单位进行免费的可靠性工程相关培训 近日，工业和信息化部电子第五研究所与钢研纳克检测技术有限公司在钢研纳克永丰产业基地举行了仪器设备可靠性提升工程战略合作协议&hellip &hellip 在科学仪器开发中如何具体开展可靠性工程，越来越为众人所关注。近日，PConline记者受邀参观联想研发实验室以及云计算方案的实验室，其中有关&ldquo 联想的可靠性测试实验室&rdquo 大量照片，亦可为科学仪器行业学习、借鉴。 　　全文如下： 　　记者亲身探秘 联想实验室高清大图全流出 　　从收购IBMPC事业部，再到对IBM x86服务器业务的收购，业内对联想的关注也越来越高。有人说联想是在有步骤的下一盘大旗，也有人说联想的步子迈的有点大。略掉外界的评价，不得不承认的是得联想在技术研发上是下了一番苦功夫的。 　　近日，PConline记者受邀参观联想研发实验室以及云计算方案的实验室。在这次参观中，记者跟着联想的工作人员详细参观了联想的各个实验室，并进一步从服务器研发、方案实验室中体验到联想的技术实力。每个企业都有自己的特点和自己的企业文化。通过对企业的参观，相信大家也会对联想这家企业会有进一步的了解： 　　记者首次看到了联想的可靠性测试实验室，涉及产品检测的方方面面、包括温度、湿度、电压、电磁辐射、噪声、摔落，长时间满负载负荷等等一系列可靠性测试。 联想可靠性实验室 　　测试标准力争高于业界标准，为用户提供最可靠的保障。 联想可靠性实验室 　　联想可靠性实验室是第一次正式对外。 联想可靠性实验室 联想可靠性实验室 联想可靠性实验室 联想可靠性实验室 联想可靠性实验室 联想可靠性实验室 　　联想可靠性实验室包含MTBF实验室(测试平均无故障时间)、高低温测试、电磁兼容、传导骚扰测试、浪涌抗扰度测试、电压暂降与短时中断抗扰度测试、电快速瞬变脉冲群抗扰度测试、散热开发、噪音测试、安规实验等在内的若干实验室。 　　联想测噪音实验室 　　联想噪声测试实验室，该实验室是用来进行产品噪声特性测试和评估的实验室。 噪声测试实验室 　　为了避免地板等固体所带来的噪音波动，噪声实验室建立在建造在200多个半米高的弹簧上。 噪声测试实验室 　　进入实验室后，大家都在议论，耳朵感觉非常不舒服。实验室工作人员讲解，说是正常办公环境为40分贝，而次实验室只有12分贝，所以到这种环境中会感觉到很不舒服。 噪声测试实验室 　　为了营造足够安静的环境以测试产品，实验室不光墙面做了吸音和隔音处理，悬空以隔绝外部振动的声学影响。跺一跺脚，整个房间都在晃悠。 噪声测试实验室 噪声测试实验室 　　在进行吸音测试时，噪音只有12分贝。噪音实验室为避免地面的低频噪音，采用了整体悬空状态，所以是可以活动的。 　　联想电磁兼容实验室 　　联想电磁兼容实验室是进行产品电磁干扰性能评估，保证产品向空间和电网的干扰在控制范围内。 电磁兼容实验室 电磁兼容实验室 　　实验室为标准3米实验室，测试一台机器约40分钟。 电磁兼容实验室 电磁兼容实验室 　　通过吸波材料，模拟开阔场地中的直射波环境，使得联想服务器正常工作时(比如大数据分析、VIDIO、硬盘读写、网络等等典型环境)不会影响其他设备的工作，其他设备也不会影响服务器的工作。 电磁兼容实验室 　　采用西门子技术，共测试八个指标，需全部符合国家标准。 　　联想威睿技术联合实验室 　　联想威睿技术联合实验室是由全球顶级硬件厂商和云计算软件厂商共建的联合实验室。 联想威睿技术联合实验室 　　作为联想和VMware战略合作的重要部分，该联合实验室承载了云计算方案开发、方案展示、测试验证、人才培训等平台功能。 联想威睿技术联合实验室 　　联想威睿技术联合实验室旨在为客户合作伙伴进行云计算的测试，通过把联想硬件和VMware软件部分结合，然后加以开发。 联想威睿技术联合实验室 　　作为方案展示中心，联合实验室通过可视化的演示和互动，让客户感受到云计算带来的技术革新及其与业务应用深度融合所产生的巨大价值。 联想威睿技术联合实验室 　 联想威睿技术联合实验室 　　此外，联合实验室还能为客户快速搭建集成测试环境，加速客户信息系统从传统模式到云计算模式的转换。 　　联想云计算方案实验室 　　联想云计算方案实验室，该实验室隶属联想企业业务集团，主要工作目的是为了在云计算方面进行方案开发。 联想云计算方案实验室 　　实验室左侧为基于IT基础架构平台方案展示。 联想云计算方案实验室 联想云计算方案实验室 　　实验室右侧为行业方案展区，演示了平台方案如何落地为行业应用。 联想云计算方案实验室 　　在当天的解决方案实验室，媒体记者也在不经意之间见到了联想的天蝎计划1.0整机柜，这是一套按照天蝎计划1.0规划设计制造的整机柜交付产品。 联想云计算方案实验室 　　机柜融合了服务器、存储、网络。 联想云计算方案实验室 　　据透露，联想会在2014年针对天蝎计划2.0推出新的产品，而上一代天蝎1.0机柜&ldquo 去年在腾讯也做了部署&rdquo 。 联想云计算方案实验室 联想云计算方案实验室 　　据了解，在过去的一年半时间里面，联想由原来的北京研发中心扩充为一个全球开发的布局，包括北京、台北、美国的罗利和巴西四地的研发。 联想云计算方案实验室 　　研发团队整个人员规模翻了两翻，由原来了70多人，现在达到了300人以上，这300人平均行业的经验超过10年，其中有50位顶尖的专业人士。 　　联想实验室拍摄花絮 联想实验室 联想实验室 联想实验室 联想实验室 　　联想集团企业产品集团全球服务器研发中心高级&rdquo 总监王化冰表示：&ldquo 实验室不只是最后的一个验证的手段，对于前期的开发也是至关重要的。特别是对于一些领先产品的原形设计，都是在我们实验室里面经过缜密的测试以后，才真正形成原形，最后进入开发阶段。 　　目前联想在全球有53个顶级的实验室，这些实验室通过了各项的专业认证。除了人员，联想在整个实验室建设有很大的投入。在用技术实力说话的今天，联想要进入全球服务器厂商前面的名词，技术研发就是必须拿得出手的硬实力，而联想的稳扎稳打相信会给他们赢得更多的机会和掌声。

p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　 strong 仪器信息网讯 /strong 对科学仪器企业而言，要打造可用、好用、耐用的仪器产品，工程化和产业化是必须要经历的过程，可靠性更是其中一项非常重要的工作。然而对一些国产科学仪器企业来说，可靠性却是其发展过程中的一大硬伤。国内部分用户宁可花大价钱采购进口也不愿买相对便宜的国产仪器，究其原因还是对国产仪器的可靠性存有疑虑。可靠性本应是科学仪器的灵魂，却成了国产仪器向高质量发展进程中“缺失的一环”。 /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　2015年，时年37岁的高军从工业和信息化部电子第五研究所(以下简称：电子五所)出来，创办了广东科鉴检测工程技术有限公司(以下简称：科鉴)，公司定位为仪器装备行业提供可靠性工程相关的专业服务。在电子五所工作期间，高军就跟随“12· 5国家重大科学仪器设备开发专项”与科学仪器可靠性有了深度接触 创业至今的四年里，科鉴又为国内近百个仪器研发团队提供服务，绝大多数达成合作，提供科学仪器可靠性工作方案与测试服务，每年仪器装备行业可靠性科研和服务收入为科鉴贡献了80%以上营收。 /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　近日，仪器信息网采访了这位与科学仪器行业偶然结缘的创业者，与他就科鉴的发展情况，以及科学仪器如何做好可靠性工程等话题展开交流。 /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/6e8a3f10-ef25-473f-b0e3-41bcb149b136.jpg" title=" 科鉴高军.png" alt=" 科鉴高军.png" / /p p style=" text-align: center " strong 广东科鉴检测工程技术有限公司总经理高军 /strong /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px " 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) font-size: 16px " strong “可靠性工程就是与故障做斗争” /strong /span /p p 　　所谓可靠性，是指产品在规定的时间内、规定的条件下，完成规定功能的能力。“规定时间”指产品必须达到的任务时间，“规定条件”指产品的使用条件、维护条件和环境条件，“规定功能”则代表产品必须具备的功能及技术指标。 /p p 　　自诞生之日起，可靠性工程就是与故障做斗争。可靠性工程围绕产品的全寿命周期，通过采取可靠性工程管理、设计分析、试验验证、现场管控等手段，系统性地开展故障的预防、查找、纠正等工作，为产品实现可靠、耐用特性能提供保障。对应到科学仪器这样一个技术密集、科技含量高、结构精密、组成复杂的行业，仪器容易出现质量问题，将经济高效的可靠性工程技术方法引入科学仪器行业推广应用更显得十分必要。 /p p 　　自“十二五”以来，在国家科技政策引导和鼓励下，国产仪器行业加强了对可靠性认识，对可靠性工作越来越重视。在“十二五”重大科学仪器设备开发专项和“十三五”国家重点研发计划重大科学仪器设备开发重点专项中，多数项目承担单位对提出了可靠性指标要求进行了考核验证，一些企业实施了可靠性提升项目，越来越多的企业亟待尝试实施可靠性工程。但相比国际先进仪器企业，在可靠性工作方面国产仪器企业仍有较大差距。 /p p 　　但在中国科学仪器行业，在可靠性工程方面做得较好的企业还是很少。 /p p 　　高军补充说：“当前科学仪器行业的技术人员普遍凭借事后经验教训与故障做斗争，虽然一些用心的企业取得了一定效果，但往往耽搁了很多时间，付出了售后代价，消磨了品牌价值，降低了社会口碑，更建议企业采取预防为主的思维、专业的套路实施可靠性工程。” /p p 　　走过许多企业，高军还发现国产仪器企业在可靠性方面普遍存在以下问题： /p p 　　①研发体系普遍缺乏明确的专业化可靠性要求和要素。 /p p 　　②总体机构布局可能存在致命的可靠性不足，在设计阶段缺乏可靠性把控，在不大改的前提下，实施可靠性工程意义甚微。 /p p 　　③电控系统大多分散布局、板卡大小各异，安装见缝插针，连接器和线缆使用过多，出线方向随意性，而较少采取独立机箱式、模块化、插拔式板卡，借助母版减少连接线缆等，不但降低了可靠性，维修也不方便，维修要求也高。 /p p 　　④布线工程往往是很多企业做得不足的地方，需要考虑布线工程的可靠性。 /p p 　　经过“十二五”、“十三五”国家重大科学仪器设备开发专项对可靠性工作的引导，大多数国产科学仪器制造商对可靠性已有初步接触与了解，开展了部分可靠性试验验证工作。高军补充说：“陆续也有一些企业接受我们提出的可靠性提升工程方案，采取热测试分析、可靠性强化试验、综合应力可靠性试验等一系列手段快速充分暴露样机问题实施改进，甚至逐步建立起可靠性要求、制度与规范，深入实施电路整改分析并建立电路设计与检查规范。” /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px " 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong “运气往往眷顾霸蛮刻苦的人” /strong /span /p p 　　自2003年从哈尔滨工业大学研究生毕业后，高军进入“电子五所” (中国赛宝实验室)可靠性工程中心工作，先后经历了军工型号、工程技术、科研开发等部门，有幸挑战了一系列新技术在军民领域的研究和应用，除了可靠性，还包括维修性、测试性、保障性的评价，大量装备加速试验与寿命快速评价工作。高军感慨说：“在电子五所的13年，做了不少没人干过的活，在不同的专业维度和工作层面得到了充分磨练，为后续自主创业发展打下了良好的技术和管理基础。我还是十分感谢老东家以及相关领导曾经给予的宝贵机会和培养。” /p p 　　2015年由于偶然因素，高军离开了原来的事业单位开始创业，创办了广东科鉴检测工程技术有限公司。“刚开始也很迷茫，完全凭借一身蛮力和韧劲，都不知道能否生存下来。但当时还是十分受褚橙创业故事的激励，想想自己创业时年龄仅仅是褚老爷二次创业时年龄的一半，觉得安定很多。”在当时，工信部电子五所、北京航空航天大学、中航工业301所、空军装备环境与可靠性试验中心、航天一院702所和708所、航天二院201所、航天五院511所等，这些权威的可靠性研究机构几乎扎堆在具有强制性要求、刚性需求旺盛、挣钱效应强的军工行业，民用行业往往缺乏经济优质的可靠性服务，这一现象引起了高军的高度注意。科鉴团队最初选定的是科学仪器与医疗装备两个方向，但高军坦言：“国家科技政策在科学仪器装备重点研发中估计做可靠性，但相关行业本身无可靠性标准要求，对新成立的科鉴而言既是挑战也是机遇。” /p p 　　“刚开始也挺尴尬，科鉴只是一家初创小企业，谁敢跟我们做项目。”从四处寻找学习机会，到参与重大专项实战演练，到服务越来越多的研发团队，科鉴逐渐明确公司发展定位。公司成立前三个月没活干，十月份签订第一份合同，年底初步实现盈利，创办第一年科鉴的首批客户就接踵而至。高军解释说：“可能运气比较关照我们这种霸蛮刻苦的人，得益于专项推动和‘大众创业万众创新’政策促进，公司自成立以来没有年度亏损过，经过三年产值已经突破千万元。目前公司有20多名员工，主要集中在广州，在北京、深圳、湖南均有人员布局，主要以提供解决方案和服务为主，以优质的服务带动检测试验工作。” /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/dbfbe800-7071-459d-9926-3bd30d272ec3.jpg" title=" 科鉴1.jpg" alt=" 科鉴1.jpg" / /p p 　　以可靠性为抓手，科鉴为中国科学仪器行业打造了一套整体解决方案，包括可靠性设计与管理咨询服务、实施产品可靠性快速提升工程、协助电路整改与现场整改、建设企业可靠性能力和研发体系、建立企业可靠性流程制度规范、提供加速试验与高可靠长寿命快速评价等特色服务。高军认为：“我希望公司能集中精力，做好仪器装备可靠性这一件事，帮助企业建立一套经济高效的可靠性体系和方法。”据了解，科鉴对承接项目都会要求提供成果清单，再交付客户进行评价，根据评价结果对项目负责人实施绩效奖惩。 /p p 　　此外，科鉴还搭建了具备CNAS、DILAC、CMA资质的可靠性实验室，配备满足军工级试验需求的三综合应力可靠性试验系统、大位移振动台、高低温湿热试验箱、温度速变湿热试验箱、霉菌盐雾太阳辐射试验箱等价值约500万元的仪器设备，可开展产品功能性能测试、安规与电磁兼容测试、环境与可靠性试验等测试服务，并出具检测报告。高军表示： “我们把关注点都放到科学仪器可靠性相关的标准上，只要看到这方面的标准我就会去检索，发现没有就立即增补项目。可以很自豪地说，在仪器的环境可靠性标准方面我们肯定是全国最全的。” /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/83f7275e-4d66-4c50-bd90-91d2580aa597.jpg" title=" 科鉴2.jpg" alt=" 科鉴2.jpg" / /p p style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px " 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong “不愿学习的客户不是最优质的客户” /strong /span /p p 　　创立近四年来，科鉴与国内上百个仪器研发团队提供了可靠性工作方案，部分客户提供了可靠性相关服务，典型客户包括北分瑞利、广州禾信、湖北方圆、南京天文仪、浙江谱创、安杰环保、青岛盛瀚、纽迈分析等仪器企业，清华、北大、哈工大等高校，以及中物院、中科院、航天、航空、中电集团等研究院所及其下属企业。 /p p 　　2017年至2019年，科鉴连续三年与北分瑞利合作开展了可靠性提升项目。从第一年开展了实物样机可靠性快速提升和生产现场管理改进，到第二年进一步开展可靠性测试规范制定和应用，2019年再进一步拟开展可靠性流程制度规范建设与应用、电控系统可靠性整改及规范建立与运行，与北分瑞利的合作已成为科鉴进军科学仪器可靠性的一道里程碑。 /p p 　　仅在2017年项目实施的8个月期间，科鉴的专业讲师就为北分瑞利的200多人次开展了8门可靠性培训课程，大幅提升人员质量与可靠性工作性能。科鉴还对北分瑞利的实物样机电控系统与整机系统进行了安规与电磁兼容测试、热测试整改与回归验证、可靠性强化试验、温湿度振动三综合应力可靠性试验、可靠性试验回归验证等测试，历时完成整改31项，研发队伍对可靠性认识得到大幅提高，北分瑞利已小批量生产出改进后的光谱仪新品，目前产品表现具有显著的进步。此外，2018年科鉴与浙江谱创合作，帮助团队大幅提升了测油仪前处理装置的可靠性水平。 /p p 　　当前，我们主要帮助或引导仪器企业解决安规、电磁兼容性、热设计、环境适应性、可靠性等方面的问题，攻克零部件和器件选型不合理、抗振设计防护与耐湿热能力不足、现场管理混乱等难题。高军表示：“这些问题很大程度上反映出仪器研发团队缺乏继承，导致新人很容易重新走老同志走过的弯路。” /p p 　　高军解释说：“我们的目标是让研发团队从试验测试阶段暴露出的问题逐步认识到可靠性知识技能的差距，了解经济高效的可靠性试验测试技术，通过改进并提高目标对象的可靠性，进一步引导研发团队建立起可靠性要求和流程制度，变被动为主动，在研发过程中自觉应用可靠性技能开展可靠性工作，从而保障研发产品可靠性要求的实现。” /p p 　　他还表示：“大多数专业机构都担心别人学会自己的东西，我出来创业后，思考了很多问题，思维和做事方式发生了很大的变化，经过几年市场摸爬滚打我认为就应该把可靠性相关的专业知识逐步传授给客户，只有愿意学的才是最有潜力的客户，只有陪同客户共同成长才能建立更长久的合作模式。我们推出了科鉴可靠性落地方案，第一步先给研发团队拿实物做测试，见效果，同时让研发团队感受到原来产品和知识差距这么大，可靠性这方面还有这么多问题隐藏着、这么多专业技能不了解 第二步，在打动研发团队基础上，导入可靠性要求，建立企业的可靠性流程制度规范，实施需要的可靠性设计分析和整改，让可靠性工作逐步规范和有序开展 第三步，逐步建立企业自身的可靠性技术能力和软硬件能力，让企业形成可自主、持续的可靠性工程能力。三步以后企业可靠性上路了，仍将会遇见他更感兴趣的问题，如定量加速试验快速评价问题、有效可靠性设计分析方法、制造与工艺可靠性等，都可能产生合作，关键是专业服务机构要足够专业、自信，敢于尝试可靠性工程难题。” /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/ae2a71bf-f691-44eb-a370-9605e380c9b9.jpg" title=" 科鉴3.jpg" alt=" 科鉴3.jpg" / /p p 　　当然承接企业可靠性提升项目对科鉴自身的要求也非常高，想要跟上甚至引领客户的需求，可靠性人才成为最关键因素。高军对此深有感触：“目前全国具有工程背景的可靠性专业人才极其缺乏，公司面临最大的挑战是难以储备或培养足够的可靠性专业人才来满足广阔的市场需求和客户更深入的要求。我们的招聘从未停止过，但一直没完全满足过。” /p p 　　“除了人才，我们的下一步计划是股改和融资发展、在国内重要高科技城市伴随知名仪器企业所在园区布局分支机构，进一步将科鉴可靠性专业服务送到客户手里。” /p p 　　谈到对国产仪器装备的心得体会，高军表示：“国产仪器装备在可靠性方面的差距确实很大，整个行业的可靠性基础和能力都还十分薄弱，小团队研发的普遍现象是许多问题出现的根源。建议国产仪器装备行业龙头企业加强跨行业人才引进，吸纳其他行业一些好的做法，如军工、民航、高铁、自动化行业等，进一步优化产品总体架构设计、强化电控系统模块化和标准化，引入可靠性强化试验和综合应力试验，缩小与国际同类仪器可靠性差距，增强国内重大行业使用国产仪器装备的信心和信任。” /p

简介 美国食品药品管理局（FDA，Food and Drug Administration）于2016年发布指导性文件草案1，提出了有关数据可靠性和合规性的概念。指导性文件专门针对“在 CGMP (现行生产管理规范，Current Good Manufacturing Practices)检查期间，发现越来越多的涉及数据可靠性的CGMP违规现象”。本文旨在讨论在指导性文件草案中适用TOC分析、Sievers® M9 TOC分析仪和 DataPro2® （DP2）软件的部分章节。TOC分析在指导性文件草案中的应用 第 I、II节：介绍和背景虽然指导性文件自定位为不具约束力的建议，但文件的总体未来目的是可以预期的。FDA指出，在CGMP检查期间，违反数据可靠性的情况呈上升趋势，这就使FDA有必要就规则要求提出澄清和解释。这两节还详细解释了21 CFR Part 11中有关数据可靠性的内容，即电子记录和电子签名的确切范围和应用。Sievers在其它应用文献2中全面介绍了21 CFR Part 11，以及如何利用 DataPro2软件来达到21 CFR Part 11规则要求。第 III 节：问题和答案指导性文件的后面以“问答”形式提出了18项问题。本文只讨论适用于TOC分析的部分。下面列出指导性文件中的问题和问题所在的行号，以方便用户查找。下面还列出指导性文件的要求，并总结了如何用Sievers M9分析仪和DataPro2来达到这些规则要求。结论数据可靠性概念的不断发展，引起人们对这些观点和概念的深入探讨。Sievers分析仪鼓励人们参与探讨和解释。欲详细了解M9 TOC分析仪和DataPro2软件如何帮助用户满足新的数据可靠性指导文件的要求，点击文末的“阅读原文”，与我们联系。参考文献1. Data Integrity and Compliance with CGMP- Guidance for Industry, 2016. 2018 年1月2日检索, https://www.fda.gov/downloads/drugs/guidances/ucm495891.pdf.2. 21 CFR Part 11, Electronic Records and Signatures with the Sievers M9 TOC Analyzer and DataPro2 Software, 300 40028, 2018.◆ ◆ ◆联系我们，了解更多！

几十年来，制药和生物制药行业一直要等待数天才能通过目测琼脂板上的微生物菌落数来确定结果。这些结果不仅获取速度慢，而且在数据可靠性方面也有待改进。在讨论数据可靠性和微生物实验室时，主观决策、缺乏数据可追溯性以及缺少与数据库进行可操作决策的接口仍然是令人担忧的问题。在整个制药和生物制药行业，越来越多公司正在实施快速微生物方法（RMMs，Rapid Microbial Methods）。这些方法不仅为企业提供了比药典平板计数更快的结果，而且所配备的现代分析仪器还提高了数据可靠性。在这些行业中保持有效的数据可靠性对于制造过程保持质量标准至关重要。在搜索引擎搜索细菌和真菌菌落形态类型会出现数百个网站、文章和图片。来自这些有机体的菌落可用来创造具有鲜艳色彩和各种纹理的美丽的琼脂艺术。但，当微生物实验室需要人工计数这些菌落时，会发生什么情况呢？正如大多数微生物学家所知，由于菌落大小、形状、质地和数量的不同，平板接种具有固有的可变性。大多数时候，微生物学家很幸运，琼脂平板上的菌落/菌落形成单位（CFU）相对容易计数。有时，微生物学家会遇到来自芽孢杆菌或假单胞菌等生物体的群集，菌落生长到琼脂中，或者菌落来自混合培养物，很难确定一个菌落在哪里停止，下一个菌落从哪里开始。由于在计算菌落时可能存在主观决定，大多数公司利用“四眼”原则来批准和报告结果。传统的生物负载方法，如膜过滤和倾注平板法，要求琼脂板在设定的温度下培养一段时间。完成测试后，要求微生物分析员根据内部SOP将琼脂板放入指定的培养箱中。由于分析员的错误，该任务通常会导致测试的设定样品的培养温度不正确。实验室还将对此项测试执行“四眼”原则，以防止不正确的培养温度和偏差。采用快速微生物方法来报告菌落计数不仅节省了微生物学家的时间，而且可以通过减少CFU的手动计数和需要第二个人来批准结果以及检查培养参数来减少误差。微生物学实验室中的数据可靠性常见问题：手动平板计数和数据转录缺乏数字可追溯性为了进行可操作的决策减少了与数据库的接口实现21 CFR Part 11的合规性和审计追踪数据管理和安全手动完成样品分析时，公司如何保存符合21 CFR Part 11规定的电子记录？当然，样品分析结果可以加载到计算机中，创建审计追踪的开始，并允许数字签名，但这需要额外的时间来将平板计数结果转录到存储库中。允许RMMs使用仪器自动创建结果的数字记录，减少了将结果手动输入计算机的需要。从仪器获得数字结果，还降低了手动录入分析结果到存储库中可能出现的错误。此外，使用符合21 CFR Part 11的RMMs将通过审计追踪来证明准确性、可靠性和数据安全性，以提供所采取措施的全面记录。在繁忙的微生物实验室中，手动平板计数和数据转录通常需要数小时才能完成，在此过程中出现人为错误的机会很多。减少对人工生物负载计数和数据转录的需求，将使微生物实验室处于主动状态而不是被动状态。这意味着实施RMMs将有助于实验室克服采用手动生物负载方法中所出现的传统痛点。更快地接收微生物学结果可以更快地做出可行的决策，这是所有微生物学实验室的目标。过程分析技术（PAT）用于日常检测和监测数据。如果数据没有得到很好的管理，数据就变得无法使用。通过采用RMMs直接与数据库（如DataShare Elite）接口相连，实现在集中位置实时管理数据。随着时间的推移对数据进行趋势分析和跟踪，使公司能更快地做出明智且可行的决策。此外，在中央数据库中汇编数据，使雇主能跟踪分析师的分析结果并进行趋势分析。这在确定某些分析师是否需要更多培训时非常有用。总体而言，快速微生物学方法的实施有助于简化公司的生产流程，并有助于提高效率、质量和数据可靠性。生物制药公司不仅监测样品的生物负载结果，还监测其工艺区域（如空气和表面）的微生物样品（称为环境监测）。对制造套件和产品的监测需要一定时间才能得到结果，这通常会阻碍产品的放行并延迟生产。而采用快速方法将会通过加快产品放行时间，同时保持行业所追求的数据可靠性标准而使公司受益。采用RMMs不仅可以缩短获得检测结果的时间和提高分析师的时间质量，还可以通过遵守行业要求的严格标准来提高质量控制的价值。Sievers® Soleil快速微生物检测仪使用快速微生物方法，45分钟内即可获得与平板计数法相关的微生物负载检测结果。◆ ◆ ◆联系我们，了解更多！

p 　　2019年11月15日，中国仪器仪表学会标准化工作委员会(SCIS)郭晓维秘书长主持召开通用质量特性技术委员会成立大会与首次会议，介绍了SCIS工作情况、团体标准的发展趋势和本技术委员会的工作定位。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201911/uepic/0894ecd8-dd20-48e9-9279-531c3516c97c.jpg" title=" 1_副本.png" alt=" 1_副本.png" / /p p 　　通用质量特性技术委员会归属中国仪器仪表学会标准化工作委员会(SCIS)领导，是为了更好地落实国家标准化改革政策，发展团体标准制定和学会标准化工作，定位为科学仪器行业制定通用质量特性技术标准，促进国产科学仪器行业质量技术进步，提升国产科学仪器装备通用质量水平。 /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　质量特性小常识：质量特性包括通用质量特性与专用质量特性。科学仪器的通用质量特性包括：科学仪器的环境适应性、可靠性、安全性、电磁兼容性、可用性、维修性、测试性、保障性、耐久寿命、软件质量等。 /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201911/uepic/106abc04-466e-45af-810e-9b40eb3b3b8f.jpg" title=" 2_副本.png" alt=" 2_副本.png" / /p p 　　第一届CSIC通用质量特性技术委员会，中国仪器仪表学会仪学秘字〖2019〗086号文件确认的许建华主任委员(中国电子科技集团公司第四十一研究所第41研究所副所长、研究员)、高军秘书长(广东科鉴检测工程技术有限公司总经理、高工)和有关高校、研究院所、国内外仪器企业、国有和民营检测机构的17名成员参加了会议，并且在主任委员主持下，对广东科鉴检测工程技术有限公司牵头工作组的两个学会标准项目《T/CIS 03001.1- xxxx 科学仪器设备可靠性测试第1部分：整机可靠性指标(MTBF)验证方法》 、《T/CIS 03002.1- xxxx科学仪器设备电控系统可靠性测试第1部分-电控系统可靠性强化试验方法》的送审稿进行了审查。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201911/uepic/dfd2d8ec-910a-4480-aa2a-c2677665001b.jpg" title=" 3_副本.png" alt=" 3_副本.png" / /p p 　　通过对标准送审稿逐个条款的讨论和评审，与会的专家委员提出了一些具体的修改建议。最后大会通过决议，两个标准的主要试验、验证情况合理、有效。确定的各项试验方法、参数和技术指标论据正确、可行。会议同意通过审查，尽快修改后形成报批稿。本次审查的两个标准，是科学仪器行业的重要标准，对科学仪器试验条件的规范化、故障判定方式、可靠性强化试验方法等都做了规范化的要求，实施后对提升科学仪器可靠性质量有明显的推动作用。 /p

对软件进行验证，是满足当今数据可靠性要求的重要环节。有了用于验证软件的Sievers® 验证支持文件（VSP，Validation Support Package），用户就能像对Sievers TOC分析仪一样，对其配套的软件和数据充满信心。M9是Sievers品牌TOC分析仪的旗舰型号，DataPro2是其计算机操作软件，DataGuard是满足21 CFR Part 11的选配软件。Sievers验证支持文件（VSP第3册）专用于验证DataPro2软件，以确保数据可靠性。已证明能够切实帮助用户满足21 CFR Part 11合规性是业界首创的TOC软件的安装确认（IQ）、运行确认（OQ）、性能确认（PQ）准则为软件达到操作和性能规格提供文档证明从仪器到数据存储，提供完整的TOC验证解决方案为何要验证软件？监管机构要求企业验证他们的仪器和生产工艺。验证的目的是用客观证据来证明仪器或生产工艺所产生的结果能够达到预定规格。验证就是用记录文档来证明仪器确实符合标明的规格，能够满足应用需求。软件也同样需要经过验证。软件是应用的组成部分，用来管理、存储，甚至创建数据，而这些数据就是合规记录的一部分。软件就像仪器一样，也有一整套规格，来规定其功能，包括如何达到严格的21 CFR Part 11规则标准。目前，许多企业无法在软件验证中采用同样的验证标准和协议。目前监管机构对企业的数据可靠性的审查日趋严格，如果仅仅接受软件供应商提供的软件规格而不另行验证软件，就会增加企业运营风险，无法达到最佳运营目标。M9验证支持文件第3册带DataGuard的DataPro2软件多年来，Sievers验证支持文件的安装确认（IQ）、运行确认（OQ）、性能确认（PQ）准则帮助无数用户完成了验证过程，实现了仪器的高效使用。这些文档指导用户进行一系列测试，证明Sievers TOC分析仪完全符合设计参数，从而验证了分析仪的性能。验证支持文件第3册将IQ、OQ、PQ原理扩展到软件运行。验证支持文件第3册创建能够扩展到整个数据存储链的完善的文档记录，从而帮助用户完全满足21 CFR Part 11合规性和数据可靠性的要求。公司的验证策略应基于风险。在进行合规性达标时，对验证的投入应与潜在风险水平相匹配。由于TOC数据是关键工艺的组成部分，因此应当对用于管理和存储TOC数据的软件进行验证。Sievers认证的现场服务工程师都经过培训，能够高效完成验证支持文件。您如果需要安排现场服务工程师在下次访问时协助您运行验证支持文件，请联系我们（点击文末的“阅读原文”即可联系我们），或联系您所在地的Sievers分析仪代表。◆ ◆ ◆联系我们，了解更多！

p 　　10月27-28日，美的中央空调事业部的注册可靠性工程师考前培训班成功召开，此次培训班由美的举办，聘请广州韵脉质量技术服务有限公司(以下简称“韵脉质量与可靠性”)经验丰富的高军高级工程师进行了授课。此前，高军曾为美的生活电器事业部开展了2013年度和2014年度注册可靠性工程师考试培训辅导。本次培训美的中央空调事业部下属的电控开发部、研发中心、品质管理部、测试中心、进货检验和工程部等共30余名学员参加了此次考前辅导培训班。 br/ /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201511/insimg/7d736790-9164-497e-96cb-e242b0b5e029.jpg" title=" 112.jpg" / /p p 　　2015年11月1日将举行第7次注册可靠性工程师考试，通过考试将获得由中国质量协会(CAQ)颁发的质量专业人员资格证书，该证书是被全国认可的权威资质证明。为了帮助员工掌握可靠性知识和提高考试通过率，韵脉质量与可靠性高老师围绕考试大纲进行了授课，通过知识点归纳、数理模型推导、典型案例讲解、典型试题练习解答，对可靠性工程基础知识和考试疑难问题进行了深入生动的讲解。学员们积极参与培训学习，现场交流和互动气氛热烈，进一步促进了现场培训的效果，保障了培训工作的顺利开展。 /p p 　　美的集团近年来高度重视公司可靠性专业技术人才培养和产品质量可靠性水平提升工作，与国内外多家可靠性相关机构合作聘请知名专家为员工持续开展可靠性培训教育，并以降低返修率为目标开展了一系列可靠性攻关项目。当前，美的集团将打造一批精品工程作为公司一个新的战略目标和转型升级手段，以可靠性作为公司一个重要抓手，塑造公司可靠性文化制度、建立公司可靠性技术能力体系，全面提升员工可靠性知识技能、提高公司产品整体可靠性水平、降低返修率和售后服务成本、扩大公司产品竞争优势，打造公司高端品牌形象。 /p p strong 　　单位简介： /strong /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　韵脉质量与可靠性主要从事质量与可靠性科研协作、技术服务、培训教育、检测分析等业务，是一家典型的质量与可靠性专业智力服务创新型公司，完成了多项可靠性和加速试验技术研究，凭借技术骨干多年积累的科研成果和丰富的工程经验，为航空航天、船舶、仪器设备、轨道交通、智能电网、LED照明、家用电器、电子信息等领域企业提供了企业可靠性能力提升、产品可靠性水平提升总体解决方案，为多家企业提供了专业的可靠性技术服务。 /span /p p br/ /p

仪器信息网讯 曾有业内人士如此评述：质量是分析仪器的生命线，可靠性是质量问题的核心，所以说，可靠性是分析仪器的灵魂。然而，产品的稳定性和可靠性问题已成为当前制约我国分析仪器产业创新发展的一个严重障碍，成为了产业化进展滞缓的一个关键因素。 　　日前，借中国仪器仪表行业协会分析仪器分会2014年会召开之际，十几位国产仪器企业代表在会上就国产仪器的可靠性、稳定性等问题展开了一场热烈的讨论，纷纷建言献策，分享了各自在产品可靠性、稳定性方面的具体实践，希望通过&ldquo 抱团取暖&rdquo 的方式，加强沟通协作，最终实现国产分析仪器可靠性和稳定性的整体提升。 　　通过发言讨论，与会代表普遍认识到了以下几点： 　　企业的一把手也要抓细节 发动全员给产品挑毛病 　　细微之处见精神!企业的第一把手也要抓细节。&ldquo 不用费时费力再制定更多制度，能把墙上挂的、抽屉里放的管理制度真正执行下来，产品的可靠性就会有很大进步。&rdquo 　　同时，还要发动全员群策群力，给产品挑毛病，好的建议要给予丰厚奖励，并将之形成制度。 　　产品稳定性、可靠性是设计出来的，工艺技术人员是关键 　　仪器的稳定性、可靠性首先是设计出来的，而不是首先被检查控制出来的，因此负责工艺设计的技术人员是关键。&ldquo 目前不少技术人员不是不想干好，而是没有干好的能力和水平，单位又不具备传、帮、带的师傅。因此，企业要在员工培训方面舍得投入资金和时间。&rdquo 　　但员工的流动问题确实摆在面前，因此，企业经营者应该好好考虑如何在两难选择中做出合理的判断与选择。 　　选择最合适的原器件及材料 发现错误先问为什么 　　产品的原器件及材料不一定要选择最好或最高级别的，而是选择最合适、最通用、最过关的。企业可借助各种仪器标准验证、检测手段，提高产品的设计水平。 　　一旦发现错误，不要随意改正，先对每个的错误至少问五个&ldquo 为什么会发生&rdquo 。只有找出错误发生的源头，才能从顶层改变，如设计、工艺、材料、流程等。 　　解决产品的可靠性、稳定性问题没有捷径可以走 　　解决国产仪器的可靠性、稳定性问题，不能期望一蹴而就，还有大量的实际工作要做，而且这些工作很多是长期工程，没有捷径可以走。这就要求企业的一把手要有恒心和毅力，在短期利益和长期利益上做好平衡，只有这样才能最终实现产品的稳定与可靠。 编辑：刘玉兰

根据仪器信息网在&ldquo 国产好仪器&rdquo 项目评选中反馈回的意见来看，目前国产仪器在性能上落后于国外知名厂商产品是一方面，但更多问题体现在仪器的可靠性上。为更好地帮助国产仪器厂商做好产品，仪器信息网(以下简称：Instrument)专程采访了工业和信息化部电子第五研究所(以下简称：电子五所)谢少锋所长，请他谈谈如何在科学仪器研发中开展可靠性工程应用，以帮助仪器企业设计、开发、制造出高质量的仪器产品，满足用户对仪器的要求&mdash &mdash &ldquo 管用、好用、耐用&rdquo 。 　　 　　工业和信息化部电子第五研究所所长 谢少锋 　　Instrument：请您谈谈可靠性工程在科学仪器开发中的作用和地位。 　　谢少锋：科学仪器的质量主要包含两个方面内容：能用、耐用。&ldquo 能用&rdquo 就是指从功能上仪器能满足用户需求，主要指仪器的各个性能指标 &ldquo 耐用&rdquo 就是指仪器功能持续服务于用户的时间。 &ldquo 耐用&rdquo 特性十分重要，只有&ldquo 耐用&rdquo 的仪器，才能获得用户认可、让用户放心采购和使用。同时，可靠耐用的产品也节约用户使用成本、减少厂商的后续维修成本。所谓可靠性工程，就是围绕仪器设备全寿命周期，采取可靠性工程管理、设计分析、试验验证等手段，系统地开展仪器设备的可靠性工作，可靠性工程是实现仪器可靠、耐用的根本保障。 　　《质量发展纲要(2011-2020)》中明确提出针对一些重点行业实施可靠性提升工程。随着国家科学技术部重大仪器专项实施的深入开展，在2013年重大专项项目中，工程化已经是项目评审的重点内容，项目明确规定专项仪器可靠性指标、环境适应性、提供第三方验证报告等要求，要求专项产品能用、耐用。为实现科学仪器能用、耐用的目标，在科学仪器设备的开发过程中，结合仪器开发全过程实施可靠性工程具有不可替代的重要作用。 　　Instrument：可靠性工程在仪器设备行业的应用现状如何? 　　谢少锋：对中国的科学仪器设备而言，在可靠性工程方面做得较好的企业比例还不高。2013年，我所针对仪器行业几十家企业可靠性工作情况进行调研。调研结果显示，80%以上企业在仪器研发过程中开展物料管理、供应商管理、可靠性预计3项工作，50%的企业开展例行试验，40%企业开展环境试验 同时，只有25%的企业具有可靠性专业人员，只有20%的企业提出可靠性工作计划和验证要求，仅有10%的企业对可靠性工作进行考核。由此可见，仪器行业还较为普遍缺乏可靠性专业人才、工作要求与计划管理、指标考核与绩效考核，总体来说，只能说做了少数与可靠性有关的工作，但还谈不上实施了可靠性工程。 　　Instrument：在我国仪器行业顺利推进可靠性工程应用，哪些问题需优先解决? 　　谢少锋：为保障可靠性工程在仪器行业的应用，需优先解决三个问题：理念、投入、保障。 　　理念就是仪器企业领导要重视可靠性工作。仪器设备在售后少出故障，才能降低企业维保成本和满足用户使用要求，企业高层必须高度认识到项目前期可靠性工作投入的重要性和对企业长期持续发展的作用，将实施可靠性工程作为企业的一项战略目标，才可能带动企业全体员工在研发与生产管理中贯彻和执行可靠性工作。 　　投入就是要在好项目前期做好可靠性工作计划和经费预算。可靠性工作必须有要求、有人管、有计划、有样机、有经费、有考核，才具备落实下去的前提条件，因此，只有确保可靠性工作人力、物力和财力的前期投入，才可能在产品使用维护期得到高性价比的回报。 　　保障就是企业要在管理、技术、条件层面为可靠性工作提供条件。从管理上应明确可靠性工作要求，并落实到项目检查和员工考核中，能够从制度上保障可靠性工作的持续开展 从技术上应建立可靠性工作和标准体系，并认真执行可靠性工作 从条件上应逐步建设可靠性工程基础能力，具备基本的可靠性设计分析工具与试验检测手段。当前，科技部下发的《科学仪器设备开发可靠性工作指南》，主要就这些方面提出了相关要求，可为我国仪器行业现阶段推进可靠性工程应用提供指导。 　　Instrument：企业在仪器设备研发中如何开展可靠性工作? 　　谢少锋：在仪器设备研发过程中，仪器企业要顺利实施可靠性工程，可按序做好下面的工作： 　　(1)明确可靠性指标与考核要求。任何工作如果没有要求，工作落实无从谈起，可靠性工作也是一样。因此，在项目论证时，就应结合国内外行业水平和企业自身发展目标，论证确定仪器设备的可靠性指标与考核要求。 　　(2)制定可靠性工作方案与计划。在研发初期，结合仪器设备特点与可靠性指标要求，明确可靠性工作重点对象、可靠性工作项目与实施计划，不但是开展工作的基本依据，也可避免研发计划中对可靠性工作考虑的不足。 　　(3)严格研发过程的可靠性控制。预防故障是可靠性工作的基本原则，严格过程控制以确保可靠性设计落实、分析合理，验证充分，通过定期专家评审与检查，避免可靠性工作浮在表面，才能真正发挥预防故障的作用。 　　(4)以考核全面推动可靠性工作，对可靠性指标实施考核，不但可以验证仪器设备可靠性水平，更为重要的是，考核是可靠性要求的落脚点，也是可靠性工作的原动力，考核机制是倒逼可靠性工作贯彻执行的指挥棒。 　　值得注意的是，可靠性工作与质量工作不同，有一套专门的标准要求和技术方法。当前，多数仪器企业在可靠性管理问题突出、专业人才缺乏、技术能力不强、基础条件欠缺。企业可以通过技术合作充分利用第三方可靠性专业机构的设备、工具、人才、技术资源，弥补企业在可靠性工程方面自身的不足。通过可靠性诊断分析、专业培训、技术指导、检测服务，逐步建立可靠性工作体系、技术体系和基础条件，提升企业技术人员的可靠性工程管理、设计分析、试验验证水平，通过查找与改进研发流程与产品对象中存在的可靠性问题提升仪器设备的可靠性水平，打造出皮实耐用的国产好仪器和国产好品牌，为企业健康长远发展注入新动力。 　　Instrument: 在国家仪器开发专项可靠性工作的管理上，谈谈您的意见或建议。 　　谢少锋：在科技部条财司的组织管理下， 2013年对所有专项提出明确的可靠性指标及其考核要求，并制定相关的《科学仪器设备开发可靠性工作指南》。现在，只要抓好可靠性工作指南的贯彻和落实，每个项目承担单位认真按照指南开展可靠性工作，必将促进项目单位研制出一批好用、管用、耐用的科学仪器。 　　在可靠性工程的贯彻和落实方面，建议国家科技部要采取&ldquo 严抓两头(立项、验收)，推动过程控制(设计、开发)&rdquo 的措施：(1)在项目的立项阶段，必须设立明确的可靠性指标及其考核鉴定要求，为实现工程化与产业化制定可靠性控制方案 (2)在项目的研发阶段，结合开发过程需要，开展可靠性工程管理、设计分析、试验验证等具体工作 (3)在项目验收前，必须对仪器的可靠性指标进行第三方鉴定考核，作为验收依据之一。 　　科技部作为项目的管理方，需及时掌握项目开发过程中的问题和困难，利用掌握的信息资源，协助、引导项目承担单位找到市场上的专业服务机构等资源，帮助承担单位解决这些问题和困难。此次科技部委托我所对重大专项承担单位举办可靠性培训，就是推进仪器专项可靠性工作的一个有益尝试和开始! 　　Instrument: 贵所是否能为仪器设备研制厂商提供成熟的可靠性解决方案? 　　谢少锋：电子五所成立于1955年，是国内最早、专门开展可靠性研究的专业单位，致力于解决产品的可靠性问题&mdash &mdash 耐用。电子五所作为公共服务平台，承担重大专项可靠性工程的支撑工作，这是能力范围内的工作，也是我们应尽的职责。 　　我所完全具备为仪器企业提供可靠性、环境适应性、计量校准、电磁兼容、安全性、软件评测、产品认证、体系认证等一系列服务的能力。我所一直承担国家重大型号工程的可靠性工作，涉及领域包括：航天、航空、兵器、船舶、轨道交通、智能电网、LED照明等领域，所做工作对象中也包含大量高性能和高要求的仪器设备。我所每年为15300多家企业提供可靠性工程应用服务，每年出具试验评价、检测、计量报告38万份。我所支撑科技部条财司制定了《科学仪器设备开发可靠性工作指南》 3月13日，受国家科学技术部委托，电子五所组织召开重大仪器专项可靠性设计培训班开训，帮助仪器企业研发人员和质量人员掌握可靠性专业知识和基本技能，该培训班得到重大专项承担单位的广泛欢迎。我所本身也是仪器使用大户，在用仪器7000多台 同时每年研制、生产仪器产值2.3亿元，所生产仪器质量与国际水平相当，我们愿意与大家一起分享可靠性工程应用方面的成功经验。 　　采访编辑：傅晔 　　谢少锋个人简历： 　　工信部电子五所所长，工学博士、研究员、博士生导师，暨南大学、合肥工业大学、广东工业大学兼职教授，国家一级注册计量师，享受国务院特殊津贴专家，国家和地方多领域技术管理专家，总装&ldquo 军用电子元器件标准化技术委员会&rdquo 副主任委员、中国电子学会可靠性分会主任委员、广东省仪器仪表学会副理事长。先后主持完成国家和省部级课题多项，组织承担了工业和信息化部两化融合、信息技术产业、新型工业化、大质量工作机制等相关领域发展规划专题研究，同时长期从事质量、可靠性、计量、信息化、大数据、物联网等领域工作。领导电子五所专业技术队伍，支撑多个地方政府制定产业政策，组织实施标准化战略、创新发展战略以及引导示范工程等，每年服务企业逾万家。

p style=" text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun " 2019年10月9日，为帮助京津冀地区及周边各地承担重大科学仪器设备开发专项的单位做好第三方测试与可靠性工作，同时帮助国产科学仪器装备研发企业提升技术队伍可靠性工程技术能力和提高国产仪器装备的可靠性水平，首都科技条件平台检测与认证领域中心联合首都科技条件平台清华大学研发实验服务基地、首都科技条件平台军民融合领域中心及首都科技条件平台中科院研发实验服务基地委托广东科鉴检测工程技术有限公司，举办了一场科学仪器装备可靠性与检测试验技术公益培训，这是系列培训的第一场。本场培训由北京科学仪器装备协作服务中心苏立清主持，北京科学仪器装备协作服务中心副主任杨鹏宇出席开班仪式并致辞。京津冀地区及全国部分其他省市项目参与单位的60余人参加了此次培训。 /span /p p style=" text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun " /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201910/uepic/87134528-1c6d-423b-9a5d-c2c321d680a8.jpg" title=" 1_副本.jpg" alt=" 1_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" font-size: 14px " strong span style=" font-family: 宋体, SimSun " 北京科学仪器装备协作服务中心苏立清主持培训 /span /strong /span /p p strong span style=" font-family: 宋体, SimSun " /span /strong /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201910/uepic/f8b82a16-c2af-48ab-b31e-c8cc445e64b1.jpg" title=" 2_副本.jpg" alt=" 2_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" font-size: 14px " strong span style=" font-family: 宋体, SimSun " 北京科学仪器装备协作服务中心副主任杨宇鹏致辞 /span /strong /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201910/uepic/98d2555c-9924-4035-a0d6-dcc81437412e.jpg" title=" 3_副本.jpg" alt=" 3_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" font-size: 14px " strong span style=" font-family: 宋体, SimSun " 培训现场 /span /strong /span /p p strong span style=" font-family: 宋体, SimSun " /span /strong /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201910/uepic/be71f7ac-2bec-45e5-a17f-e764d3295cfb.jpg" title=" 4_副本.jpg" alt=" 4_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" font-size: 14px " strong span style=" font-family: 宋体, SimSun " 主讲：机械工业仪器仪表综合技术经济研究所可靠性研究室主任 李春霞 /span /strong /span /p p style=" text-align: center " span style=" font-size: 14px " strong span style=" font-size: 14px font-family: 宋体, SimSun " 主题：可靠性管理体系与可靠性工作概述 /span /strong /span /p p style=" text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun " 主要介绍可靠性管理体系与工程技术的基本内容，从以下五个方面进行重点讲解：1.仪器专项可靠性推进历程；2.可靠性概念；3.可靠性工程技术；4.可靠性标准；5.可靠性工作流程。帮助参加讲座的科学仪器研发厂家技术骨干和项目负责人更系统地了解可靠性基本概念以及可靠性管理体系与工程技术的基本内容以及其必要性，对于如何建立可靠性体系和开展可靠性工作有重要的指导意义。 /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201910/uepic/42a95718-53dc-4875-a070-874cc61c47c6.jpg" title=" 5_副本.jpg" alt=" 5_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" font-size: 14px " strong span style=" font-family: 宋体, SimSun " 主讲：北京科鉴技术服务有限公司总经理 叶涛 /span /strong /span /p p style=" text-align: center " span style=" font-size: 14px " strong span style=" font-size: 14px font-family: 宋体, SimSun " 主题：仪器专项第三方检测与可靠性总体解决方案 /span /strong /span /p p style=" text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun " 培训以科技部国家重大仪器专项的研制为背景，以仪器可靠性推进历程和可靠性内涵为引导，对仪器专项可靠性指标设置典型案例以及相应的解决方案分析进行深入讲解。对帮助研发人员在完成研发项目中的环境试验、可靠性指标考核以及技术就绪评估等工作方面有重要的指导意义。针对第三方测试的重要性、测试大纲的编写要点、可靠性测试的实验准备与注意事项也做了详细的阐述。 /span /p p style=" text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun text-indent: 2em " 通过本次科学仪器装备可靠性与检测试验技术公益培训，项目单位对项目执行过程中的第三方测试过程、试验大纲的编写和可靠性指标考核都有了深入的了解，对项目测试与试验的实施有很大的帮助。参加本次培训的企业有：北分瑞利、博晖创新、钢研纳克、海光仪器、普析通用、北京华科仪、山东新华医疗、上海联影等，越来越多的仪器行业龙头企业技术骨干积极参与可靠性培训。希望通过对可靠性工程技术应用领域等方面讲解能够对学员在所从事的产品研发设计、生产质量管理等工作有所帮助，从而进一步实现现代装备制造业的产品质量提升，最终打造出良好的产品品质和企业品牌。 /span /p p br/ /p

2023年10月18-20日，仪器信息网(www.instrument.com.cn) 与电子工业出版社将联合主办第四届“半导体材料与器件分析检测技术与应用”主题网络研讨会。iCSMD 2023会议围绕光电材料与器件、第三代半导体材料与器件、传感器与MEMS、半导体产业配套原材料等热点材料、器件的材料分析、失效分析、可靠性测试、缺陷检测和量测等热点分析检测技术，为国内广大半导体材料与器件研究、应用及检测的相关工作者提供一个突破时间地域限制的免费学习平台，让大家足不出户便能聆听到相关专家的精彩报告。本次大会分设：半导体材料分析技术新进展、可靠性测试和失效分析技术、可靠性测试和失效分析技术（赛宝实验室专场）、缺陷检测和量测技术4个主题专场，诚邀业界人士报名参会。主办单位：仪器信息网，电子工业出版社参会方式：本次会议免费参会，参会报名请点击会议官网：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/icsmd2023/ 或扫描二维码报名“可靠性测试和失效分析技术（上午场）”专场预告（注:最终日程以会议官网为准）时间报告题目演讲嘉宾专场：可靠性测试和失效分析技术（10月19日上午）9:30碳化硅器件的新型电力系统应用与可靠性研究田鸿昌（中国电气装备集团科学技术研究院有限公司 电力电子器件专项负责人）10:00集成电路激光试验测试技术研究马英起（中国科学院国家空间科学中心 正高级工程师）10:30失效半导体器件检测技术及案例分享江海燕（北京软件产品质量检测检验中心 集成电路测评实验室项目经理）11:00半导体元器件材料分析、失效分析技术与案例解析贾铁锁（甬江实验室微谱（浙江）技术服务有限公司 失效分析工程师）嘉宾简介及报告摘要（按分享顺序）田鸿昌 中国电气装备集团科学技术研究院有限公司 电力电子器件专项负责人【个人简介】田鸿昌，工学博士，博士后，高级工程师，主要从事宽禁带半导体功率器件与应用研究。2010年于西安电子科技大学自动化专业获学士学位，2015年于上海交通大学电子科学与技术专业获博士学位，2017年-2020年作为浙江大学-中国西电集团有限公司联合培养博士后从事电气工程专业研究。现任中国电气装备集团科学技术研究院电力电子器件专项负责人、中国电气装备集团有限公司科学技术委员会电力电子专家委员，兼任中国电工技术学会电力电子专委会委员、中国西电集团有限公司高层次科技创新领军人才、陕西省半导体与集成电路共性技术研发平台技术负责人、西安电子科技大学和西安交通大学研究生校外导师、陕西省电源学会常务理事、陕西省秦创原“科学家+工程师”团队首席工程师、陕西省“三秦学者”创新团队骨干成员。获得授权发明专利18项，发表学术论文20余篇，出版专著1部。主持科技部国家重点研发计划课题“高可靠性碳化硅MOSFET器件中试生产关键技术研究”，主持和参与国家级、省市级、企业级科研项目10余项。报告题目：碳化硅器件的新型电力系统应用与可靠性研究【摘要】报告首先从“双碳”目标下新型电力系统的发展需求，联系到碳化硅功率半导体器件的特性优势与发展现状，而后讨论了碳化硅功率在新型电力系统的多方面应用情况，最后介绍了对碳化硅器件发展起着重要作用的可靠性测试研究与相应的研究进展。马英起 中国科学院国家空间科学中心 正高级工程师【个人简介】马英起，男，中国科学院国家空间科学中心正高级工程师，太阳活动与空间天气重点实验室空间天气效应中心主任，中科院大学博士生导师，中科院青促会优秀会员，中国光学工程学会激光技术应用专委会委员。主要研究方向为航天器空间环境效应研究与应用、电路与电子系统设计。在卫星器件电路抗辐射研究领域，系统开展辐射效应机理、评估及加固设计验证技术研究，形成的单粒子效应脉冲激光关键技术相关研究成果及系列抗辐射试验平台，支撑了空间科学先导专项、载人航天空间站、月球与深空探测、核高基、高分六号等国家重大任务，形成国家级标准2项。近年来发表论文50余篇、授权发明专利10余项，获省部级科技进步一等奖1项、二等奖1项。报告题目：集成电路激光试验测试技术研究【摘要】概述基于激光光电效应、光热效应、电光效应等机制，开展航天单粒子效应及集成电路缺陷检测应用研究。江海燕 北京软件产品质量检测检验中心 集成电路测评实验室项目经理【个人简介】擅长半导体集成电路失效分析FIB，SEM，EDX，SAT，EMMI，Decap，X-RAY，IV，Probe，OM分析等。报告：失效半导体器件检测技术及案例分享【摘要】本次报告聚焦于集成电路失效分析技术分享，从失效分析的研究方法展开，重点分享失效分析检测手段应用，包含设备基本功能介绍和案例展示，致力于检测技术推广。贾铁锁 甬江实验室微谱（浙江）技术服务有限公司 失效分析工程师【个人简介】贾铁锁，毕业于大连海事大学材料科学与工程专业，对电子元器件失效模式和失效机理有丰富的理论和实践经验，为产品失效分析提供专业解决方案。甬江实验室材料分析与检测中心失效分析技术工程师，长期从事半导体器件失效分析工作，对元器件可靠性、失效分析、失效模式、失效机理等基本概念有科学认知，熟悉电子元器件常见失效模式与失效机理，建立一套对不同元器件失效分析的思路和方法，通过坚实的理论基础与科学的检测仪器分析相结合，解决元器件失效分析相关问题。报告：半导体元器件材料分析、失效分析技术与案例解析【摘要】 报告如下 1. 半导体元器件门类，16大类49小类，挑选部分元器件做讲解。 2. 失效分析的相关介绍：定义和作用、典型失效机理介绍、失效分析的一般流程、关键站点的介绍等 3. 分析技术：方法论和技术介绍，常用失效分析方法，常用技术分析，诸如电性测试、样品制备、失效点定位，FIB微区加工等 4. 失效分析案例解析。会议联系会议内容仪器信息网康编辑：15733280108，kangpc@instrument.com.cn会议赞助周经理，19801307421，zhouhh@instrument.com.cn