航空电子过程管理标准化工作简析

梁 媛 蔡良续 黄永葵 张 翔

（中航工业综合技术研究所，北京 100028）

航空电子过程管理标准化工作简析

梁 媛 蔡良续 黄永葵 张 翔

（中航工业综合技术研究所，北京 100028）

介绍了IEC/TC107国际电工委员会航空电子过程管理技术委员会标准研究现状，分析了IEC/TC107技术委员会工作特点，并对IEC/TC107工作方向进行了分析。同时介绍了IEC/TC107国内对口组织SAC/TC427全国航空电子过程管理标准化技术委员会工作情况，并结合国内外航空电子过程管理标准化工作现状，对我国航空电子过程领域标准化工作方向进行了分析。

航空；电子；过程管理； 标准化

近年来，在航空电子与计算机领域，大量商用货架元器件（COTS）的使用，使得航空航天领域对该类产品的控制越来越小；市场需求方面，航空航天用户、管理部门及国防部门需要保证航空电子产品在其要求的寿命时间内的可靠性，并解决元器件无铅化及防伪问题；技术发展对不断改善元器件性能并提高元器件集成度、解决由于电子元器件更新换代而造成的断档问题提出新的要求。因此，航空电子工业需要对电子元器件进行管理，以确保航空航天领域使用的商用货架元器件（COTS）的质量和可靠性。IEC/TC107国际电工委员会航空电子过程管理技术委员会正是通过制定过程标准和性能规范来达到这个目的。

对此，国际电工委员会于2000年9月成立IEC/ TC107国际电工委员会航空电子过程管理技术委员会（以下简称IEC/TC107），通过研制开发航空电子领域（包括航空航天领域，商用、民用和军用电子领域）系统和设备过程管理标准，来保证航空航天工业使用的COTS元器件或部件的可靠性。为了充分发挥生产、管理、科研等各方面专家在标准化工作中的作用，并有效开展航空电子过程管理领域的标准化工作，我国国家标准化管理委员会（Standardization Administration of China，简称SAC）成立SAC/TC427全国航空电子过程管理标准化技术委员会（以下简称SAC/TC427），保证我国航空航天工业使用的COTS元器件或部件的质量和可靠性。

1 IEC/TC107标准化现状介绍

航空电子领域对电子元器件、设备及系统的设计及制造的逐步依赖，使得对这些过程的控制明显不足。因此，TC107通过制定一系列过程标准管理电子元器件、设备及系统在航空领域的使用过程，其他工业部门也可参照该标准来管理元器件或部件的质量和可靠性[1]。

目前，IEC/TC107有6个工作组，分别是《航空电子过程管理－管理计划：电子元器件管理计划的制定》维护工作组（MT1）、《航空电子过程管理－在生产厂家规定的额定温度外元器件的使用》工作组（MT2）、PT62396大气辐射影响工作组、WG1航空航天无铅电子工作组、WG2航空航天合格电子元器件工作组和WG3航空航天防伪电子元器件工作组。

1.1 《航空电子过程管理－管理计划：电子元器件管理计划的制定》维护工作组

电子设备经常在恶劣的环境中使用，航空航天工业对元器件的要求更加严格。因此，航空电子工业需要对电子元器件进行管理，以确保航空航天工业使用的COTS元器件或部件的质量和可靠性。

IEC/TC107《航空电子过程管理－管理计划》维护工作组发布标准1项，IEC/TS62239-1《航空电子过程管理-第一部分：电子元器件计划的准备及维护》定义制定电子元器件管理计划（ECMP）的要求，确保设备中所有的电子元器件选择和使用过程可控，并满足设备最终使用要求。

1.2 《航空电子过程管理-在生产厂家规定的额定温度外元器件的使用》工作组

通常COTS元器件工作的温度范围比航空电子环境的稍窄，但由于它们是惟一可用来满足航空电子设备性能要求的元器件，因此，航空电子生产厂家需要经常使用该类元器件。为保证元器件在环境中可靠的工作，必须定义并遵守确保它们能力和可靠性的过程。

《航空电子过程管理-在生产厂家规定的额定温度外元器件的使用》工作组发布2份文件，规定了航空电子生产厂家在半导体元器件生产厂家规定的温度范围外半导体元器件的使用要求，并给出使用升额法的方法及流程。

（1）IEC/PAS 62240《航空电子过程管理-在生产厂家规定的额定温度外元器件的使用》；

（2）IEC/TR 62240-1《航空电子过程管理-在生产厂家规定的额定温度外元器件的使用-第1部分：降额》。

1.3 PT62396大气辐射影响工作组

IEC/TC107 PT62396大气辐射影响工作组发布标准5份。分别给出航空电子设备内单粒子效应的大气辐射适应性、航空电子产品单粒子效应试验方法、减小单粒子效应比率的航空电子系统优化设计，具有高电压电子和潜在单粒子事件影响的设计及航空电子系统中热中子流量和影响评估指南。

（1）IEC 62396-1《航空电子过程管理-大气辐射效应-第1部分：航空电子设备内经单粒子效应的大气辐射适应性》；

（2）IEC 62396-2《航空电子过程管理-大气辐射效应-第2部分：航空电子产品单粒子效应试验方法》；

（3）IEC 62396-3《航空电子过程管理-大气辐射效应-第3部分：减小单粒子效应比率的航空电子系统优化设计指南》；

（4）IEC 62396-4《航空电子过程管理-大气辐射效应-第4部分：具有高电压电子和潜在单粒子事件影响的设计指南》；

（5）IEC/TS 62396-5《航空电子过程管理-大气辐射效应-第5部分：航空电子系统中热中子流量和影响评估指南》。

1.4 WG1航空航天无铅电子工作组

IEC/TC107 WG1航空航天无铅电子工作组发布标准6项标准，从无铅化管理的要求及文档记录流程规定、减少无铅锡焊料在电子系统中的危害、性能测试试验方法、无铅化过程中项目管理及系统工程管理以及无铅电子技术背景、采购指南、工艺规程和指导方针等方面来管理航空航天和高性能电子系统中使用的无铅电子。

（1）IEC/TC 62647-1《航空电子过程管理-无铅焊点航空和国防电子系统-第1部分：无铅管理》

（2）IEC/TC 62647-2《航空电子过程管理-无铅焊点航空和国防电子系统-第2部分：缓解锡危害》

（3）IEC/TC 62647-3《航空电子过程管理-无铅焊点航空和国防电子系统-第3部分：含无铅焊料和抛光剂的系统性能测试》

（4）IEC/TC 62647-21《航空电子过程管理-无铅焊点航空和国防电子系统-第21部分：项目管理-电子元器件无铅化管理系统工程指南》

（5）IEC/TC 62647-22《航空电子过程管理-无铅焊点航空和国防电子系统-第22部分：技术指南》

（6）IEC/TS 62647-23《航空电子过程管理-含无铅焊料航空航天及国防电子系统-第23部分：解决无铅电子和混合组件影响的翻新、维修指南》

1.5 WG2航空航天合格电子元器件工作组

IEC/TC107 WG2航空航天合格电子元器件工作组发布IEC/TS 62564-1《航空电子过程管理-航空航天合格电子元器件-第1部分：微电路和半导体分立器件》定义集成电路和半导体器件作为航空合格元器件（AQEC）的最小要求。

1.6 WG3航空航天防伪电子元器件工作组

IEC/TC107 WG3航空航天防伪电子元器件工作组发布2项标准，定义了在航空航天、国防及高性能领域避免使用虚假、回收及欺骗元器件的要求；针对无合格可用替代品，只能采购于非授权经销商的元器件用于航空航天、国防及高可靠性领域的情况，给出如何避免使用虚假、回收及欺骗的元器件。

（1）IEC/TS 62668-1《航空电子过程管理-航空航天合格电子元器件-第1部分：避免使用假冒、欺骗和回收电子元器件》

（2）IEC/TS 62668-2《航空电子过程管理-航空航天合格电子元器件-第2部分：来源于非授权经销商电子元器件的管理》

除此之外，IEC/TC107还发布IEC/TS 62500《航空电子过程管理-航空航天系统中高加速试验定义和执行》和IEC/TS 62686-1《航空电子过程管理-航空航天合格电子元器件-第1部分：高可靠性集成电路和半导体分立器件通用要求》两项标准。

2 IEC/TC107标准化工作分析

2.1 IEC/TC107工作特点分析

（1）由产品标准提升到过程管理标准

目前，航空电子领域相关标准大多属于产品标准，对航空电子产品结构、规格、质量和检验方法做出了技术规定，缺少研制、生产、使用各阶段对电子元器件的选择、采购、检验等全过程的要求。

IEC/TC107针对航空电子领域（包括商用、民用及国防系统）的系统及设备制定技术管理标准和过程管理标准，主要研究航空电子过程管理计划、设备供应商要求、技术节点要求、停产管理要求等过程标准，以解决航空电子技术过程管理中大气辐射效应、无铅电子应用、额定温度范围外元器件的使用等问题。通过不断完善航空电子技术管理和过程管理标准，加强航空电子过程管理标准和产品标准的相互关系和相关作用，使得航空电子领域标准体系更具完备性，从而更好的保证航空电子产品质量和可靠性。

（2）航空电子走向“绿色”

元器件的装联和元器件引出端的镀覆需要用到焊料。铅锡焊料（Sn63/Pb37）性能优异，但是铅是有毒重金属，对人体有危害，故美国、中国、日本等国先后发布类似“关于在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令（简称ROHS）”的指令。对此，各国相关企业积极研发铅锡焊料的替代品，但目前尚无性能、可靠性和成本等方面能够完全替代铅锡焊料，元器件制造商被迫使用无铅焊料代替铅锡焊料对元器件进行镀覆。航空航天系统在使用无铅元器件的同时，为整机系统带来了诸多风险，据此，IEC/TC107 WG1航空航天无铅电子工作组制定一系列标准，解决目前高可靠系统中使用无铅元器件管理、焊点的目检、组装、维修过程中出现的问题。

（3）标准与标准符合性验证紧密结合

IECQ（IEC Quality Assessment System for Electronic Components）国际电工委员会电子元器件质量评定体系，隶属于国际电工委员会，是世界范围内唯一对电子元器件进行全面质量评估的批准和认证机构，负责对电工产品和材料以及生产过程进行质量评估。IEC/TC107针对航空电子过程管理制定一系统标准，保证航空电子产品质量与可靠性，有效的与IECQ相结合，将作为航空电子元器件申请IECQ认证的依据。

2.2 IEC/TC107工作方向分析

IEC/TC107航空电子系统过程管理技术委员会目前重点关注顶层架构与无铅化、防伪、大气辐射效应等重要短板的控制工作。近期工作重点包括标准维护及新标准编制两个方面。

针对MT1维护工作组文件IEC/TS 62239-1和WG2工作组文件IEC/TS 62668-1，以及PT62396工作组文件IEC 62396-1，IEC/TC107将持续进行复审和更新。针对COTS装备问题，将制定相关管理标准，拟为IEC/TS 62239-2；PT62396大气辐射工作组将重点针对150nm以下工艺尺寸关键器件大气辐射单粒子效应事件率的计算方法展开研讨，并研究极端空间气候对航空电子元器件潜在影响，并将大气辐射效应纳入系统设计中，拟制定标准IEC 62396-6、IEC 62396-7、IEC 62396-8；针对阻容感电子元件和BGA（球珊阵列）器件，将制定与STACK INTERNATIONAL技术内容相关的电容电阻国际规范IEC/TS 62686-2和航空电子BGA封装的植球相关标准IEC/TS 62647-4；WG3航空航天防伪电子元器件工作组将针对目前已出版的标准进行修订，增加新的SAE防伪规范中的部分内容。

3 SAC/TC427标准化工作介绍

3.1 SAC/TC427工作现状

目前，我国主机厂所和航空电子有关厂所院校也大量使用COTS产品，为了保证我国航空航天工业使用的COTS的质量和可靠性，充分发挥生产、管理、科研各方面专家在标准化工作中的作用，有效开展航空电子过程管理领域的标准化工作，2003年12月我国正式成立IEC/TC107国内对口标准化组织SAC/TC427，秘书处所在单位设在中国航空综合技术研究所。

国内工作方面，SAC/TC427负责提出航空电子过程管理标准化工作的方针、政策和技术措施的建议；在国家标标准编制过程中，负责组织国标的制定、修订和复审及送审稿的审查工作；同时，标委会还负责归口的国标宣讲、解释和培训工作。

国际工作方面，SAC/TC427主要负责IEC/ TC107文件投票，跟踪先进标准的发展动态，翻译国际标准和国外先进标准；并组织参加每年IEC/ TC107工作年会，积极推动我国国内各有关方面实质性参与对口国际标准化活动，作为工作组专家实质性参加国际标准的编制，寻求突破口将国内相关技术和标准植入到国际标准中去，加快国际标准的转化工作。

在充分消化理解IEC/TC107已有标准和正在制修订标准的基础上，借鉴美国航空电子过程管理委员会运行模式和研究成果，标委会编制本领域国家标准体系，制定和提供我国航空航天工业用航空电子过程管理领域的标准、指南及其他支持文件。SAC/TC427国家标准体系见图1。元器件的使用要求》、国标《航空电子产品基于单粒子效应的气辐射适应性通用要求》和国标《航空电子产品单粒子效应试验方法》3项标准。

图1 SAC/TC427国家标准体系

3.2 SAC/TC427标准制定

在航空电子过程管理标准制定过程中，SAC/ TC427深入调研了航空电子元器件使用者缺少管理计划的现状，针对现代航空电子产品可靠性要求高、研制周期短以及全寿命周期费用低等要求，结合IEC/TC107发布的相关标准，制定了国标《航空电子元器件管理计划的制定》和国标《航空电子系统中高加速试验的定义和执行指南》。同时，针对COTS元器件使用温度范围超出制造商规定的额定温度范围的问题和国内缺少大气辐射影响数据应用、单粒子效应试验和试验结果评估的方法和要求的问题，已申报制定国标《额定温度范围外半导体

4 SAC/TC427标准化工作分析

4.1 SAC/TC427研究方向

SAC/TC427标准体系通过技术管理和过程管理实现航空电子过程管理，目前国家标准制定主要集中在航空电子设备大气辐射影响、额定温度范围外半导体元器件的使用要求等方面，过程管理相关标准制定较少。然而，随着商用货架产品（COTS）技术的不断发展，COTS产品在我国厂所和航空电子有关厂所院校的用量逐渐增多，后续将加强对航空电子过程管理，以持续保证COTS元器件和部件的质量和可靠性。

（1）大气辐射效应

大气中以及飞机内部的离子化辐射环境会影响使用在航空电子设备中的电子元器件，其主要环境影响类型为单粒子效应（SEE），如单粒子翻转（SEU）、单粒子瞬变（SET）、单粒子烧损（SEB）等。新型飞机可能飞行在大气辐射比以前更严酷的高度上。单粒子效应对航空电子设备的危害已引起业内广泛重视，依据国际航空电子设备故障经验，商用航空电子设备不能复现的故障中约20%归因于单粒子效应。因此，SAC/TC427将深入研究大气辐射环境及辐射对电子元器件的潜在冲击，制定相关标准，以减少未来产品受大气辐射的影响。

（2）无铅电子

从无铅焊接技术的产生背景、国内外发展现状，可知电子产品的无铅化趋势日益紧迫，其中元器件的无铅化是其根本。中国信息产业部也发出指令要求电子产品的铅含量的控制要和欧洲同步，但是，我国在无铅焊接技术及其材料的研究方面还较落后，虽然已在进行相关研究，但基本是处于采用国外材料和工艺技术的应用性研究阶段，有计划的开发性研究方面尚很欠缺，对相关的材料、工艺、标准等内容的研究不足。SAC/TC427将制定一系列标准，解决目前高可靠系统中使用无铅元器件管理、焊点的目检、组装、维修过程中出现的问题。

（3）航空航天防伪电子元器件

随着电子信息技术的飞速发展，包括塑封集成电路在内的各种电子元器件的更新换代周期也越来越短，给整机设备等元器件用户的供应链管理带来了困难，特别对元器件用量少、品种多、可靠性要求高的设备产品厂家而言，由于采购量小而常常不能直接从生产厂商采购，必须通过代理商进行采购，从而给假冒伪劣产品进入供应链提供了机会。

目前，市场上假冒伪劣元器件大量进入市场或军工产品供应链，已严重影响到我国装备产品的质量和可靠性，尤其是型号用单片集成电路，很大一部分为国外进口器件，一般都通过代理商采购。由于受禁、限运、停产等多种复杂因素的影响，假冒伪劣器件占有相当的比例，从而给测试筛选和质量把关工作带来了很大的困难，这些假冒器件一旦装机使用，将给武器装备的可靠性带来巨大的风险。据此，SAC/TC427持续跟踪国外先进标准，根据WG3航空航天防伪电子元器件工作组发布的标准，结合具体国情，制定适用于国内航空航天防伪电子元器件系统标准，从而规避假冒伪劣元器件的使用，提高我国武器装备系统的可靠性。

（4）标准和标准符合性验证工作

电子元器件质量认证属于第三方认证，独立于制造方和使用方，在技术上和管理上具有国际或国内专门制空权的权威机构，以公平公正的原则对电子元器件制造方的技术、生产、检验等进行验证。成为国际组织IECQ制度下合格制造商即表明其产品品质、质量管理体系、生产技术符合国际水平，对于提高产品商誉与市场竞争能力、增加经济效益有很大帮助。目前，标委会不断跟踪将IEC/TC107和IECQ相关标准转化为国内标准，同时与电子元器件可靠性及验证技术相结合，对电工产品和材料以及生产过程进行质量评估，以保证和提高我国电子元器件可靠性。

4.2 参与国际标准制定情况

SAC/TC427把握时机，在国际标准化领域注入中国元素。在航空航天防伪电子元器件工作建议阶段，提出将我国电子质量管理协会和电子企业协会采购分会发布的《电子元器件可信供货商认定规范（RECS）》规程中的概念和流程纳入到国际标准中的建议。在2011年进行委员会草案阶段的IEC/TS 62668-1《Process management for avionics - Counterfeit prevention - Part 1: Avoiding the use of counterfeit, fraudulent and recycled electronic components》中，多处条款项已引用了我国《电子元器件可信供货商认定规范》中的要求，提升了我国在国际标准化舞台上的话语权，同时也有利于打破潜在的技术壁垒，为国内相关标准走向世界摸索出一条新路。

同时，SAC/TC427组织国内专相关家参加IEC/ TC107各个工作组，实质性参与国际标准编制。中国航空综合技术研究所作为专家组成员参加编制的IEC/TR 62240-1《Process management for avionics -Electronic components capability in operation - Part 1: Temperature uprating》（航空电子过程管理-在生产厂家规定的额定温度外元器件的使用-第1部分：升额）等6项国际标准已于2013年发布实施，提升了我国在国际标准化技术委员会的地位。

5 总结

随着我国的经济发展，新兴工业体系正在发展建设过程中，同时伴随着航空领域的工业与信息化复合发展，航空工业面临着良好的发展机遇。航空电子作为航空工业体系的基本组成部分，其发展和前景越来越受重视。目前，SAC/TC427不断加强研究和跟踪IEC/TC107及其他国外先进标准，引进先进技术，参与国际标准的研究过程，从过程入手，针对技术角度和管理角度分别制定航空电子规范和标准，研制开发航空电子领域（包括航空航天领域，商用、民用和军用电子领域）系统和设备过程管理标准，共同保证航空航天工业使用的COTS元器件或部件的可靠性。

[1] 黄永葵. IEC/TC107 国际电工委员会航空电子过程管理技术委员会及相关情况介绍[J]. 航空标准化与质量. 2004.

（编辑：雨晴）

T-65

C

1003-6660（2015）03-0006-05

10.13237/j.cnki.asq.2015.03.002

[收修订稿日期] 2015-03-16