军工产品中电子产品占了极大的比重,电子元器件是电子产品的最基本单元,电子产品可靠与否决定于电子元器件的可靠性,没有高可靠性的电子元器件,设计再好的电子产品也难以发挥其作用,尤其在军工产品中,对电子元器件的质量要求高于民用级和工业级。因电子元器件失效而导致装备可靠性下降,甚至报废的事例并不少见,有数据统计,在20世纪40年代,美国运往远东地区的装备中,60%的机载设备不能使用;50%的电子设备尚处在储存期间就已经失效。其主要原因是电子管的可靠性太差。在海湾战争和科索沃战争中,美国均出动了大批的“阿帕奇”武装直升机,但由于该机的许多零部件,包括大量的电子元器件的可靠性不能适应海湾地区沙漠风暴和科索沃地区阴雨潮湿天气等气候条件,多次造成该机失事。因此,在电子产品的研制过程中,应从元器件的选择、元器件生产厂家的选择、元器件内在质量评价、二次筛选、电装后的质量跟踪、建立元器件质量数据库等环节入手,形成一种闭环控制系统。
一、元器件的选择
1、元器件选择的原则
电子产品出现的故障,抛开设计因素,电子元器件往往是引发故障的主要原因。这类故障又可分为两类:一是故障并非源于元器件本身的质量问题,而是由于使用者选择不当所致;二是故障源于元器件本身的质量问题。其中第一类故障占大多数。因此,加强电子元器件选用过程的质量控制具有重要意义。在选用过程中值得注意的几个问题是:
(1)军工产品中的电子元器件应该选择军品级产品,以保证其可靠性。
(2)不同的电子产品由于使用要求不一致,选用的出发点必然也有差异。要求过高,必然加大成本;要求过低,则不能满足产品的要求。这往往又表现在对电子元器件的质量等级要求上。最好选用满足型号要求的品种。
(3)未经鉴定通过的新研制品种,不要优先选用。这是因为,从制造工艺角度上看,新研产品往往不够成熟,技术状态未最终固定,应用问题尚未被彻底地暴露出来。若为了完成型号研制任务而必须使用时,则一定要制定针对其特殊质量控制的方法,加强对它的监控和考核。
(4)在同等条件下应优先选用国产元器件。这从保证订货、进度以及进一步提高国产元器件水平、提高战时的后勤保障等方面来说均有好处。
(5)针对电子产品的用途,应明确电子元器件的技术状态,它包括质量等级、封装形式、引用端涂覆、抗辐射能力等。
(6)在类似的元器件中要最大限度地压缩品种和生产厂家,一是便于采购,二是便于质量监控。
2、元器件生产厂家的选择
不同的电子元器件生产厂家有类似的产品,从保证质量、工艺、供货等方面考虑,就要对元器件生产厂家进行认真选择。对厂家的选择可以通过对平时进行日常工作中的电子元器件质量数据积累的分析进行,从这些积累的数据中也能间接地反映出生产厂家及其产品的生产质量、工艺和管理水平。必要时还应对生产厂家进行有关质量调研或质量认证,以保证电子元器件的质量控制。国际上也有报道某计算机主板因为使用了小厂生产的不符合要求的电容,导致该主板在使用一段时间后电容漏液而报废的消息。可见,选择生产厂家也是保证电子元器件质量的重点。
综上所述,元器件的选择和元器件生产厂家的选择对电子元器件的质量控制有重要意义,必须有一个行之有效的方法来进行。在现阶段,为了保证电子元器件符合电子产品的可靠性要求,编制产品电子元器件优选清单是一种比较好的方法。编制优选清单,必须以选择为基础,选择那些既能满足电子产品使用要求,质量状态又比较稳定的品种,并记录其生产厂家。随着研制、生产工作的深入,质量控制单位还应在宏观上及时对优选清单进行“动态”的管理;及时剔除因采购、生产、质量、型号变化等方面发生了某些情况变化,客观上已不能满足产品要求的品种和生产厂家;
及时增加能满足产品要求的品种和生产厂家,并将这些变化及时反馈到研制部门和采购部门,以保证研制工作的质量。同时也要看到优选清单的局限性和滞后性,往往还存在超清单选用的情况,对此一定要进行控制。质量控制部门应考虑一些特殊的质量控制手段,对清单进行“动态”管理。
二、元器件内在质量评价
应该采用新的评价技术对电子元器件的内在质量进行评价,特别是对批量采购的电子元器件。改进批量采购元器件时的验收方法,进一步保证元器件的质量和可靠性。长期以来,评价元器件可靠性的传统方法是进行可靠性寿命试验,以及从现场收集并积累使用寿命数据。进入90年代以后,国际上一些大型的整机生产厂家在批量采购元器件时,不再追求元器件失效率的具体数值,而是采用下述3项技术,评价元器件产品的内在质量。例如,美国Motorola公司在批量采购元器件时,同时要求供货方提供这3方面的数据。事实证明,这些评价技术在保证电子元器件质量和可靠性方面已取得了明显的效果。这三项技术的具体内容是:
(1)工艺能力评价其目的是评价工艺生产线是否具备生产质量好、可靠性高的元器件所要求的工艺水平。目前采用的评价指标是要求生产线上关键工序的工序能力指数不小于1.5。工艺不合格品率不大于3.4PPM(PartsPerMillion平均质量水平)。
(2)工艺过程统计受控状态分析其目的是不但要求生产线具有很高的工艺能力,而且要求在日常生产过程中能一直保持这种高水平的生产状态。
(3)元器件出厂平均质量水平PPM考核 要求对一段时间范围内元器件出厂平均质量水平PPM(PartsPerMillion)进行考核,证明产品的出厂不合格品率PPM值已控制在比较低的数值上。
三、电子元器件的二次筛选
二次筛选就是针对不同的失效模式进行一些试验以剔除不合格的、或由于某种缺陷会引起早期失效的电子元器件。
目前,国内电子元器件的生产水平,总体上与产品的使用要求存在着一些差异,厂家进行的一次筛选、筛选项目和应力要求也不一定能满足产品研制的需要;进口的电子元器件,则真正的军品级产品不是很多,大部分还是中低档产品,其中还可能存在许多假冒伪劣品。而军品往往要求很高,对存在某种失效模式的元器件必须严格剔除,否则不能保证产品可靠地进行工作。这些都要求我们通过二次筛选来保证元器件的质量。电子元器件的二次筛选是元器件质量控制工作中的重要措施之一,对电子产品的可靠性保证有着重要意义。二次筛选有多种手段,每一种手段都针对着一定的失效模式,有些手段对其针对的失效模式的剔除率还很高,如电容高温老化试验、继电器触点抖动试验。但一般说来,绝对做不到百分之百。因此现有的各种筛选规范、标准都规定了合格判据,即项目的筛选失效率超过此值则整批不用。二次筛选的项目及其应力选择应是针对着产品的使用要求来制订的,制定出来的筛选要求,既不能过严,也不能过松。筛选要求太严,会淘汰能满足产品使用需要的元器件,加大筛选成本和元器件使用成本,在特定情况下,可能还会对元器件造成损伤,反而留下了质量隐患;筛选要求太松,则会使一些不满足产品使用要求的元器件顺利通过筛选关,从而降低了产品的可靠性水平。所以必须定出合适的筛选项目及应力要求。它直接关系到电子产品的质量可靠性问题。
电子元器件在进行二次筛选时应注意的几个问题:(1)应实行100%的筛选。这样才能最大限度地剔除存在有某种失效模式的电子元器件。(2)对电子元器件进行有选择性的筛选。例如:继电器需要作触点抖动试验,而电阻不需要。(3)对由于手段问题不能进行筛选的元器件,须采取其它的控制方式来保证其质量。例如在使用的电路上进行一些试验。(4)考虑到二次筛选的局限性,必须严格控制它的失效率(PDA)。(5)元器件的固有可靠性水平,在设计、生产完毕后,实际就确定了,通过了二次筛选是不能提高元器件个体的固有可靠性水平的。
电子元器件有一些缺陷是不可能通过二次筛选发现的,这就需要进行破坏性物理分析(DPA)来发现。破坏性物理分析(DPA)技术是应工程需要,为保证电子元器件的高可靠性要求而发展起来的。由于它能反映出元器件二次筛选过程中不可能发现的一些缺陷,使它在20世纪70年代美国的航天领域率先得到推广使用,欧洲的航天系统在80年代也开始推广使用,而我国近几年也开始引起重视并推广使用,且取得了良好的效果。虽然费用不少,但由于其特殊的效能,总比因元器件隐患而引起研制任务失败所花费用要经济得多。所以,开展DPA工作对保证整机的可靠性水平有着特殊作用。对一个批次的元器件抽样进行DPA是对电子元器件二次筛选工作的有益补充。它可以发现二次筛选过程中发现不了的一些缺陷,这种缺陷往往有“批次性”的特点。破坏性物理分析的有效性在于,有些隐藏得很深的缺陷,在试验过程中根本发现不了,但在解剖后却能轻易发现。如继电器水气含量过高,它的失效模式是一种进行式的失效,前期一般发现不了,但随着时间的推移,它会逐渐引起触点的腐蚀,最终导致失效。这种失效模式在二次筛选过程中几乎发现不了,但在做破坏性物理分析的水气含量试验这个项目时却很容易发现。所以DPA的结果往往是做出整批拒收的重要依据之一。DPA由于是从“良品”中抽样进行,所以试验的成本较高,并且花费时间较长,在资金不很充足或时间很紧时不一定能做。为保证电子产品的可靠性,在实际中也可考虑一些其它方法。例如列出关键、重要元器件清单,对这些型号进行DPA试验,根据实际研制工作对元器件可靠性要求,对DPA项目进行适当的剪裁,从二次筛选淘汰下来的废次品中抽取样品做DPA试验等等。这样在某种程度上也对电子元器件的质量进行了有效控制。
四、电装后对电子元器件的质量跟踪
在产品电装完毕后的组件试验及产品交付后运行过程中的电子元器件质量问题,质量管理部门应会同研制人员及时进行质量分析,甚至进行一些试验来帮助分析。通过分析查明失效的机理,明确其是电子元器件的固有的质量问题,还是设计或使用问题。若是固有的质量问题,则应该及时通知采购部门,由采购部门有针对性地向生产厂家提出质量改进要求或更换元器件品种。若是设计、使用问题,则应及时更改设计,在今后的设计和使用中,有关人员应避免类似事件的再次发生,提高自己的设计使用水平。
五、建立电子元器件质量数据库
根据上述的几个环节,可以建立电子元器件质量数据库。数据库在电子元器件优选清单的基础上建立,用计算机进行管理。应该包含:(1)元器件的品种;(2)元器件的生产厂家;(3)采购数量及采购日期;(4)二次筛选的项目及合格率;(5)经检验部门检验后的合格率;(6)入库日期;(7)用在何种产品上及该产品的质量状态。
该数据库能较综合地反映出元器件的质量状态和采用状态,从中可看出厂家的生产、工艺和质量水平。对电子元器件的选用可提供相应的质量数据,为决策提供依据。据此也可调整供货厂家,有选择地委托特定厂家进行新型元器件研制工作和提出资助技改的建议,从而进一步保证电子元器件的质量。
数据库应该由质量检验部门建立,采购、试验和研制等部门配合,并提供相应的数据。质量部门利用计算机对数据库进行统计和分析,再将结果反馈至采购、试验和研制部门,据此对元器件的采购、试验、采用进行调整,提高元器件的质量。
军工产品中电子元器件的质量保证涉及的环节很多,需要各个部门的合作。通过以上讨论的一些环节建立一个控制系统,最大限度地对电子元器件的质量进行跟踪和控制,保证电子产品的可靠性水平。
输入日期查看精彩内容：
查看“军用航空连接器标准及体系分析”输入0422
查看“电子元器件的可靠性筛选”输入0420
查看“航天电连接器的可靠性分析”输入0415
查看“航天产品电子元器件的质量控制”输入0413
查看“【涨知识】航天产品中电子元器件的选用”输入0410
查看“环境及可靠性试验设备选择的五大基本原则”输入0403
查看“可靠性与环境试验五大问题（一）”输入0323
查看“可靠性与环境试验五大问题（二）”输入0325
查看“FMEA—案例分析”输入0320
查看“FMEA主题课程总结”输入0318
CISS元器件
元器件行业最有态度的微信公众号
ciss，最权威的元器件、可靠性信息共享平台
每一天，都有新的期待…
