航天元器件可靠性的檢測標準
日期：2024-12-15 14:06
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摘要：
航天產(chǎn)品的質(zhì)量和壽命取決于產(chǎn)品設計、研制生產(chǎn)和試驗全過程的可靠性,而電子元器件的可靠性又是整個設備可靠性的基礎。由于航天產(chǎn)品的不可維修 性,有可能因為一個小小的電子元器件的失效而導致整個航天產(chǎn)品的失效,航天系統(tǒng)多年以來的經(jīng)驗教訓足以證明這一點。
所謂電子元器件,是指在電子電路或電子設備中執(zhí)行電氣、電子、電磁、機電和光電功能的基本單元,能夠完成規(guī)定的功能,由1個或多個單元組裝而成,在不破壞的情況下一般不能分解。文中的電子元器件包括電阻、電容、電感、電線電纜、微電路、半導體分立器件、開關、繼電器、電連接器、電池、磁性元件等。本文結合某航天產(chǎn)品研制過程中的情況,對航天產(chǎn)品的元器件質(zhì)量保證流程進行了分析和探討。
1、航天產(chǎn)品的發(fā)展對電子元器件的要求目前,航天事業(yè)的發(fā)展進入了一個新的發(fā)展階段。隨著載人飛船的發(fā)射成功,新一代航天產(chǎn)品的研制生產(chǎn)也正在逐步展開。例如,星載SAR(合成孔徑雷達)具有全天時、全天候的特點和一定的穿透能力,已成為對地觀察的重要手段,而相控陣體制的SAR更是代表當今世界的*新發(fā)展趨勢和*新技術水平。在研制采用一維相掃相控陣體制SAR的通信衛(wèi)星時,這些新的航天產(chǎn)品對電子元器件在技術、品種、數(shù)量上,特別是在質(zhì)量、可靠性、壽命、小型化和低功耗等技術指標上 提出了更新、更高的要求。
2、充分認識電子元器件在航天產(chǎn)品中的地位
電子元器件是航天產(chǎn)品不可缺少的重要組成部分,是其賴以提高性能和可靠性水平的重要技術基礎 之一。航天事業(yè)發(fā)展的歷程告訴我們,電子元器件的性能、質(zhì)量與可靠性是航天產(chǎn)品成敗的關鍵性因素之一。據(jù)有關資料介紹,20世紀90年代,航天系統(tǒng)曾開展過一次質(zhì)量清理整頓工作,對20多個型號在研制試驗中暴露出來的3000多個問題進行了統(tǒng)計分析,其中設計方面約占25.1%,制造(含工藝)方面約占24%,電子元器件方面約占26%,管理方面約占15%,其他約占10%。從上述比例看,電子元器件存在的質(zhì)量與可靠性問題所占的比例*高,成為制約航天產(chǎn)品 發(fā)展的主要問題之一。例如:在某航天產(chǎn)品初樣研制階段共使用元器件92項,失效的有11項;初樣產(chǎn)品在出所前的研制過程和出所后整星聯(lián)調(diào)時發(fā)生的32項問題中,15項為元器件問題,特別是出所后整星聯(lián)調(diào)時發(fā)現(xiàn)13項問題,就有8項為元器件問題。因此,航天產(chǎn)品的***、管理者、設計者和生產(chǎn)者都必須高度重視電子元器件生產(chǎn)、供應和使用中存在的問題。
3、存在的主要問題
在航天產(chǎn)品的研制中,存在的主要問題有:
a) 設計師系統(tǒng)在選用元器件時,只注重元器件的 功能和技術指標,對質(zhì)量等級和可靠性要求沒有給予應有的重視,尤其在選用進口器件時,對正樣產(chǎn)品元器件的繼承性考慮不夠。
b) 物資采購情況不理想。采購進度無法與產(chǎn)品的要求相匹配,因物資采購而造成相當長的生產(chǎn)周期損失;而且電子元器件出現(xiàn)質(zhì)量問題時,不能及時與供應商取得聯(lián)系,對失效器件進行分析歸零,導致在質(zhì)量和進度兩方面無法完全適應航天產(chǎn)品要求,對產(chǎn)品研制造成了一定的阻礙。
c) 在元器件的監(jiān)制、驗收、復驗和補充篩選過程中,存在一些管理方面的問題。例:采購員在訂貨合同中未注明質(zhì)量保證單位,導致部分元器件未經(jīng)監(jiān)制就完成了生產(chǎn);部分器件未按航天產(chǎn)品元器件的驗收辦法進行驗收、管理,導致出現(xiàn)問題時無法追溯原因;某些環(huán)節(jié)上的程序不十分明確,造成了一定的混亂等。
d) 元器件在使用過程中出現(xiàn)失效后的處理要求不明確,例如元器件失效情況的記錄、失效器件的保管和傳遞、送交失效分析機構進行失效分析的程序和所需信息等,以致造成失效信息散亂、失效器件保管不善的情況,給失效元器件的歸零工作帶來很大的困難。
針對上述問題,必須制定航天產(chǎn)品電子元器件的可靠性控制方法并認真貫徹落實,才能規(guī)范航天產(chǎn)品研制過程中的電子元器件管理,推動航天產(chǎn)品的質(zhì)量更上一個臺階。
4、電子元器件的質(zhì)量保證
元器件的質(zhì)量保證是航天產(chǎn)品質(zhì)量保證的重要組成部分,包括生產(chǎn)過程的質(zhì)量保證和非生產(chǎn)過程的質(zhì)量保證(或稱應用領域的質(zhì)量保證)兩部分。元器件質(zhì)量保證流程包括:選用、采購、監(jiān)制、下廠驗收、到貨檢驗、補充篩選、特殊試驗、發(fā)放、貯存和傳遞、裝聯(lián)、調(diào)試、整機現(xiàn)場使用、失效分析、質(zhì)量反饋等過程。
（1）元器件保證大綱
航天產(chǎn)品方案論證階段結束后應編制元器件保證大綱,作為產(chǎn)品研制階段組織實施和監(jiān)督檢查元器件保證工作的依據(jù)。元器件保證大綱在各個研制階段有不同的內(nèi)容和要求,因此,各個研制階段需要修訂元器件保證大綱。首先要落實元器件保證大綱應包括的主要內(nèi)容,明確擬制單位以及檢查執(zhí)行情況的方法。
（2）元器件的合理選用
根據(jù)元器件在電路中的使用特性進行設計分析并合理選用元器件,是航天產(chǎn)品元器件可靠性的基礎。要明確設計師系統(tǒng)選用元器件的基本準則,如降額使用、容差設計、質(zhì)量等級以及質(zhì)量等級的繼承性等。特別要考慮航天產(chǎn)品用元器件的特殊環(huán)境適應能力,例如熱設計方案、靜電敏感元器件靜電敏感度的選擇和半導體器件的輻射強度保證(RHA)等級的選擇。設計師系統(tǒng)在依照元器件選用準則選擇元器件時,應優(yōu)選型號產(chǎn)品優(yōu)選目錄內(nèi)的元器件,如選用目錄以外的廠點和產(chǎn)品時,必須按航天產(chǎn)品的規(guī)定填寫選用目錄外電子元器件申請表并簽署完整后,上報總體單位,經(jīng)總體單位評審、批準返回后方可選用。
（3）規(guī)范采購與庫存管理
按照航天系統(tǒng)要求,元器件采購必須按照“走規(guī)定渠道,趕階段計劃,抓質(zhì)量保證”的原則,由有關廠(所)編制元器件采購文件,經(jīng)型號總體組織專門審查。然后,型號總體統(tǒng)一組織有關廠(所),按照通過審查的采購文件簽訂訂貨合同。元器件采購應貫徹“保證質(zhì)量,控制進度,節(jié)省經(jīng)費,盡量集中”的方針,變單純買賣元器件為積極主動參與元器件的質(zhì)量管理。要明確采購文件的組成、采購清單的評審要求和采購標準或規(guī)范的主要內(nèi)容。 元器件的庫存管理直接關系到元器件的使用質(zhì)量,因此要明確元器件的貯存條件、庫房的管理要求,建立元器件發(fā)放制度,提出對失效元器件的管理要求。
（4）元器件的監(jiān)制、試驗和驗收
按《中國航天工業(yè)總公司航天型號用元器件質(zhì)量管理規(guī)定》要求,元器件質(zhì)量管理必須**貫徹“統(tǒng)一組織、源頭抓起、嚴格管理、照章辦事”的原則,元器件質(zhì)量管理工作實行總公司、型號總體院(基地)和廠(所)三級管理,以型號總體院(基地)為主的原則。型號總體院(基地)必須對型號配套的所有分系統(tǒng)用元器件的質(zhì)量進行統(tǒng)一監(jiān)控。由航天科技集團公司電子元器件可靠性中心具體實施管理,把好電子元器件入口關、檢驗關、使用關。其主要職責為:負責電子元器件下廠監(jiān)制和驗收、到貨檢驗、補充篩選、簽發(fā)裝機合格證、失效分析等;負責電子元器件可靠性數(shù)據(jù)的采集和處理,并及時向用戶反饋電子元器件質(zhì)量信息;按照航天總體的其他規(guī)定實施電子元器件質(zhì)量控制。元器件的生產(chǎn)、試驗和驗收,是保證元器件質(zhì)量的重要環(huán)節(jié),也是航天產(chǎn)品元器件可靠性的關鍵控制點,其過程控制的好壞決定了元器件的固有質(zhì)量。電子元器件按功能劃分,有電子元件、分立器件和微電路等;按采購渠道劃分,有進口和國產(chǎn)元器件之分;按產(chǎn)品成熟性劃分,有貨架產(chǎn)品和新品器件。不同元器件有不同的控制要求,在下廠監(jiān)制和驗收、到貨檢驗時應有不同的處理方法和程序。因此,應將元器件分門別類地進行劃分,規(guī)定各類元器件的監(jiān)制方式、特殊試驗要求和驗收辦法,并明確相應的程序和執(zhí)行單位或部門。
（8）元器件的失效分析方法
元器件失效分析的主要任務是對失效的元器件進行必要的電、物理、化學的檢測,并結合元器件失效前后的具體情況及有關技術文件進行分析,以確定元器件的失效模式、失效機理和造成失效的原因。通過失效分析可以發(fā)現(xiàn)失效元器件的固有質(zhì)量問題,也有可能發(fā)現(xiàn)元器件因不按規(guī)定條件使用而失效的使用質(zhì)量問題,通過向有關方面反饋,促使責任方采取糾正措施,提高元器件的固有質(zhì)量或使用質(zhì)量。相對來說,失效模式的確定比較簡單,而確定失效機理的難度較大,分析人員必須掌握元器件的設計、工藝和有關的理化知識,并有一定的實踐經(jīng)驗。此外,還要具備較復雜的儀器、設備。在明確失效機理后,還必須找出失效原因,才能避免重復失效,提高元器件的固有質(zhì)量或使用質(zhì)量。但根據(jù)失效機理確定失效原因,往往涉及失效現(xiàn)場和責任人等具體情況,確定起來有相當大的難度。因此,首先要確定進行失效分析的單位,規(guī)定提交失效分析的程序和失效信息,以及產(chǎn)品研制各階段失效元器件的失效信息記錄要求等,然后,根據(jù)失效分析的結論,對引起失效的原因進行歸零處理。若為設計缺陷,應和生產(chǎn)廠家一起找出問題所在并進行改進;若為操作失誤,必須嚴格操作規(guī)范,避免引入人為的失誤。從而達到失效分析的目的,使器件制造和生產(chǎn)操作更上一個臺階。
（9）元器件質(zhì)量信息的管理
在元器件選用、采購、監(jiān)制和驗收、篩選和復驗以及失效分析5個質(zhì)量保證環(huán)節(jié)中,存在大量的元器件質(zhì)量信息,例如,選用目錄外元器件的規(guī)格、型號、生產(chǎn)廠商、質(zhì)量等級以及在航天產(chǎn)品上的使用情況;國內(nèi)新品器件的研制廠家及新品器件使用情況;進口器件的質(zhì)量保證情況;元器件失效分析報告和處理情況等。這些信息對于從事航天產(chǎn)品研究的單位來說都是極大的財富,應該建立起航天產(chǎn)品元器件信息庫,以積累寶貴的經(jīng)驗,為后續(xù)航天產(chǎn)品的的研制提供服務。要建立航天產(chǎn)品元器件信息庫,就要明確管理信息庫的相應部門,規(guī)定信息庫中收集、處理和保管元器件信息的種類、保管信息的時間、提供信息的方法。
5、結束語
航天產(chǎn)品電子元器件工作的落腳點就是為航天產(chǎn)品提供符合質(zhì)量與可靠性要求、價格合理、性能優(yōu)越的產(chǎn)品。在滿足質(zhì)量與可靠性要求的前提下,綜合考慮技術指標和經(jīng)濟指標。質(zhì)量與可靠性既密切相關,又有區(qū)別;既有理論方法問題,更主要的又是工程實踐問題。因此,要進行質(zhì)量與可靠性的理論方法研究,探索提高航天電子元器件質(zhì)量與可靠性的技術途徑和方法,對經(jīng)過實踐證明行之有效的質(zhì)量與可靠性管理辦法要堅定不移地貫徹執(zhí)行。這樣才能保證我國航天產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性得到不斷的提升。
