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        如何在型號研制過程中控制電子元器件的可靠性?

        發布時間:2019/4/9 15:24:20   發布人:管理員

              電子元器件(以下簡稱元器件)是電子產品的重要組成部分,是電子產品的最基本單元。元器件的可靠性直接關系到整個系統的可靠性。因此,元器件的可靠性是型號研制過程中保證產品可靠性的重要環節之一,同時也對加快型號研制進度、保證研制質量、節約研制經費、降低綜合保障費用和壽命周期費用都有重要意義。

        元器件的二次篩選

        元器件的篩選分為“一次篩選”和“二次篩選”兩類。元器件在交付用戶使用前按元器件的產品規范(總規范、詳細規范)進行的篩選稱為“一次篩選”。使用方在采購以后根據使用要求進行的再次篩選稱為“二次篩選”。


        目前,國內元器件的生產水平,總體上與研制產品的使用要求相比或多或少地存在著一些差異,廠家進行的一次篩選的篩選項目和應力要求也不一定能滿足產品研制的需要;進口元器件中真正的“軍標”產品不是很多,大部分還是中低檔產品,其中還可能存在許多假冒偽劣品。而研制產品往往針對性很強,對存在某種失效模式的元器件必須嚴格剔除,否則不能保證產品可靠地進行工作。這些都要求我們通過二次篩選來保證元器件的質量。元器件的二次篩選是元器件質量控制工作中的重要措施之一,對產品的可靠性保證有著重要意義。


        二次篩選時應注意的幾個問題:


        • 對型號研制中采用的元器件應實行100%的二次篩選,這樣才能最大限度地剔除存在有某種失效模式的元器件。

        • 針對產品的用途進行有選擇性的篩選。例如:抗輻照能力的考核就是一個特例。對宇航電子設備是必須考慮的,對地面電子設備則基本上可以不考慮。

        • 對由于手段問題不能進行篩選的元器件,須采取其它的控制方式來保證其質量。例如在使用的電路上進行了一些試驗或者委托其它單位進行試驗等等。

        • 考慮到二次篩選的局限性,必須嚴格控制它的批允許失效百分比(PDA)。


        二次篩選的通用項目:


        • 溫度循環:檢查結構缺陷

        • 恒溫加速度:檢查內引線

        • 顆粒碰撞噪聲檢測:檢查有無雜質

        • 電老煉:檢查早期失效

        • 高低溫測試:檢查參數漂移

        • 常溫初測和終測:檢查產品是否合格

        • 檢漏:檢查漏氣與否

        • 外觀目檢

        元器件的破壞性物理分析(DPA)

        破壞性物理分析(DPA)技術是應工程需要,為保證元器件的高可靠性要求而發展起來的,它能反映出元器件二次篩選過程中不可能發現的一些缺陷。


        大量數據統計中表明:能通過篩選淘汰的不合格品項目如外部目檢、PIND和檢漏所占的比例在36.9%,而通過篩選不能剔除的缺陷入內部目檢、剪切力、鍵合力等比例達到63.1%,可見無法通過篩選提出的數量之多。


        開展DPA一般原則:

        1、重要型號或一般型號的重要電子產品所選用的元器件需作DPA;

        2、器件的等級低于型號要求的元器件;

        3、未能按型號要求逆行能夠補充篩選的元器件;

        4、在試驗中曾發生故障的同批次元器件;

        5、超過貯存期的元器件,做DPA試驗時要合理選擇項目、選擇有關部門認證的DPA試驗室進行。

        元器件的貯存和保管

        元器件的貯存與保管必須符合其規定的貯存保管條件,特別對需要防潮、防腐、防老化、防靜電等電子元器件更應妥善保管,存放元器件的庫房存放應做到不同品種和不同批次分類存放,庫房內應標志明顯、排列有序、安全穩妥、存放合理、庫房整潔、溫濕度有記錄。并對庫存放過程中對有定期測試要求的電子元器件進行定期質量檢驗,發現不合格品及時隔離出庫,并記錄在案。

        元器件的電裝和調試

        當元器件的固有可靠性和使用可靠性為一定值時,則電裝工藝的可靠性決定了電子產品的可靠性。因此,我們必須重視電子元器件的電裝可靠性,以保證電子元器件的使用可靠性。


        元器件進入生產車間,依據圖紙和工藝要求,進行電裝焊接。電裝工藝對各種元器件的焊接時間,焊接溫度以及元器件對防靜電的要求都應明確給出,如某CMOS集成電路焊接時間小于4s,焊接溫度小于240℃,應在靜電防護區內焊接。對于某些集成電路為更換方便或不宜直接焊接,應明確先焊接集成電路插座,對有散熱要求的,應明確焊接高度。


        生產車間的電裝工人應經過培訓,能完成元器件抽檢中未盡事宜,如元器件是否混裝,標識是否正確,焊腳或插針是否變形,外觀是否有破損等。


        通電調試印制板前,主要檢查元器件方向,以及印制板焊接有無短路、虛焊等。調試過程是否帶電作業,應特別注意靜電防護和調試工具。調試工具是否符合防靜電要求,直接影響靜電敏感器件在調試過程中靜電放電通路的順暢。


        調試更換元器件或發現問題,應有詳細記錄,并通知設計人員,查找原因。例如:計使用500Ω偏差不超過10%的電位器,批質量臨界461Ω,判合格,電裝調試發現預定功能難調,設計人員根據調試記錄,分析電路,具體到哪一種元器件參數不合適則更換,以提高元器件的使用可靠性。

        元器件失效分析

        失效分析是發現問題并解決問題的重要途徑,在產品測試,系統聯調等過程中發現元器件失效時,對于典型失效或批次質量問題的元器件,元器件質量控制部門應組織有關技術人員和質量控制人員共同進行失效分析,明確失效機理,查明失效原因;關鍵的、重要的元器件失效、重復多次出現失效而原因不明的元器件以及選用的質量等級不明或偏低的元器件,應將其作為重點,可由專業的失效分析實驗室進行。


        通過試銷分析可以改進設計,加強關鍵工序的管理,使產品的可靠性不斷提高;同時,也提高了設計、制造和相關人員的業務技術水平。 失效分析后確認屬批次性質量問題的,至少應在本研制型號的范圍內發出通報和警示,以避免類似情況的再次發生。

        建立元器件質量數據庫

        建立元器件質量數據庫能夠比較綜合地反映出元器件的質量狀態,從中可以看出廠家的生產水平、工藝水平,對型號研制所選用元器件可提供相應的質量數據,為一些決策提供依據。據此也可調整供貨廠家,有選擇地委托特定廠家進行新型元器件研制工作和提出資助技改的建議,從而進一步保證元器件的質量與可靠性。


        型號研制單位應建立從元器件選用、訂購、監制驗收、二次篩選、DPA、保管和失效分析全過程的信息存入信息庫,并建立能檢索元器件去向包括裝機元器件和失效元器件信息的信息庫。


        數據庫應該由質量檢驗部門建立,采購、試驗和研制等部門配合,并提供相應的數據。質量部門利用計算機對數據庫進行統計和分析,再將結果反饋至采購、試驗和研制部門,據此對元器件的采購、試驗、采用進行調整,提高元器件的可靠性。


        為提高電子元器件的使用可靠性,必須做好元器件的設計選用、檢驗、測試、篩選、儲存保管、電裝等工作;它將為提高電子產品可靠性提供堅實基礎。根據上面的論述和一些型號研制的經驗可見:


        • 編制型號元器件優選目錄是開展元器件工作的基石,必須予以充分重視。

        • 二次篩選是裝機元器件必須進行的,重點型號要求100%進行二次篩選。

        • 失效分析和DPA是發現元器件質量問題的重要手段,從長遠來看,它們大大減少了裝備的壽命周期費用。

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