浅谈军用电子元器件质量可靠性管理

浅谈军用电子元器件质量可靠性管理

李鹏程

陆装驻吉林地区军事代表室 吉林省吉林市 132000

摘要：电子元器件是整体系统和设备的基础，是保证武器设备高可靠性的基本资源，其可靠性直接影响系统和设备的工作效能的充分发挥。随着电子技术的发展，电子元器件在设备中应用数量逐渐增多，对电子元器件的可靠性也提出了越来越高的要求。本文介绍军用电子元器件的质量可靠新管理的方法和相关要求。

关键词：元器件、可靠性管理、二次筛选、失效分析

• 引言

电子元器件是整体系统和设备的基础，是保证武器装备高可靠性的基本资源，其可靠性直接影响武器装备的工作效能。随着电子技术的发展，电子元器件在设备中应用数量逐渐增多，并且逐渐形成高密度，集成化，小型化的趋势，对电子元器件的可靠性也提出了越来越高的要求，一个电子元器件出现故障可能直接影响系统和整机的运转，并且排查难度越来越大。所以电子元器件的可靠性管理是全链条的管控，作为电子元器件的使用单位要保证电子系统和整机的质量不能简单的依靠元器件的固有质量，还应采取有效的质量可靠性管理措施，从选型、采购、验收、储存、二次筛选及安装使用过程等都应进行科学的闭环管理，下面主要阐述了电子元器件使用单位的质量可靠性管控的有关过程和措施及注意事项。

• 电子元器件质量可靠性管控过程和措施及注意事项

2.1加强对电子元器件国军标、企标、行标等相关标准的学习和贯彻是质量管理的关键

电子元器件不管是在研制、生产、检验、过程管理、交付用户等都离不开标准的问题，标准是进行全过程电子元器件管理的依据，没有各类的标准，就无法进行质量管理，使用厂家应制定相应的电子元器件质量管理及过程控制文件，文件的制定要适合本企业的实际情况，既不能过于严格，也不能过于宽松，应具有实用性和可操作性，更重要的在于如何落实到实际工作中，如果质量管控文件制定过高或者过严，会造成采购、验证、检验、筛选费用加大，成本过高，还有可能造成器件损伤，反而留下质量隐患；反之质量管控文件制定过低或者过松，会造成较大质量风险；电子元器件的标准文件随着质量可靠性的要求不断提高，也陆续进行了不断修订、完善和补充，如：GJB548已更新至目前执行的B版，C版已经等待报批，其他的标准GJB128、GJB150、GJB7400等，所以电子元器件质量管理相关人员必须了解、熟悉和掌握相关质量文件和标准更新的情况，在执行中认真的贯彻。

2.2全链条系统化管理，实施全过程管控

电子元器件的管理是一个全方位的系统工程，应用于整体的系统和产品过程中，从元器件的研发选型→采购→检验→二次筛选→DPA试验→存储→生产组装→失效分析等等各个环节都需要全过程、全方位的管控，尤其是对重要和关键的环节和必要验证跟应该加强质量管理，如：元器件的选型、全过程的静电防护、二次筛选、失效分析等。

2.2.1元器件的选型

在系统设计阶段，元器件的选型尤为重要，选择优质的电子元器件是整机产品质量可靠性保障的基础，具不完全统计表明，整机或系统级设备现场使用过程中，发生故障率最高的为电子元器件，约占总体失效率的50%，而在这个比例中20%-40%是由于元器件选型或者使用不当造成的，主要原因还是在设计师对元器件的具体性能、产品质量可靠性、失效模式不清晰，对元器件的质量等级不清楚，不能结合系统使用环境的恶劣程度选择合适的元器件，如：为了控制成本降低器件等级、只考虑常温使用不考虑极端环境等。所以结合这些问题，总结以下优选基本原则：

（1）元器件的选择必须严格对厂家进行资质和能力审查，确定选用品种的质量符合性、确定产品规范的参数是否满足需求，所以应选择能够满足产品使用要求，质量状态规范能够保证，生产和售后支持比较稳定的厂家，同等条件下优先选择国产元器件，规避禁运和技术支持不足等问题；

（2）选型中要优先考虑符合标准化、系列化、通用化和可靠性较高的元器件，如在成本可控的情况下，使用常规更高等级的产品，更好的适应未来装备升级和改型，同时尽可能使用其他型号设备已使用稳定的器件型号；

（3）选用标准的型号规格，逆向设计电路要有功能对应表，尽可能不选择工艺落后、存在断货风险、质量问题较多、状态不稳定的元器件；

（4）控制元器件生产厂家和品种型号数量，应该逐步开展元器件的统型工作，规避相同功能不同型号、相同功能不同厂家等问题；

（5）新选用元器件和试制阶段的元器件使用数量应该根据情况进行比例控制，避免出现故障无法分析定位；

（6）元器件常规使用中应降值使用，可有效降低元器件的失效率，元器件如果长期处于极限使用或者超限使用状态，导致质量风险增加，存在较大的质量隐患，尤其在选用国产元器件时，更应考虑国内外元器件差异。

2.2.2 元器件的采购

采购人员要对所采购的元器件有一定的了解，熟悉标准和规范的要求，采购人员应对设计师提出的采购厂家、采购器件、采购规范进行必要的审查和识别，是否符合相关要求，对不诚信、故障率高、质量管控不好、技术反馈慢、交货周期长等存在不良因素的厂家，应有义务告知设计部门。

2.2.3元器件的检验

对重点型号配套产品，可采取下场验收和二次筛选等手段进行再次质量把控，下场验收是质量可靠性管控工作中重要的措施之一，也是对生产厂家质量保证能力及质量管理水平的监督；二次筛选则是更直接和更行之有效的确保产品质量手段之一，利用本单位的检测能力和外部第三方的检测资源，开展元器件二次检验工作，可有效剔除不合格和由于元器件自身缺陷引起的早期失效，但也要充分考虑成本和筛选标准，不要误入筛选标准越严格越好的怪圈，试验条件过于严格对器件会造成外应力的损伤，使其性能下降。如：二次筛选老练时间的控制，老炼筛选最重要的依据是失效规律，电子元器件失效规律大部分都认为是遵循浴盆曲线，下图为典型的浴盆曲线，如图1

浴盆曲线

第一段为早期失效期。失效率较高，但随时间很快下降。失效原因主要为设计制造中的缺陷，通过厂家筛选考核基本被剔除掉。

第二段为偶然失效期。失效率最低，且基本上不随时间而变化。这个阶段是产品最佳工作时期，出现失效的原因往往是随机因素造成，可通过二次筛选和过程的质量控制避免。

第三段为衰老期或损耗期。失效率显著上升，失效原因主要是元器件老化、磨损等原因，可通过定期的设备自检及时发现更换。

所以通过上图可知，如果在二次筛选和检验过程中试验条件选择过于苛刻，会导致元器件在筛选检验过程中就进入最佳工作状态，损失了使用周期，但最主要的问题在于过于严格的条件会无形中造成个别器件的软损伤，为后续使用，埋下质量隐患。

在元器件筛选和检验过程中，应重点关注静电防护，静电损伤是元器件失效的主要原因之一，要严格遵守现场6S和相关质量管理要求，避免外应力引入造成产品失效。

2.2.4 DPA试验

DPA试验是对整批元器件随机抽样进行破坏性物理分析，从中获取元器件内部结构、工艺、技术状态等质量信息，来判断其是否符合技术标准和整机使用要求，通过DPA试验可反映出筛选中无法剔除的缺陷。

开展DPA的一般原则：1）重点型号或者上级配套单位有需求；2）无法二次筛选的进口电子元器件；3）试验过程中发生故障的同批次元器件；4）长期储存的库存元器件使用前需进行DPA试验；5）系统级和整体单位特殊配套要求等

2.2.5元器件的存储

元器件的存储应具有可追溯性，配备必要的防静电和保温措施。库房环境应保持清洁、通风、温湿度适宜、无腐蚀性气体或物质等，并且应严格按元器件有关要求对湿度、温度、防静电等条件加以控制。

2.2.6生产组装控制

生产组装过程要严格按照工艺的要求执行，应按照元器件的特性做好静电防护，避免焊接时间过长导致元器件过热损伤。

2.2.7失效分析

产品的失效分析的目的不仅在于失效性质的判断和失效原因的明确，更重要的还在于为积极预防重复失效找到有效途径。失效分析是企业技术攻关和提高产品质量的重要手段之一，对系统级和整机产品的可靠性有着非常重要的意义，所以电子元器件失效分析要做到模式准确、原因明确、机理清楚、措施得力、模拟再现、举一反三。

失效分析的一般原则是：1）先方案后操作；2）先外检后通电；3）加电测试先弱后强；4）先静态后动态；5）先外部后内部；6）先宏观后微观；7）先一般后特殊；8）先简单后复杂；9）先主要后次要；10）先无损后破坏。

2.3 加强元器件信息管理体系及制度建设

系统级单位应建立全面、准确、及时的信息管理体系及相关制度，除了对外场故障情况进行收集，还应该对元器件的信息收集加以关注，如：元器件在原厂的筛选数据、失效分析的处理情况、外协试验数据等，对收集到的元器件信息要进行系统的分析，重点针对出现失效故障的产品，从而改进元器件使用可靠性提供依据。信息收集主管部门，每年应针对收集的数据和信息情况进行总结，并将结果向有关部门及领导进行反馈。

3、结论

电子元器件是整机产品的基础和源头，通过系统和有效的质量管控，使得质量问题早发现早解决，避免上机后对整机造成不利影响。对所选用的元器件采取高效的质量与可靠性管理是电子元器件使用单位的重要工作之一，对保证系统和整机产品的质量与可靠性具有重要的意义。

参考文献

• 杨为民.可靠性、维修性、保障性总论，北京：国防工业出版社，1995.

• 戴俊夫，严明.电子元器件失效分析技术及方法［J］微处理机，2015.04期