某機(jī)載雷達(dá)微波組件綜合環(huán)境應(yīng)力篩選方法研究

張 偉，陳立濤

（中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所，合肥 230088）

某機(jī)載雷達(dá)微波組件綜合環(huán)境應(yīng)力篩選方法研究

張 偉，陳立濤

（中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所，合肥 230088）

以某機(jī)載雷達(dá)的綜合環(huán)境應(yīng)力篩選為研究對象，把GJB 1032傳統(tǒng)的環(huán)境應(yīng)力篩選方案和可靠性鑒定試驗(yàn)應(yīng)力剖面結(jié)合，提出了綜合環(huán)境應(yīng)力篩選方法。通過研究綜合環(huán)境應(yīng)力篩選方法，形成一套有效的綜合環(huán)境應(yīng)力篩選方案，對組件進(jìn)行綜合環(huán)境應(yīng)力篩選，進(jìn)而進(jìn)行故障統(tǒng)計(jì)分析，驗(yàn)證了該方法的有效性。

機(jī) 載雷達(dá)；綜合環(huán)境應(yīng)力；試驗(yàn)方法

1 需求分析

作為機(jī)載雷達(dá)相控陣天線的核心部件，某微波組件裝機(jī)數(shù)量多、制造工藝復(fù)雜。該組件具有集成度高、熱集中等重要特性，器件品種多，涉及到多家外購單位，加工工藝復(fù)雜且成熟度不夠，可靠性還有很大提升空間。

為了剔除組件早期失效，提高產(chǎn)品使用可靠性，對組件開展了環(huán)境應(yīng)力篩選。前期，對組件依據(jù)GJB 1032實(shí)施環(huán)境應(yīng)力篩選，即使用單一環(huán)境應(yīng)力（隨機(jī)振動(dòng)、溫度循環(huán)和電應(yīng)力）按順序分步施加，篩選流程如圖1所示。

但是，根據(jù)這種方法實(shí)施的環(huán)境應(yīng)力篩選的效果并不明顯，篩選剔除的故障并不多，而組件在裝機(jī)調(diào)試和使用階段依然暴露出大量的變頻電路失效等故障。排除組件的設(shè)計(jì)可靠性原因外，在加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量管控方面，就需要對原先的環(huán)境應(yīng)力篩選的方法進(jìn)行研究和優(yōu)化。

圖1 目前組件篩選流程圖

我們分析，組件實(shí)際所處的工作環(huán)境是溫度、振動(dòng)、電幾種應(yīng)力同時(shí)作用的，并且有些應(yīng)力是互相加強(qiáng)的。因此，為能夠有效地篩選和考核組件，本文把GJB 1032傳統(tǒng)的環(huán)境應(yīng)力篩選方案和可靠性鑒定試驗(yàn)應(yīng)力剖面結(jié)合，提出了綜合環(huán)境應(yīng)力篩選方法。綜合環(huán)境應(yīng)力篩選是指把產(chǎn)品暴露在模擬的任務(wù)環(huán)境中，模擬產(chǎn)品在使用過程中環(huán)境應(yīng)力和電應(yīng)力，對產(chǎn)品同時(shí)施加溫度、振動(dòng)和電應(yīng)力綜合應(yīng)力篩選，以期更好地剔除產(chǎn)品元器件、工藝等原因引起的早期缺陷，提升產(chǎn)品使用可靠性的一種試驗(yàn)方法。

文中通過研究綜合環(huán)境應(yīng)力篩選方法，形成一套有效的綜合環(huán)境應(yīng)力篩選方案，依照綜合環(huán)境應(yīng)力篩選方案，試驗(yàn)結(jié)束后對組件故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果驗(yàn)證了綜合環(huán)境應(yīng)力篩選方法的有效性。

2 綜合環(huán)境應(yīng)力篩選

某機(jī)載雷達(dá)相控陣天線微波組件前期的篩選試驗(yàn)是依據(jù)GJB 1032分步按順序施加環(huán)境應(yīng)力，包括隨機(jī)振動(dòng)、溫度循環(huán)和電應(yīng)力，為能夠有效的篩選和考核組件，本文把傳統(tǒng)的環(huán)境應(yīng)力篩選方案和可靠性鑒定試驗(yàn)應(yīng)力結(jié)合，提出了綜合環(huán)境應(yīng)力篩選方法。

文中針對該機(jī)載雷達(dá)組件的篩選，制定了相應(yīng)的綜合環(huán)境應(yīng)力篩選方案，該方案采用綜合應(yīng)力同時(shí)施加，包括溫度應(yīng)力、振動(dòng)應(yīng)力、電應(yīng)力，其單個(gè)周期的綜合應(yīng)力條件剖面如圖2所示。

圖2 綜合應(yīng)力條件剖面圖

圖3 振動(dòng)應(yīng)力譜

高低溫保持階段，組件通電施加的是其工作溫度，同時(shí)組件施加振動(dòng)應(yīng)力，振動(dòng)應(yīng)力譜是組件可靠性鑒定試驗(yàn)的譜型，如圖3所示。

對試驗(yàn)樣品施加綜合環(huán)境應(yīng)力篩選，包含缺陷剔除試驗(yàn)和無故障檢驗(yàn)2個(gè)階段，每個(gè)階段進(jìn)行8個(gè)循環(huán),每個(gè)循環(huán)4 h，共進(jìn)行64 h。試驗(yàn)中每個(gè)循環(huán)周期選擇組件通電振動(dòng)時(shí)間的中間點(diǎn)進(jìn)行測試。溫度循環(huán)時(shí)，溫變速率為≥5 ℃/min。

3 結(jié)果分析

按照上述制定的綜合環(huán)境應(yīng)力篩選條件，依據(jù)試驗(yàn)要求，實(shí)施綜合環(huán)境應(yīng)力篩選，一部該機(jī)載雷達(dá)共240件微波組件的綜合環(huán)境應(yīng)力篩選最終試驗(yàn)情況統(tǒng)計(jì)如下表1所示,表2為綜合應(yīng)力故障統(tǒng)計(jì)與順序施加單應(yīng)力時(shí)故障統(tǒng)計(jì)的對比。

由表1和表2可以看出，相比于對組件按順序施加單應(yīng)力篩選的情況，實(shí)施綜合環(huán)境應(yīng)力篩選后，組件出現(xiàn)的失效類型更多，剔除的失效也正和使用過程的發(fā)生故障相似。在這其中，最典型的是變頻電路失效，占總比例達(dá)25.42 %。針對變頻電路失效，經(jīng)開蓋檢查分析后發(fā)現(xiàn)，變頻故障的主要原因在于內(nèi)部多余物而導(dǎo)致的短路，為了改變這種狀態(tài)，這就要求我們增加針對變頻電路的多余物檢測手段。

同時(shí)，在綜合環(huán)境應(yīng)力篩選后，結(jié)構(gòu)故障現(xiàn)象明顯增多，結(jié)構(gòu)故障主要表現(xiàn)在助拔器損壞和蓋板磨穿，初步判斷結(jié)構(gòu)故障的原因與試驗(yàn)振動(dòng)強(qiáng)度和時(shí)間及夾具本身的特性有關(guān)，需要后續(xù)進(jìn)一步研究分析。

由表2可以看出，相比之前的單一環(huán)境應(yīng)力篩選，通過綜合環(huán)境應(yīng)力篩選可以更高效地除出組件的加工工藝以及器件自身的早期缺陷，進(jìn)而提高了交付產(chǎn)品的使用可靠性，是一種新型有效的綜合環(huán)境應(yīng)力篩選手段。

表1 綜合環(huán)境應(yīng)力篩選故障統(tǒng)計(jì)表

表2 故障占比對比表

4 結(jié)束及展望

通過綜合環(huán)境應(yīng)力篩選，尋找組件薄弱環(huán)節(jié)并加以改進(jìn)，不僅可以提高組件的固有可靠性；另外，通過綜合環(huán)境應(yīng)力篩選可以更高效地除出組件的加工工藝、元器件等早期缺陷，進(jìn)而提高了交付產(chǎn)品的使用可靠性，是一種新型綜合環(huán)境應(yīng)力篩選手段，通過進(jìn)一步優(yōu)化，該方法的成果對整個(gè)軍工行業(yè)都具有廣泛的推廣前景。

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Research on Combined Environmental Stress Screening Method of Airborne Radar Components

ZHANG Wei, CHEN Li-tao
(No.38 Research Institute of CETC, Hefei 230088)

In this paper, the combined environmental stress screening method of an airborne radar component is taken as the research object, and the combined environmental stress screening method is put forward by combining GJB 1032 traditional environmental stress screening method and reliability test stress section. Through the study of the combined environmental stress screening method, an effective combined environmental stress screening method is formed, the combined environmental stress screening method is carried out, and then the statistical failure analysis is carried out to verify the effectiveness of the method.

airborne radar; combined environmental stress; method research

TB756

A

1004-7204（2017）02-0063-03

張偉（1971-），男，中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所高級(jí)工程師，研究方向是電子產(chǎn)品環(huán)境與可靠性試驗(yàn)技術(shù)。