基于片式固體鉭電容器標(biāo)準(zhǔn)變更的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理

支 越，梁永紅，王之哲

（1. 江蘇大學(xué) 管理學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013；2. 工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣東 廣州 510610）

基于片式固體鉭電容器標(biāo)準(zhǔn)變更的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理

支 越1,2，梁永紅2，王之哲2

（1. 江蘇大學(xué) 管理學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013；2. 工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣東 廣州 510610）

片式固體鉭電容器新版國軍標(biāo) GJB2283A—2014《片式固體電解質(zhì)鉭固定電容器通用規(guī)范》相對(duì)于GJB2283—1995《有可靠性指標(biāo)的片式固體電解質(zhì)鉭電容器總規(guī)范》，在增加宇航級(jí)質(zhì)量等級(jí)（T級(jí)）及其相關(guān)要求的同時(shí)，還給出修改再流焊條件和浪涌電流條件的試驗(yàn)方法及要求，這對(duì)片式固體鉭電容器研制過程的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理提出了新的要求與挑戰(zhàn)。通過分析片式固體鉭電容器標(biāo)準(zhǔn)變更的重點(diǎn)項(xiàng)目，研究制定質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)檢查表，為研制單位的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理提供指導(dǎo)和借鑒。

片式固體鉭電容器；標(biāo)準(zhǔn)變更；質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理；風(fēng)險(xiǎn)檢查表；通用規(guī)范；宇航

片式鉭電容器由于具有容量大、漏電流低、損耗低、壽命長(zhǎng)、可靠性高以及對(duì)惡劣環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)等諸多優(yōu)良性能，目前已廣泛應(yīng)用于移動(dòng)智能通訊設(shè)備、汽車工業(yè)和國防航空等各大領(lǐng)域[1]。隨著武器裝備、航空航天、兵器、電子通信等技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)片式鉭電容器提出了越來越高的要求，片式鉭電容器正在向高可靠、小型化、大容量、低等效串聯(lián)電阻、高電壓方向發(fā)展，相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)也在不斷更新完善[2]。我國在2014年發(fā)布了GJB2283A—2014《片式固體電解質(zhì)鉭固定電容器通用規(guī)范》，用以取代 GJB2283—1995《有可靠性指標(biāo)的片式固體電解質(zhì)鉭電容器總規(guī)范》，并于2015年開始實(shí)施。

新版國軍標(biāo)不僅增加了再流焊條件、浪涌電流條件試驗(yàn)方法和要求，還增加了宇航級(jí)質(zhì)量等級(jí)（T級(jí)）及其相關(guān)要求。標(biāo)準(zhǔn)的變更在為生產(chǎn)高可靠的國軍標(biāo)級(jí)、宇航級(jí)片式固體鉭電容器提供統(tǒng)一規(guī)范的同時(shí)，也給片式固體鉭電容器的研制提出了新的要求和挑戰(zhàn)。為了更好地指導(dǎo)片式固體鉭電容器的研制，保障武器裝備的質(zhì)量與可靠性，本文從片式固體鉭電容器的標(biāo)準(zhǔn)變更出發(fā)，通過分析標(biāo)準(zhǔn)變更的重點(diǎn)項(xiàng)目及其風(fēng)險(xiǎn)關(guān)注點(diǎn)，研究制定風(fēng)險(xiǎn)檢查表，為研制單位的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理提供指導(dǎo)和借鑒。

1 標(biāo)準(zhǔn)變更情況

與 GJB2283—1995《有可靠性指標(biāo)的片式固體電解質(zhì)鉭電容器總規(guī)范》相比，GJB2283A—2014《片式固體電解質(zhì)鉭固定電容器通用規(guī)范》的變更主要體現(xiàn)在增加再流焊條件試驗(yàn)方法和要求、增加浪涌電流條件試驗(yàn)方法和要求、增加宇航級(jí)質(zhì)量等級(jí)（T級(jí)）及其相關(guān)要求三個(gè)方面。

1.1 再流焊條件試驗(yàn)方法和要求

增加再流焊條件是為了減少出廠的產(chǎn)品在使用早期出現(xiàn)開路失效。再流焊條件是用來剔除內(nèi)部鍵合較差產(chǎn)品的一道篩選程序。其試驗(yàn)條件是：

(a)樣品的安裝：不安裝；

(b)試驗(yàn)前后的測(cè)量：不適用；

(c)循環(huán)次數(shù)：1次；

(e)超過183 ℃的持續(xù)時(shí)間：至少45 s；

(g)溫度上升率（183 ℃至峰值溫度）：1～4 ℃/s：

(h)試驗(yàn)后的檢查：不適用。

1.2 浪涌電流條件試驗(yàn)方法和要求

增加浪涌電流條件是為了減少出廠的產(chǎn)品在使用早期出現(xiàn)短路擊穿失效，當(dāng)外部施加的電壓源功率較大（短路時(shí)能輸出1 A以上的電流）時(shí)，介質(zhì)氧化膜微缺陷處因通過大電流迅速發(fā)熱而導(dǎo)致缺陷部位進(jìn)一步劣化，直至短路擊穿失效，浪涌電流試驗(yàn)就是利用片式鉭電容器不耐大電流沖擊的特性，快速有效剔除介質(zhì)氧化膜存在缺陷的產(chǎn)品。因此浪涌電流條件也是一道通過瞬時(shí)大電流對(duì)電容器進(jìn)行循環(huán)沖擊而剔除介質(zhì)氧化膜存在缺陷的產(chǎn)品的篩選程序，其試驗(yàn)條件為：

電容器應(yīng)根據(jù)選定的條件，在每一溫度下進(jìn)行10次循環(huán)。

(a)溫度：

選項(xiàng)A：(25±5) ℃，威布爾定級(jí)或電壓老化后；

選項(xiàng)Z或無選項(xiàng)：無試驗(yàn)要求。

(b)施加電壓：來自儲(chǔ)能最小為50000 μF電源的額定直流電壓±2%，施加在引出端上。

(c)充電時(shí)間：至少1 s。

(d)放電時(shí)間：至少1 s，放電后電壓低于1%額定電壓。

(e)在放電循環(huán)期間，對(duì)每次試驗(yàn)位置，包括電纜夾具和可調(diào)電源的輸出阻抗的總直流電阻（不包括電容器內(nèi)阻）不超過1.2 Ω。

在最后的循環(huán)，應(yīng)分別按 4.5.6、4.5.7和 4.5.8的規(guī)定測(cè)量直流漏電流、電容量和損耗角正切。

1.3 宇航級(jí)質(zhì)量等級(jí)（T級(jí)）及其相關(guān)要求

GJB2283A—2014《片式固體電解質(zhì)鉭固定電容器通用規(guī)范》增加了宇航級(jí)（T級(jí)）產(chǎn)品質(zhì)量等級(jí)的規(guī)定，宇航級(jí)是所有產(chǎn)品質(zhì)量等級(jí)中質(zhì)量水平最高的等級(jí)，首先它規(guī)定了失效率等級(jí)至少達(dá)到威布爾C級(jí)（λ≤1×10-7/h），如果采用常規(guī)的壽命試驗(yàn)方法來評(píng)估和驗(yàn)證鉭電容器的失效率等級(jí)，至少需要107～108元件小時(shí)，這顯然極為費(fèi)時(shí)、費(fèi)錢，甚至不可能完成，更談不上及時(shí)反饋糾正，因此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用加速壽命試驗(yàn)進(jìn)行威布爾失效率定級(jí)，并且每批都要單獨(dú)定級(jí)，其加速系數(shù)最大可達(dá)20000，在比正常應(yīng)力高很多的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，使之提前或加速失效，從而在較短時(shí)間內(nèi)取得必要的數(shù)據(jù)，用以評(píng)估產(chǎn)品的質(zhì)量等級(jí)，指導(dǎo)和改進(jìn)宇航級(jí)產(chǎn)品的生產(chǎn)。在威布爾失效率定級(jí)之前，必須進(jìn)行再流焊條件和浪涌電流條件 C，再流焊條件剔除了內(nèi)部鍵合差的產(chǎn)品，浪涌電流條件剔除了介質(zhì)氧化膜存在缺陷的產(chǎn)品，浪涌電流條件C必須在低溫（-55 ℃）和高溫（85 ℃）下進(jìn)行，這就極大地減少了宇航級(jí)片式鉭電容器在使用早期出現(xiàn)開路或短路失效的可能性，提高了產(chǎn)品的使用可靠性。威布爾失效率等級(jí)定級(jí)后進(jìn)行電參數(shù)測(cè)量，宇航級(jí)片式鉭電容器要求直流漏電流和等效串聯(lián)電阻的一致性不超過+3σ控制范圍，剔除超過+3σ控制范圍的產(chǎn)品，減少了電參數(shù)退化而引起的失效。宇航級(jí)片式鉭電容器同時(shí)增加了X射線檢查，100%檢查電容器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)缺陷，剔除電容器內(nèi)部存在結(jié)構(gòu)缺陷的產(chǎn)品。宇航級(jí)片式鉭電容器每一批都要抽樣進(jìn)行DPA破壞性物理分析，驗(yàn)證電容器的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、材料和加工質(zhì)量，以保證產(chǎn)品的可靠性。

2 基于標(biāo)準(zhǔn)變更的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理

2.1 基于標(biāo)準(zhǔn)變更的風(fēng)險(xiǎn)關(guān)注點(diǎn)

對(duì)于一般國軍標(biāo)級(jí)片式固體鉭電容器，新版標(biāo)準(zhǔn)主要增加了再流焊條件和浪涌電流條件試驗(yàn)，并且放在A1分組進(jìn)行100%的檢驗(yàn)，同時(shí)增加了高可靠的質(zhì)量等級(jí)——宇航級(jí)（T級(jí)）的要求，并明確規(guī)定宇航級(jí)產(chǎn)品失效率等級(jí)要求達(dá)到威布爾定級(jí)的C級(jí)（七級(jí)，λ≤1×10-7/h）或D級(jí)（八級(jí)，λ≤1×10-8/h），浪涌電流采用條件C，每批都要100%進(jìn)行浪涌電流條件C和X射線檢查，電參數(shù)測(cè)量要求直流漏電流和等效串聯(lián)電阻的一致性不超過+3σ控制范圍，每批都要抽樣進(jìn)行DPA破壞性物理分析。

標(biāo)準(zhǔn)的變更為生產(chǎn)高可靠的國軍標(biāo)級(jí)、宇航級(jí)片式固體鉭電容器提供統(tǒng)一規(guī)范的同時(shí)，也給片式固體鉭電容器的研制提出了新的要求和挑戰(zhàn)，引入了新的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)關(guān)注點(diǎn)。如作為剔除內(nèi)部鍵合較差產(chǎn)品以及介質(zhì)氧化膜存在缺陷產(chǎn)品的有效手段，再流焊條件與浪涌電流條件的增加對(duì)片式固體鉭電容器的材料、加工工藝以及檢驗(yàn)條件都提出了新的要求[3-4]。高可靠宇航級(jí)的提出，更是從電容器的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、材料、加工質(zhì)量到檢驗(yàn)條件等多方面對(duì)片式固體鉭電容器的研制提出了新的挑戰(zhàn)。表1給出了基于標(biāo)準(zhǔn)變更的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)關(guān)注點(diǎn)。

表1 基于標(biāo)準(zhǔn)變更的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)關(guān)注點(diǎn)Tab.1 Quality risk based on standard alteration

2.2 基于標(biāo)準(zhǔn)變更的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)檢查表

為了確保高可靠片式固體鉭電容器研制項(xiàng)目的順利實(shí)施，需要對(duì)上述質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)關(guān)注點(diǎn)開展有效的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理，為片式固體鉭電容器研制單位的生產(chǎn)提供借鑒與指導(dǎo)。常用的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法有評(píng)審法、德爾菲法和風(fēng)險(xiǎn)檢查表(risk checklist)法等，其中風(fēng)險(xiǎn)檢查表法因其簡(jiǎn)單適用而在生產(chǎn)生活中得到廣泛應(yīng)用，已成為目前最通用的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)[5]。

風(fēng)險(xiǎn)檢查表法是通過將評(píng)估目標(biāo)中可能存在的各種風(fēng)險(xiǎn)隱患系統(tǒng)性地編制成表，用提問或打分等形式進(jìn)行檢查和診斷的一種風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，可以有效辨識(shí)研制項(xiàng)目各個(gè)階段的風(fēng)險(xiǎn)[6]。本文從片式固體鉭電容器的標(biāo)準(zhǔn)變更出發(fā)，重點(diǎn)分析基于標(biāo)準(zhǔn)變更的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)關(guān)注點(diǎn)（見表1），研究制定質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)檢查表（見表2），為研制單位的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理提供指導(dǎo)和借鑒。

表2 基于標(biāo)準(zhǔn)變更的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)檢查表Tab.2 Quality risk checklist based on standard alteration

質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)檢查表建立起來以后，在進(jìn)行片式鉭電容器研制項(xiàng)目策劃時(shí)，負(fù)責(zé)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)的人員就可以參考質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)檢查表，對(duì)照項(xiàng)目實(shí)際情況，逐項(xiàng)檢查，識(shí)別出基于標(biāo)準(zhǔn)變更的潛在風(fēng)險(xiǎn)，有針對(duì)性地采取風(fēng)險(xiǎn)緩解措施，將標(biāo)準(zhǔn)變更帶來的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)后果降到最低，保證片式鉭電容器研制項(xiàng)目的順利實(shí)施，有效保障產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性。

3 結(jié)束語

新發(fā)布的GJB2283A—2014《片式固體電解質(zhì)鉭固定電容器通用規(guī)范》在 GJB2283—95《有可靠性指標(biāo)的片式固體電解質(zhì)鉭電容器總規(guī)范》的基礎(chǔ)上，增加了再流焊條件、浪涌電流條件以及宇航級(jí)要求。標(biāo)準(zhǔn)的變更在為生產(chǎn)國軍標(biāo)級(jí)、宇航級(jí)片式固體鉭電容器提供統(tǒng)一規(guī)范的同時(shí)，也給片式固體鉭電容器的研制提出了新的要求和挑戰(zhàn)。為了更好地指導(dǎo)片式固體鉭電容器的研制，保障武器裝備的質(zhì)量與可靠性，本文從片式固體鉭電容器的標(biāo)準(zhǔn)變更出發(fā)，通過分析標(biāo)準(zhǔn)變更的重點(diǎn)及其風(fēng)險(xiǎn)關(guān)注點(diǎn)，研究制定質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)檢查表，為研制單位的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理，特別是前期項(xiàng)目策劃提供指導(dǎo)和借鑒。

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[3] 陳雙平. 不同條件下片式固體電解質(zhì)鉭電容器擊穿失效機(jī)理及耐壓性能研究 [D]. 西安: 西安電子科技大學(xué),2015.

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（編輯：曾革）

Quality risk management based on standard alteration of chip solid tantalum capacitor

ZHI Yue1,2, LIANG Yonghong2, WANG Zhizhe2
(1. School of Management, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, Jiangsu Province, China; 2. The Fifth Institute of Electronics of Ministry of Industry and Information Technology, Guangzhou 510610, China)

Compared with GJB2283—1995 General Specification for Chip Solid Electrolyte Tantalum Capacitors with Reliability Parameters, the test method and requirement under reflow welding and surge current conditions, and the assessment requirement of aerospace chip solid tantalum capacitors were added in the new standard GJB2283A—2014 General Specification for Chip Solid Electrolyte Fixed Tantalum Capacitors, which brought new requirement and challenge for quality risk management of chip solid tantalum capacitor manufacturing. A quality risk checklist was proposed by analyzing the key items of standard alteration of chip solid tantalum capacitor, which was instructive for the quality risk management of enterprises.

chip solid tantalum capacitors; standard alteration; quality risk management; risk checklist; general specification; aerospace

10.14106/j.cnki.1001-2028.2017.07.018

TM934.21

A

1001-2028（2017）07-0089-04

2017-04-07

支越

支越（1966－），男，江蘇鎮(zhèn)江人，高級(jí)工程師，博士研究生，主要從事電子元器件檢測(cè)與質(zhì)量管理，E-mail: zhiy@ceprei.org ；

梁永紅（1966—），男，湖南漣源人，高級(jí)工程師，主要從事電子元器件檢測(cè) ；

王之哲（1988－），男，浙江金華人，工程師，博士，研究方向?yàn)殡娮釉骷|(zhì)量管理 。

時(shí)間：2017-06-29 10:25

http://kns.cnki.net/kcms/detail/51.1241.TN.20170629.1025.018.html