淺談航天電子產(chǎn)品中電子元器件的質(zhì)量控制分析

魏兵團(tuán) 陳睿 姚艷榮

摘要：目前，電子通用元器件安全可靠性的不斷提升在我國(guó)航天企業(yè)電子通用元器件應(yīng)用領(lǐng)域中已經(jīng)是最關(guān)鍵的，同時(shí)也是最重要的。因此，加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量安全控制保障工作，增強(qiáng)其自身安全可靠性，強(qiáng)化電子元器件產(chǎn)品質(zhì)量控制是我國(guó)航天裝備企業(yè)，尤其是整機(jī)技術(shù)用戶更加密切關(guān)注的重要內(nèi)容。所以，在航天電子產(chǎn)品質(zhì)量控制體系中，應(yīng)該將電子元器件的安全性、可靠性和穩(wěn)定性作為質(zhì)量控制的核心內(nèi)容，必須在實(shí)踐中予以重點(diǎn)關(guān)注。

關(guān)鍵詞：航天;電子元器件;質(zhì)量;控制

伴隨當(dāng)前我國(guó)航天載人工程及研制逐步向智能化、電子化的方向發(fā)展，電子元器件的作用也越來(lái)越突出，中國(guó)航天六十余年的發(fā)展歷程中，電子元器件的質(zhì)量控制及可靠性問(wèn)題備受關(guān)注。多年來(lái)，作為航天復(fù)雜龐大系統(tǒng)的基礎(chǔ)之一，元器件依然是質(zhì)量控制保證工作的重點(diǎn)，其特征是用戶牽引、問(wèn)題導(dǎo)向、統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。本文重點(diǎn)分析和研究在航天產(chǎn)品中電子元器件特殊性及質(zhì)量控制。

一、強(qiáng)電子元器件的可靠性的重要意義

通過(guò)大量電子整機(jī)故障統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)電子元器件無(wú)法工作是造成整機(jī)出現(xiàn)故障的重要原因。美國(guó)惠普公司曾經(jīng)分析整機(jī)在保用過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題的主要原因，其中，3/4是由元器件故障產(chǎn)生的。法國(guó)阿里安火箭在8次發(fā)射失敗當(dāng)中，元器件故障導(dǎo)致了其中7次發(fā)射失敗。如果，某個(gè)設(shè)備當(dāng)中的元器件有15，000個(gè)，為了保證系統(tǒng)的可靠性達(dá)到95%，需要保證每個(gè)元器件的可靠度達(dá)到99.99987%，所以在應(yīng)用科學(xué)技術(shù)、衛(wèi)星運(yùn)載火箭和導(dǎo)彈武器為基礎(chǔ)的航天領(lǐng)域發(fā)展過(guò)程中，元器件的質(zhì)量穩(wěn)定性具有非常重要的作用。戰(zhàn)略導(dǎo)彈以及運(yùn)載火箭等的控制系統(tǒng)、遙測(cè)系統(tǒng)、地面設(shè)備等都需要成千上萬(wàn)的電子元器件穩(wěn)定地工作，這些元器件對(duì)航天器在工作過(guò)程中的可靠性和質(zhì)量有著直接影響，因此加強(qiáng)電子元器件的質(zhì)量控制及可靠性逐步成為航天工作者需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

二、航天電子產(chǎn)品對(duì)電子元器件的特殊要求

1.非常高的質(zhì)量可靠性

在航天電子產(chǎn)品測(cè)試中分析發(fā)現(xiàn)，電子元器件在不同的環(huán)境中的適應(yīng)能力各不相同。如果在實(shí)驗(yàn)室中出現(xiàn)故障的概率為1%，那么，在飛機(jī)飛行中可能出現(xiàn)故障的概率為6.5%，在火箭飛行中的故障發(fā)生率會(huì)高達(dá)80%。電子元器件所在的環(huán)境條件不同，出現(xiàn)失效的情況也不同。不同的工作壽命所對(duì)應(yīng)的器件失效控制也不同，如短期工作壽命要控制在100非特，中期工作壽命要控制在10非特，長(zhǎng)期工作壽命控制在1非特，因此，航天電子產(chǎn)品要求電子元器件具有非常高的可靠性。

2.品多量大更新快

隨著航天科技的迅猛發(fā)展，衛(wèi)星導(dǎo)彈系統(tǒng)頻繁更新升級(jí)，所配套的電子元器件也需要更新?lián)Q代。為了保證航天電子設(shè)備的安全性、穩(wěn)定性、可靠性，就必須確保電子元器件具有豐富多樣的品種、大批量的生產(chǎn)數(shù)量、很快的更新速度。從導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星、載人飛船等航天設(shè)備來(lái)看，所需要的電子元器件品種及數(shù)量都是非常多。從一般載人火箭來(lái)看，每發(fā)火箭大概有2-3萬(wàn)只電子元器件，每顆衛(wèi)星需要2-6萬(wàn)只電子元器件，而載人航天工程則需要多達(dá)12萬(wàn)只電子元器件。

三、電子元器件內(nèi)在質(zhì)量評(píng)價(jià)

在對(duì)電子元器件和其產(chǎn)品進(jìn)行的應(yīng)用品質(zhì)的評(píng)估時(shí)，元器件制造商所要提供的必不可少的幾個(gè)數(shù)據(jù)如下。（1）針對(duì)企業(yè)技術(shù)管理水平的評(píng)估。換言之，是針對(duì)其核心技術(shù)的核心工藝所進(jìn)行的全面評(píng)估，用于核驗(yàn)具體制造過(guò)程中的技術(shù)水平，從而保障實(shí)際技術(shù)水平可以制造出擁有足夠的可靠性、高品質(zhì)的電子元器件。除此之外，要保證制造過(guò)程中的關(guān)鍵工藝質(zhì)量不合格品率不得得大于3.4ppm（百萬(wàn)分之一企業(yè)平均技術(shù)品質(zhì)達(dá)標(biāo)水平），核心技術(shù)工序的技術(shù)工序制造水平達(dá)標(biāo)率要高于1.5，它就是現(xiàn)階段大范圍使用的企業(yè)評(píng)估工藝標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)衡量指標(biāo)。（2）對(duì)工藝的受控狀態(tài)予以監(jiān)控，并對(duì)受控工藝狀態(tài)的信息予以整合和分析。在平時(shí)管理設(shè)備和監(jiān)督生產(chǎn)的時(shí)候，堅(jiān)持秉承高水平的設(shè)備狀態(tài)和生產(chǎn)狀態(tài)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)來(lái)說(shuō)是十分有必要的，除此之外，還要保證對(duì)生產(chǎn)線的設(shè)備技術(shù)具有很高的管理能力。（3）理當(dāng)在各類元器件制造完成出廠時(shí)對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)，要使得平均產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到合格才可以。大力管控每一個(gè)產(chǎn)品的不合格率，為了充分表明每一個(gè)產(chǎn)品的平均合格率和平均廢品率在質(zhì)量合格水平當(dāng)中已保持在較低的值。

四、航天電子元器件質(zhì)量控制

1.推行可靠性設(shè)計(jì)和降額設(shè)計(jì)

需要對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)范和要求進(jìn)行制定并加強(qiáng)推廣，展開(kāi)可靠性設(shè)計(jì)，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中進(jìn)一步控制元器件的使用，保證效率，讓元器件在使用的過(guò)程中承受的應(yīng)力低于其額定值，這樣可以保證使用過(guò)程中各個(gè)元器件的可靠性。需要放到對(duì)每個(gè)元器件所承受的應(yīng)力。

2.對(duì)于電子元件的選擇，一定需依據(jù)與產(chǎn)品的可靠性及耐用性

必須得遵循產(chǎn)品二次遴選的原則和方案，必須滿足其應(yīng)力限定的范圍。二次遴選應(yīng)當(dāng)遵循的原則：（1）為了盡可能大的、精準(zhǔn)地排除失效模式的可能性，對(duì)于每一種電子電路元器件都應(yīng)當(dāng)完完全全地落實(shí)性能遴選制度。（2）對(duì)電子元器件予以遴選的時(shí)候要有針對(duì)性有選擇性的進(jìn)行，杜絕盲目。（3）充分發(fā)揮另外一些遴選精度高的形式來(lái)實(shí)施遴選并予以采集，從而規(guī)避由于管控方法的問(wèn)題而出現(xiàn)的遴選精準(zhǔn)度不高的現(xiàn)象，從而對(duì)元器件的質(zhì)量予以把控。（4）確?？梢酝晖耆匕芽孛恳粋€(gè)電子元器件所具備的失效率（PDA）。因?yàn)槎五噙x的進(jìn)行，其遴選結(jié)果也會(huì)表現(xiàn)出一些其他方面的局限性。（5）二次遴選所得的元器件其本身屬性無(wú)法憑借其技術(shù)獲得提升。

3. 加強(qiáng)統(tǒng)一管理

由于航天系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)電子元器件進(jìn)行統(tǒng)一選用、采購(gòu)、測(cè)試、驗(yàn)收等，讓分散的電子元器件組成相應(yīng)的子系統(tǒng)，便于統(tǒng)一管理。在統(tǒng)一管理模式下，能夠極大地整合、優(yōu)化、配置各種資源，從而更加有利于加強(qiáng)電子元器件的質(zhì)量控制。（1）堅(jiān)持科學(xué)選用要實(shí)現(xiàn)對(duì)電子元器件的統(tǒng)一管理，首先就是要做到統(tǒng)一選用。在實(shí)踐操作中，根據(jù)不用的使用環(huán)境，結(jié)合所需要的種類、規(guī)格等實(shí)際情況，進(jìn)行全面統(tǒng)籌安排，堅(jiān)持優(yōu)中選優(yōu)確定最終的供應(yīng)商。在統(tǒng)一選用時(shí)，應(yīng)該對(duì)電子元器件進(jìn)行統(tǒng)一編制名錄，按照型號(hào)特點(diǎn)從使用性能、安全性、可靠性、使用壽命等方面考慮，確定電子元器件的相關(guān)品種、質(zhì)量及規(guī)格。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，既要充分考慮降額使用的要求，確保電子元器件的可靠性，讓其順利完成使命，在航天電子產(chǎn)品中發(fā)揮出積極作用。（2）堅(jiān)持統(tǒng)一采購(gòu)按照統(tǒng)一管理的要求，應(yīng)該對(duì)電子元器件進(jìn)行統(tǒng)一采購(gòu)。采購(gòu)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)電子整體設(shè)備的實(shí)際需要，結(jié)合不同環(huán)境的具體需求，對(duì)所需的電子元器件列出采購(gòu)清單，由相關(guān)部門進(jìn)行統(tǒng)一集中采購(gòu)，嚴(yán)格采購(gòu)審批手續(xù)，這樣既能夠保障電子元器件的采購(gòu)質(zhì)量，又能夠降低采購(gòu)成本。（3）監(jiān)制驗(yàn)收一體化對(duì)于統(tǒng)一制定生產(chǎn)的電子元器件，對(duì)其生產(chǎn)制造過(guò)程應(yīng)該進(jìn)行嚴(yán)格地監(jiān)制，確保電子元器件質(zhì)量符合航天電子產(chǎn)品的要求。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)該按照航天電子產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)電子元器件進(jìn)行驗(yàn)收，對(duì)于不符合要求的，一律予以剔除。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電子元器件是航天電子產(chǎn)品的重要組成部分。電子元器件質(zhì)量控制直接影響著航天電子產(chǎn)品質(zhì)量及運(yùn)行效果。此外還可以對(duì)航天電子元器件予以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整管控，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的質(zhì)量管理層面有著一定的指導(dǎo)效果，與此同時(shí)，它可以最大程度地實(shí)現(xiàn)航天電子元器件的制造質(zhì)量，從而最大限度地保證航天產(chǎn)品的質(zhì)量的可靠性。

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