一種魚雷DC/DC 電源模塊質(zhì)量比測模型及方法

郭如鵬 ,宋婉瀟 ,朱天鵬 ,朱俊琦 ,楊 冰

(1.中國船舶集團(tuán)有限公司 第705 研究所,陜西 西安,710077;2.西安西谷微電子有限責(zé)任公司,陜西 西安,710077)

0 引言

DC/DC 電源模塊是一種運(yùn)用功率半導(dǎo)體開關(guān)器件實現(xiàn)DC/DC 功率變換的開關(guān)電源,具有體積小、質(zhì)量輕、功率密度高、轉(zhuǎn)換效率高以及可靠性高等優(yōu)點[1],廣泛應(yīng)用于魚雷電路控制系統(tǒng)。DC/DC電源模塊一般由脈寬調(diào)制器(pulse width modulation,PWM)、光電耦合器、功率轉(zhuǎn)換部件和肖特基二極管等構(gòu)成。從組裝技術(shù)上講,DC/DC 電源模塊屬于相對復(fù)雜的多芯片組件(multi chip module,MCM),其可靠性和壽命等在產(chǎn)品應(yīng)用過程中受到廣泛關(guān)注[2-4]。魚雷作為一種水下智能尋的裝備,其使用的DC/DC 電源模塊不僅要考慮通常情況下的可靠性及壽命,而且要考慮狹小安裝空間對封裝形式帶來的嚴(yán)苛約束以及發(fā)動機(jī)工作時帶來高溫和振動等環(huán)境沖擊,更要考慮瞬態(tài)大負(fù)載加載帶來的電壓和電流調(diào)整率,以及負(fù)載階躍響應(yīng)等指標(biāo)的可達(dá)性和穩(wěn)定性[5]。目前研制DC/DC 電源模塊的器件廠家眾多,但能夠完全滿足魚雷特殊需求的廠家不多,且各個廠家由于材料選型、制造工藝和過程檢驗監(jiān)督等都不盡相同,導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量水平存在一定的差異。目前對于如何從不同廠家提供的產(chǎn)品中選出功能、性能和質(zhì)量等綜合水平優(yōu)良的DC/DC 電源模塊,還未見有相關(guān)的研究成果。

質(zhì)量比測模型特指一組由可測量或可考察的要素組成,可以用來比較不同廠家產(chǎn)品質(zhì)量的體系。文中立足于DC/DC 電源模塊的失效模式以及魚雷使用中出現(xiàn)的故障和可能引起失效的潛在關(guān)聯(lián)要素,提出一種質(zhì)量比測模型及方法,旨在為魚雷產(chǎn)品選用DC/DC 電源模塊提供系統(tǒng)解決方案,同時為魚雷電路可靠性分析和保障提供支撐。

1 DC/DC 電源模塊工作原理和失效模式

DC/DC 電源模塊的基本構(gòu)成如圖1 所示。其工作原理為: 輸入直流電壓Vin經(jīng)過輸入濾波,濾去輸入電壓中的紋波,再經(jīng)過功率轉(zhuǎn)換部分轉(zhuǎn)換成一種含有多種交流分量的電壓,該電壓經(jīng)過變壓器轉(zhuǎn)換為次級電壓,再經(jīng)過整流濾波部分轉(zhuǎn)換為所需的直流電壓。已得到的電壓經(jīng)過取樣比較部分的取樣并和參考電壓相比,得到的差值經(jīng)放大后傳送到PWM,控制功率轉(zhuǎn)換開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷,從而調(diào)整電壓的穩(wěn)定。輔助電源為PWM 提供工作電壓,從而實現(xiàn)將DC/DC 變換的功能。其中,功率轉(zhuǎn)換部分、變壓器以及整流濾波部分構(gòu)成電源模塊的主電路,是進(jìn)行電壓變換的主要部分,也是由多種元器件(如: 電阻、電容、電感、集成電路芯片以及分立三極管、二極管管芯)組成的混合集成電路。研究表明: 隨著電子技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用環(huán)境要求的提高,DC/DC 電源模塊進(jìn)一步朝著高密度、微型化和高效率的方向發(fā)展,其制造工藝日趨復(fù)雜,影響其可靠性的因素也隨之增多。經(jīng)統(tǒng)計分析[6],DC/DC 電源模塊的失效模式主要表現(xiàn)為電學(xué)參數(shù)漂移、開路和短路等(主要失效模式及機(jī)理見表1)。引起DC/DC 電源模塊失效的因素有多種,包括器件在工作條件下的可靠性水平[7]、電源設(shè)計及制造水平[7-8]等。魚雷DC/DC 電源模塊在使用中,其失效模式及機(jī)理符合表1 所列情況,在科研和使用過程中出現(xiàn)過的故障包括: 電容選型不當(dāng)導(dǎo)致瞬態(tài)帶載不足、內(nèi)部元器件間隙過小導(dǎo)致模塊擊穿、內(nèi)部限流值過小導(dǎo)致工作功率不穩(wěn)定、基板受力不均金氧半場效晶體管等表貼器件破裂導(dǎo)致模塊工作失效,以及焊接材料選擇不當(dāng)使輸出器件燒結(jié)面脫落導(dǎo)致失效等。

表1 DC/DC 電源模塊主要失效模式與機(jī)理Table 1 Main failure mode and mechanism of DC/DC power module

圖1 DC/DC 電源模塊構(gòu)成及原理圖Fig.1 Structure and principle of DC/DC power module

2 魚雷DC/DC 電源模塊質(zhì)量比測關(guān)注重點及比測模型

2.1 關(guān)注重點

根據(jù)失效統(tǒng)計分析以及使用經(jīng)驗,魚雷DC/DC電源模塊產(chǎn)品質(zhì)量比測應(yīng)該重點關(guān)注以下幾個方面。

1) 功能與性能

功能與性能是對DC/DC 電源模塊進(jìn)行比測的基礎(chǔ)內(nèi)容,主要側(cè)重于其外部特征、特殊環(huán)境適應(yīng)能力以及基本功能性能參數(shù)等方面。外部特征包括外形、尺寸和質(zhì)量等。由于魚雷產(chǎn)品空間布局和質(zhì)量控制要求較高,因此對其組成部分的結(jié)構(gòu)尺寸和自身質(zhì)量也有較高要求,同等功能實現(xiàn)情況下,體積小、質(zhì)量輕的DC/DC 電源模塊在魚雷結(jié)構(gòu)設(shè)計中優(yōu)先考慮。對特殊環(huán)境適應(yīng)能力進(jìn)行比測則是因為魚雷工作過程中會涉及高溫、振動、沖擊、濕熱和鹽霧等環(huán)境,環(huán)境適應(yīng)性是魚雷產(chǎn)品控制的重要特性之一,對于DC/DC 電源模塊應(yīng)根據(jù)需要確定典型工況對其適應(yīng)性進(jìn)行考查,選擇的項目一般包括高溫和振動等。功能性能參數(shù)直接體現(xiàn)出DC/DC 電源模塊各方面的工作狀態(tài)和工作表現(xiàn),對選定的基本功能性能參數(shù)進(jìn)行比測,能夠判斷出不同模塊產(chǎn)品在相關(guān)工作條件下的優(yōu)劣程度,基本功能性能參數(shù)一般指電性能參數(shù),包括靜態(tài)參數(shù)和動態(tài)參數(shù)。

2) 結(jié)構(gòu)與形成

結(jié)構(gòu)與形成能夠體現(xiàn)DC/DC 電源模塊的生產(chǎn)制造情況,主要側(cè)重于元器件和材料、結(jié)構(gòu)與布局,以及生產(chǎn)工藝等方面,這些方面也是DC/DC 電源模塊失效因素較為集中的方面。元器件和材料是DC/DC 電源模塊結(jié)構(gòu)中的重要組成部分,其中,元器件選用是否正確,篩選是否滿足要求,是否經(jīng)過降額,包括粘接、密封、電極、鍵合等材料在內(nèi)的材料的選擇是否規(guī)范,封裝管殼和引腳鍍層材料、結(jié)構(gòu)工藝是否符合要求等方面對模塊的可靠使用具有重要影響。DC/DC 電源模塊采用微電子技術(shù)和先進(jìn)的制造工藝,將裸露的開關(guān)電源專用集成電路芯片和微型電子元器件密集安裝在陶瓷基片上做成的厚膜混合集成電路,元器件布局的符合性、焊點布局的合理性以及電極結(jié)構(gòu)的符合性等是電源模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)予以關(guān)注的重點。生產(chǎn)工藝選擇的合理性以及工藝控制的符合性是DC/DC電源模塊固有可靠性的保障,生產(chǎn)工藝應(yīng)主要考察內(nèi)部焊接質(zhì)量、鍵合強(qiáng)度(適用時)、密封工藝以及粘接工藝等。

3) 設(shè)計開發(fā)過程

DC/DC 電源模塊的可靠性水平與設(shè)計開發(fā)水平有直接的強(qiáng)相關(guān)關(guān)系。設(shè)計開發(fā)重點關(guān)注的內(nèi)容包括: 電路選擇、安全性設(shè)計、熱設(shè)計、抗電磁干擾設(shè)計和“三防”設(shè)計等。

DC/DC 電源模塊控制功率變換的基本電路有多種且自有特點,電路的設(shè)計選型應(yīng)與具體應(yīng)用要求相適應(yīng)。另外,電路設(shè)計中的容差設(shè)計和降額設(shè)計情況對電源模塊的穩(wěn)定、安全運(yùn)行關(guān)系重大,相關(guān)設(shè)計應(yīng)遵循相應(yīng)的設(shè)計準(zhǔn)則,并考慮實際工作中的極端條件。熱設(shè)計方面,研究表明,器件的失效往往與其工作溫度密切相關(guān),器件的失效率隨溫度升高呈指數(shù)增長[9],DC/DC 電源模塊內(nèi)部元件一般在高溫、高壓及高電流下工作,在實際應(yīng)用過程中,發(fā)現(xiàn)電源模塊的熱退化現(xiàn)象嚴(yán)重,因此,在設(shè)計過程中應(yīng)進(jìn)行熱場及熱應(yīng)力分析,考慮熱分配、溫度正向反饋等問題,采取必要措施預(yù)防模塊過度生熱而影響其工作性能。抗電磁干擾方面,DC/DC 電源模塊設(shè)計時主要考慮抑制干擾源,可采用的技術(shù)包括: 濾波技術(shù)、布局與布線技術(shù)、屏蔽技術(shù)、接地技術(shù)和密封技術(shù)等,良好的設(shè)計能夠有效降低傳導(dǎo)干擾和輻射干擾的噪聲水平?！叭馈痹O(shè)計是指防潮、防鹽霧和防霉菌設(shè)計,通過材料選取、化學(xué)處理和密封等措施可提高電源模塊在高鹽、高濕等環(huán)境下工作的可靠性水平。

4) 質(zhì)量保證能力

對于所選取的DC/DC 電源模塊產(chǎn)品,其生產(chǎn)制造組織的質(zhì)量保證能力是重點考量的一個維度。一般情況下,建立了質(zhì)量管理體系,且質(zhì)量管理體系能夠保持有效運(yùn)行和持續(xù)改進(jìn)的組織,其產(chǎn)品質(zhì)量得到有效保證的可能性高。除此之外,組織規(guī)模、資源能力狀況、核心技術(shù)能力、協(xié)作配套管理以及售后服務(wù)保障等方面也是綜合構(gòu)成組織質(zhì)量保證能力的相關(guān)要素。

2.2 比測模型

綜合2.1 節(jié)梳理的關(guān)注重點,構(gòu)建的魚雷DC/DC 電源模塊質(zhì)量比測模型如圖2 所示。

圖2 魚雷DC/DC 電源模塊質(zhì)量比測模型Fig.2 Quality comparison model of DC/DC power module for torpedoes

3 比測方法

在電源模塊的比測中,設(shè)計開發(fā)過程和質(zhì)量保證能力部分可通過相關(guān)專業(yè)人員的考察或?qū)徍双@取信息,作出客觀評價;性能與功能、結(jié)構(gòu)與形成部分比測項目則需要通過專業(yè)、科學(xué)的方法開展。比測項目除考慮充分性外,還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和有效性。

3.1 外部特征

結(jié)構(gòu)尺寸及質(zhì)量測量屬于通常的物理特征測量,比測時選取合適的測量器具,并規(guī)范記錄結(jié)果即可。

3.2 特殊環(huán)境適應(yīng)

產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性一般通過極限評估的方式開展。魚雷DC/DC 電源模塊特殊環(huán)境適應(yīng)性的比測就是通過相關(guān)環(huán)境試驗方法測試、分析參與比測的產(chǎn)品在應(yīng)用中相關(guān)性能與規(guī)范之間要求的裕度和余量,通過試驗也可發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在設(shè)計、材料和工藝方面的潛在缺陷。魚雷DC/DC 電源模塊特殊環(huán)境適應(yīng)通?？疾斓捻椖恐饕歉邷睾驼駝?根據(jù)不同的魚雷產(chǎn)品及不同的使用環(huán)境可選擇的考察項目包括: 高過載、靜電放電(electrostatic discharge ESD)、機(jī)械沖擊、溫度沖擊、強(qiáng)加速穩(wěn)態(tài)濕熱試驗(highly accelerated stress test,HAST)、溫度極限、負(fù)載極限和電壓極限等。相關(guān)方法以及試驗參數(shù)的選取可參考GJB548B-2005[10]等標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 基本功能性能參數(shù)

通過對穩(wěn)定狀態(tài)下各項功能性能電參數(shù)(靜態(tài)參數(shù)和動態(tài)參數(shù))的測試,可對DC/DC 電源模塊在不同條件下工作情況進(jìn)行檢測和比對。參數(shù)選擇方面,除常規(guī)的性能參數(shù)外,應(yīng)重點選取檢測DC/DC電源模塊對魚雷產(chǎn)品本身的工作特點及電路系統(tǒng)適應(yīng)情況的參數(shù),如輸入電壓躍變時輸出響應(yīng)VVOR、輸入電壓躍變時的恢復(fù)時間TVOR、負(fù)載躍變時的輸出響應(yīng)VLOR、負(fù)載躍變時的恢復(fù)時間TLOR等。魚雷產(chǎn)品關(guān)注的DC/DC 電源模塊功能性能電參數(shù)見表2。根據(jù)需要,對比測器件的功能性能參數(shù)測試可在不同環(huán)境條件(常溫、低溫、高溫)下進(jìn)行。靜態(tài)參數(shù)測試時,由于線上阻抗或測試夾具接觸阻抗的存在,器件輸出負(fù)載電流越大,阻抗引起的電壓降越大,這在大電流負(fù)載時會引起較大的測量誤差,當(dāng)在較大負(fù)載電流時,需采用開爾文法測試輸出電壓。動態(tài)參數(shù)測試時,由于模塊的動態(tài)響應(yīng)參數(shù)受模塊外圍電路的影響較大,所以需對模塊外圍電路進(jìn)行規(guī)定,如輸入/輸出電容容量、類型等均需作詳細(xì)要求。對DC/DC 電源模塊進(jìn)行功能性能參數(shù)測試時可對測試所得數(shù)據(jù)進(jìn)行列表和作圖分析。

表2 魚雷產(chǎn)品關(guān)注的DC/DC 電源模塊功能性能電參數(shù)Table 2 Function,performance and electrical parameters of DC/DC power module for torpedo products

3.4 元器件和材料

3.4.1 元器件選用

通過內(nèi)部目檢核對模塊內(nèi)部使用元器件是否與產(chǎn)品制造方提供的元器件信息相符。重點對參與比測產(chǎn)品的脈寬調(diào)制核心硬IP 核、流片工藝以及脈寬調(diào)制器芯片要素進(jìn)行“偽、空、包”檢查。同時,統(tǒng)計參與比測產(chǎn)品內(nèi)部所有元器件的生產(chǎn)廠家性質(zhì)(境外、境內(nèi)),以統(tǒng)計國產(chǎn)器件占比。

3.4.2 粘接材料、密封材料、電極材料和鍵合材料檢查

通過內(nèi)部目檢、制樣鏡檢以及能譜分析的方式檢查材料的符合性: 檢查粘接材料成分是否與芯片和管殼匹配,焊接溫度是否在各零部件可接受的范圍內(nèi),是否與生產(chǎn)過程中其他工藝形成安全的溫度梯度;檢查密封材料成份是否為錫焊(采用錫焊密封會導(dǎo)致密封性能差);檢查電極材料中是否存在影響可靠性的材料;鍵合材料檢查主要著重于與電極材料的匹配性。

3.4.3 封裝管殼和引腳材料鍍層檢查

通過外部目檢分析、制樣鏡檢分析、鍍層厚度測量和能譜分析的方法,對封裝管殼的引腳材料和鍍層結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查。檢查鍍層材料和結(jié)構(gòu)工藝的符合性,是否存在鍍層起皮、脫落、缺失、厚度不滿足要求,以及使用禁限用的材料等不符合工藝要求的情況。通過檢查可發(fā)現(xiàn)焊料層疲勞引發(fā)的異常開路、焊料中的錫離子遷移引發(fā)錫須生長導(dǎo)致短路等情況。圖3 是在體式顯微鏡下檢查發(fā)現(xiàn)的引腳鍍層異常情況,引腳鍍層如果存在起皮、脫落形貌,或引腳部分區(qū)域存在錫鍍層缺失形貌,可能導(dǎo)致引腳焊接不良。圖4 為檢查中發(fā)現(xiàn)的錫須生長情況,焊球焊料中錫含量大于97%,錫為易升華的物質(zhì),因此易遷移引發(fā)錫須生長,錫須生長會導(dǎo)致短路。

圖3 鍍層異常Fig.3 Abnormal coating

圖4 錫須生長Fig.4 Growth of tin

3.5 結(jié)構(gòu)與布局

3.5.1 元件布局符合性

通過內(nèi)部目檢的方式檢查元件布局的符合性。因DC/DC 電源模塊是密集安裝的混合集成電路,元件與基板邊緣之間的間距、元件上的非絕緣部分與其他元件之間的最小間距、芯片安裝位置的符合性均應(yīng)滿足大于25 μm 的要求[10],以此杜絕元件之間電氣的互相影響,從而影響電性能。

3.5.2 焊點布局合理性

通過X 射線和內(nèi)部目檢的方式檢查焊點布局的合理性。焊點布局的合理性會影響元件之間間距以及鍵合引線弧度,從而影響DC/DC 電源模塊可靠性。焊點布局合理性檢查可發(fā)現(xiàn)元件之間因絕緣間距影響導(dǎo)致的短路風(fēng)險以及引線弧度過高或過分下垂導(dǎo)致的引線存在異常應(yīng)力或短路風(fēng)險。圖5 為檢查發(fā)現(xiàn)鍵合點布局不合理,導(dǎo)致鍵合引線形貌異常造成引線相碰的失效機(jī)理。圖6 為檢查發(fā)現(xiàn)引線形貌異常導(dǎo)致引線與芯片之間短路的情況。

圖5 鍵合點布局不合理Fig.5 Unreasonable layout of bonding points

圖6 引線形貌異常Fig.6 Abnormal lead shape

3.5.3 電極結(jié)構(gòu)符合性

通過制樣鏡檢和能譜分析的方式檢查電阻和電容等元件電極結(jié)構(gòu)的符合性,以發(fā)現(xiàn)因電極結(jié)構(gòu)、電極與陶瓷基片結(jié)合差等原因而導(dǎo)致的外電極脫落的失效情況。圖7 中,外電極為2 層結(jié)構(gòu),外層為鍍層為鉛錫焊料,內(nèi)電極為銀,2 層電極結(jié)構(gòu)導(dǎo)致焊接過程中錫吃銀現(xiàn)象,從而進(jìn)一步導(dǎo)致外電極脫落。圖8為對批失效樣品進(jìn)行制樣檢查發(fā)現(xiàn)外電極與芯組之間存在縫隙,該縫隙導(dǎo)致電極與芯組之間結(jié)合力差,易造成電極脫落。

圖7 兩層電極結(jié)構(gòu)異常Fig.7 Abnormal structure of two-layer electrode

圖8 外電極與芯組之間存在的縫隙Fig.8 A gap between external electrode and chipset

3.6 生產(chǎn)工藝

3.6.1 內(nèi)部焊接質(zhì)量

通過內(nèi)部目檢、X 射線檢查和制樣鏡檢對DC/DC電源模塊元器件焊接質(zhì)量進(jìn)行檢查。內(nèi)部目檢主要檢查焊點的潤濕角和焊點表面顏色,如果焊料潤濕焊盤(引腳)的潤濕角大于90°,則說明焊盤(引腳)可能有可焊性不良導(dǎo)致焊點開路情況;X 光透視系統(tǒng)利用不同材料厚度和密度對X 光的吸收或透過率不同的原理來成像,可用來檢查焊點和通孔內(nèi)部的缺陷以及高密度封裝的器件焊點的定位,同時還可用來檢查印制電路板(printed circuit board,PCB)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)缺陷等[11];通過金相切片分析觀察獲得焊點剖面的金相結(jié)構(gòu)過程,可以得到反映焊點質(zhì)量的微觀結(jié)構(gòu)信息。焊接質(zhì)量不止是局限于焊接后的檢查,也可對DC/DC 電源模塊經(jīng)老化試驗后再進(jìn)行焊接質(zhì)量檢查,目的在于發(fā)現(xiàn)焊點經(jīng)老化試驗后出現(xiàn)焊料層老化現(xiàn)象。圖9 為檢查中發(fā)現(xiàn)電容焊點處出現(xiàn)“扇形”裂紋,裂紋沿表面呈30°方向向內(nèi)傾斜擴(kuò)展。圖10 為檢查中發(fā)現(xiàn)電容焊料層出現(xiàn)不潤濕情況,導(dǎo)致焊點開路。

圖9 電容焊點處扇形裂紋Fig.9 Fan-shape crack at capacitor solder joint

圖10 電容焊料層出現(xiàn)不潤濕情況Fig.10 Non-wetting of capacitor solder layer

3.6.2 鍵合工藝

通過X 射線檢查、內(nèi)部目檢和鍵合強(qiáng)度試驗檢查內(nèi)引線的鍵合強(qiáng)度是否符合文件要求。通過給引線-芯片鍵合、引線-基板鍵合或內(nèi)引線-封裝引線鍵合的鍵合點、引線或外引線上施加規(guī)定應(yīng)力,以此來發(fā)現(xiàn)因鍵合引線強(qiáng)度不夠而導(dǎo)致的鍵合點開裂或虛接等失效現(xiàn)象。圖11 為鍵合強(qiáng)度試驗后通過X 射線Z 方向投影觀察到的球形鍵與芯片之間存在縫隙,內(nèi)鍵合點與鍵合區(qū)存在虛接現(xiàn)象,導(dǎo)致IC 芯片開路。

圖11 內(nèi)鍵合點與鍵合區(qū)存在的虛接現(xiàn)象Fig.11 Virtual connection between internal bonding point and bonding area

3.6.3 粘接工藝

通過X 射線檢查、聲學(xué)掃描顯微鏡檢查、內(nèi)部目檢以及剪切強(qiáng)度試驗檢查芯片或表面安裝的無源器件在基板上的安裝工藝步驟的完整性。通過測量對芯片與元器件施力的大小,觀察在該力作用下產(chǎn)生的失效類型以及殘留的附著材料來具體判定。該方法不僅適用于芯片以及無源器件,對于組件類的半導(dǎo)體器件焊點同樣適用。圖12為X 射線中檢查發(fā)現(xiàn)Z 方向觀察到芯片與基板之間存在虛接。

圖12 芯片與基板之間存在的虛接現(xiàn)象Fig.12 Virtual connection between chip and substrate

3.6.4 密封工藝

通過外部目檢、X 射線檢查、密封(適用)、內(nèi)部氣體成份分析和能譜分析檢查DC/DC 模塊的密封工藝。密封工藝的檢查主要考查封裝結(jié)構(gòu)是否能夠起到保護(hù)和電氣隔離的作用。主要從以下幾點著手檢查密封工藝: 密封方式(如儲能焊、平行縫焊、熔封)是否與管殼結(jié)構(gòu)匹配;檢查工藝實現(xiàn)是否良好,能否達(dá)到密封效果;密封界面抗環(huán)境能力如何。

4 比測結(jié)果判定

魚雷DC/DC 電源模塊比測涉及4 個方面的多項內(nèi)容,比測過程實質(zhì)上是對多個同類型電源模塊產(chǎn)品選定的項目內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)比較、綜合選優(yōu)的過程。首先應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的基本應(yīng)用需求及關(guān)注重點確定各比測項目及內(nèi)容的權(quán)重,構(gòu)建起符合實際需求且能被各方接受和認(rèn)可的評判準(zhǔn)則,然后結(jié)合各項目和內(nèi)容的實際比測結(jié)果,經(jīng)過加權(quán)計算,得出比測產(chǎn)品最終的量化比測結(jié)果。

4.1 指標(biāo)權(quán)重確定

構(gòu)建DC/DC 電源模塊質(zhì)量比測模型指標(biāo)體系后,采用層次分析法確定各層級指標(biāo)權(quán)重。首先利用“1-9 標(biāo)度法”對各層級指標(biāo)之間的相對重要度進(jìn)行評判賦值[12],形成判斷矩陣,再利用專業(yè)統(tǒng)計服務(wù)科學(xué)平臺(scientific platform serving for statistics professional,SPSSPRO)數(shù)據(jù)分析工具對判斷矩陣進(jìn)行計算,最終得出各層級指標(biāo)權(quán)重,其中第1 層指標(biāo)權(quán)重表示為第2 層指標(biāo)權(quán)重表示為第3 層指標(biāo)權(quán)重表示為(其中i=1,2,3,···,l;j=1,2,3,···,m;k=1,2,3,···,n)。

基于魚雷產(chǎn)品空間布局、質(zhì)量控制要求以及特殊工作環(huán)境等要素,綜合考慮其特性對DC/DC電源模塊的質(zhì)量要求,通過行業(yè)專家對魚雷DC/DC電源模塊各層級指標(biāo)的重要度進(jìn)行評判賦值,運(yùn)用層次分析法計算得出魚雷DC/DC 電源模塊質(zhì)量比測模型各層級指標(biāo)權(quán)重,具體如表3 所示。

表3 魚雷DC/DC 電源模塊質(zhì)量比測模型各層級指標(biāo)權(quán)重Table 3 Weight of indicators at each level of quality comparison model of DC/DC power module for torpedoes

4.2 評級建立

將魚雷DC/DC 電源模塊質(zhì)量最終評級設(shè)為優(yōu)秀、良好、中等和差4 個等級,具體如表4 所示。

表4 評級建立Table 4 Establishment of evaluation grade

4.3 比測結(jié)果計算

1) 基于表4 的評級標(biāo)準(zhǔn),運(yùn)用專家打分法對3 級指標(biāo)及“設(shè)計開發(fā)過程考察”“質(zhì)量保證能力考察”2 個1 級指標(biāo)進(jìn)行打分,得到3 級指標(biāo)評分xijk(i=1,2,3,···,l;j=1,2,3,···,m;k=1,2,3,···,n)以及“設(shè)計開發(fā)過程考察”和“質(zhì)量保證能力考察”得分x3和x4。

2) 通過3 級指標(biāo)得分xijk計算2 級指標(biāo)得分為

3) 由2 級指標(biāo)得分xij計算1 級指標(biāo)得分為

4) 魚雷DC/DC 電源模塊質(zhì)量比測總評分為

5) 根據(jù)總評分R,得出魚雷DC/DC 電源模塊質(zhì)量比測評價結(jié)果。

5 結(jié)束語

文中對影響魚雷DC/DC 電源模塊質(zhì)量及可靠性的主要因素進(jìn)行了分析,建立了考察功能與性能、結(jié)構(gòu)與形成、設(shè)計開發(fā)過程以及質(zhì)量保證能力等4 個維度的質(zhì)量比測通用模型,同時,對相關(guān)維度中要素的測量方法及權(quán)重開展了研究,研究成果可為魚雷產(chǎn)品選用高質(zhì)量和高可靠性水平的DC/DC電源模塊建立準(zhǔn)則和依據(jù),對魚雷DC/DC 電源模塊質(zhì)量保證由事后分析轉(zhuǎn)到事前預(yù)防提供了理論參考。文中建立的電源模塊質(zhì)量比測模型具有一定的通用性,根據(jù)不同的使用要求和環(huán)境,確定各維度中影響質(zhì)量和可靠性的要素及其權(quán)重,可以對不同的電源模塊開展質(zhì)量比測工作。