航空電子產(chǎn)品電子裝聯(lián)外協(xié)特殊過(guò)程的確認(rèn)與分析

摘要：航空電子產(chǎn)品具有多品種、小批量、工藝復(fù)雜的生產(chǎn)特點(diǎn)，為解決產(chǎn)品交付壓力，亟須引入外協(xié)單位協(xié)助生產(chǎn)。然而外協(xié)單位在電子裝聯(lián)過(guò)程中質(zhì)量問(wèn)題不斷出現(xiàn)，存在產(chǎn)品發(fā)生故障導(dǎo)致最終難以按時(shí)交付的隱患。文章從多維度對(duì)外協(xié)單位電子裝聯(lián)的特殊過(guò)程進(jìn)行要求和確認(rèn)，為航空武器裝備生產(chǎn)企業(yè)審核外協(xié)單位電子裝聯(lián)水平和提高航空電子產(chǎn)品質(zhì)量提供參考。

關(guān)鍵詞：航空電子產(chǎn)品；外協(xié)單位；電子裝聯(lián)；特殊過(guò)程

中圖分類(lèi)號(hào)：TN605 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2024）31-0116-03

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

0 引言

電子裝聯(lián)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“電裝”）是航空電子產(chǎn)品制造的重要環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)裝備小型化、輕量化、多功能化和高可靠性的重要基礎(chǔ)。隨著航空工業(yè)的快速發(fā)展，引入外協(xié)單位協(xié)助生產(chǎn)，可降低企業(yè)的交付壓力，按時(shí)完成生產(chǎn)制造任務(wù)及科研項(xiàng)目[1]。

然而，外協(xié)單位的電裝生產(chǎn)質(zhì)量問(wèn)題不斷發(fā)生。究其原因，一方面，電裝屬于特殊過(guò)程，產(chǎn)品的焊接質(zhì)量與可靠性不易或不能通過(guò)后續(xù)的檢驗(yàn)和試驗(yàn)得到充分驗(yàn)證，只能通過(guò)金相切片、拉脫及剪切測(cè)試等破壞性手段來(lái)測(cè)試焊點(diǎn)的強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)。另一方面，外協(xié)單位電裝的水平參差不齊，焊接質(zhì)量無(wú)法得到有效保證。

論文從電裝的特殊過(guò)程入手，研究切實(shí)有效電裝特殊過(guò)程的評(píng)價(jià)方法。通過(guò)對(duì)電裝的特殊過(guò)程進(jìn)行確認(rèn)與分析，為航空武器裝備生產(chǎn)企業(yè)審核外協(xié)單位電裝生產(chǎn)特殊過(guò)程提供參考，對(duì)于提高航空電子產(chǎn)品質(zhì)量具有一定意義。

1 特殊過(guò)程確認(rèn)

1.1特殊過(guò)程定義

GJB 1405A《裝備生產(chǎn)術(shù)語(yǔ)》指出“特殊過(guò)程”的定義為：直觀不易發(fā)現(xiàn)、不易測(cè)量或不能經(jīng)濟(jì)地測(cè)量的產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量特性的形成過(guò)程。注：特殊過(guò)程亦稱(chēng)特種工藝，通常包括光學(xué)、電子、生物等過(guò)程。在機(jī)械加工中，焊接、鑄造、熱處理均屬于特殊過(guò)程[2-3]。電裝特殊過(guò)程主要包括手工焊接、波峰焊接和回流焊接。根據(jù)電裝特殊過(guò)程的工藝特點(diǎn)，結(jié)合“ 人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)”等6個(gè)因素（5M1E），利用魚(yú)刺圖對(duì)電裝特殊過(guò)程進(jìn)行分析，如圖1所示。

1.2 人員確認(rèn)

人員確認(rèn)主要是參與特殊過(guò)程的操作人員、檢驗(yàn)人員及工藝人員確認(rèn)。操作人員應(yīng)通過(guò)掌握設(shè)備的操作方法及保養(yǎng)規(guī)范，具備獨(dú)立操作設(shè)備的能力。檢驗(yàn)人員應(yīng)熟悉產(chǎn)品電裝的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，如IPC-A-610 《電子組件的可接受性》和企業(yè)制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，能識(shí)別電子裝聯(lián)過(guò)程中的焊接缺陷，如虛焊、橋接、拉尖、堆焊等。工藝人員應(yīng)熟悉電裝的焊接原理，了解元器件的焊接屬性，能編寫(xiě)詳細(xì)、完整的焊接工文件并解決電裝生產(chǎn)的問(wèn)題[4-5]。

外協(xié)單位的人員還應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：1）上崗證應(yīng)在特殊過(guò)程的有效期內(nèi)；2）參與相應(yīng)崗位專(zhuān)業(yè)技術(shù)的培訓(xùn)及驗(yàn)證記錄，包括理論知識(shí)培訓(xùn)及實(shí)操培訓(xùn)，培訓(xùn)和驗(yàn)證應(yīng)覆蓋該工種人員的工作范圍；3）應(yīng)對(duì)人員進(jìn)行監(jiān)督，定期確認(rèn)作業(yè)人員的上崗資質(zhì)；4）如在特殊過(guò)程中有新增人員，應(yīng)更新人員清單，實(shí)現(xiàn)對(duì)人員的管控。

1.3 設(shè)備確認(rèn)

設(shè)備確認(rèn)包括加工設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備及輔助設(shè)備的確認(rèn)，所有設(shè)備的技術(shù)參數(shù)和性能應(yīng)滿(mǎn)足電裝生產(chǎn)需求，主要包括：1）特殊過(guò)程使用的設(shè)備及工具的型號(hào)、精度等應(yīng)符合相關(guān)文件的要求；2）參與特殊過(guò)程的設(shè)備完成驗(yàn)收，設(shè)備合格且配備“合格證”標(biāo)牌；3）特殊過(guò)程中使用的計(jì)量?jī)x器儀表應(yīng)定期檢定及校準(zhǔn)；4）特殊過(guò)程中使用的設(shè)備應(yīng)定期維護(hù)保養(yǎng)，確保設(shè)備持續(xù)滿(mǎn)足生產(chǎn)的技術(shù)要求。

根據(jù)電裝特殊過(guò)程的特點(diǎn)，外協(xié)單位應(yīng)配備完成電裝特殊過(guò)程全流程的設(shè)備，提供設(shè)備名稱(chēng)、設(shè)備型號(hào)、生產(chǎn)廠(chǎng)家及性能參數(shù)等信息，確保外協(xié)單位具備完成該特殊過(guò)程的設(shè)備基礎(chǔ)，設(shè)備清單應(yīng)包括但不僅限于表1中所列內(nèi)容。

1.4 材料確認(rèn)

材料確認(rèn)包括原材料和輔助材料確認(rèn)。材料在使用前應(yīng)確認(rèn)供應(yīng)商、生產(chǎn)日期、有效期及合格證等信息，對(duì)于有檢驗(yàn)周期的原材料，應(yīng)按照文件規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)/試驗(yàn)，使材料的性能滿(mǎn)足使用要求。入廠(chǎng)的原材料應(yīng)按照相關(guān)要求進(jìn)行貯存和記錄。

電裝特殊過(guò)程的原材料及輔助材料主要有焊錫絲、焊錫膏、助焊劑及清洗溶劑等，外協(xié)單位應(yīng)提供原材料合格證、供應(yīng)商、生產(chǎn)廠(chǎng)家及入庫(kù)檢驗(yàn)記錄等資料，確保原材料經(jīng)過(guò)確認(rèn)，質(zhì)量滿(mǎn)足特殊過(guò)程的要求且在特殊過(guò)程的有效期內(nèi)。

1.5 工藝方法確認(rèn)

1.5.1元器件及印制板確認(rèn)

電裝焊接器件的封裝類(lèi)型主要包括DIP封裝、SMD 封裝、BGA封裝和CSP封裝[6]等。因焊接工藝的不同，故需要選擇相應(yīng)的元器件，使所選器件覆蓋焊接工藝可焊種類(lèi)及企業(yè)要求，常用焊接器件種類(lèi)如表2所示。

除元器件選擇外，外協(xié)單位還應(yīng)根據(jù)企業(yè)需求選擇印制板，一般可根據(jù)1.6～2.0mm，2.0～2.5mm和3.0～ 4.0mm等厚度范圍進(jìn)行選取，使印制板的厚度及尺寸能代表企業(yè)典型產(chǎn)品且印制板的焊盤(pán)設(shè)計(jì)滿(mǎn)足器件的焊接要求。

1.5.2工藝確認(rèn)

電裝工藝主要包含元器件和印制板預(yù)處理、元器件安裝、焊接以及檢測(cè)等工序，外協(xié)單位應(yīng)根據(jù)焊接工藝和器件類(lèi)型及特性編制工藝文件，工藝文件應(yīng)可用、完整、清晰，具有可操作性，經(jīng)過(guò)批準(zhǔn)，現(xiàn)行有效。各工序應(yīng)有對(duì)應(yīng)編號(hào)的作業(yè)文件，使相關(guān)人員能?chē)?yán)格按照作業(yè)要求操作。各工序過(guò)程應(yīng)形成記錄，保證電裝準(zhǔn)備、生產(chǎn)及檢驗(yàn)工序、選用的工具及設(shè)備及工藝參數(shù)等信息均可追溯，實(shí)現(xiàn)對(duì)特殊過(guò)程的過(guò)程控制[7]。

1.6 環(huán)境確認(rèn)

特殊過(guò)程作業(yè)過(guò)程中，應(yīng)保證現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境符合相關(guān)作業(yè)文件要求，同時(shí)還需要對(duì)相應(yīng)指標(biāo)定期進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄。環(huán)境條件經(jīng)實(shí)際測(cè)量符合要求時(shí)，方可進(jìn)行特殊過(guò)程作業(yè)。

1.6.1 溫濕度確認(rèn)

電裝特殊過(guò)程的環(huán)境應(yīng)滿(mǎn)足溫度18～30℃，濕度（RH）：40％～70％的要求，實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)并定期記錄，超過(guò)閾值時(shí)應(yīng)自動(dòng)報(bào)警。

1.6.2光潔度、潔凈度確認(rèn)

作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)地應(yīng)保持潔凈并且按照相關(guān)要求管控。焊接作業(yè)區(qū)域及目檢區(qū)域的亮度要求大于1000Lux，其他區(qū)域不做限定，如企業(yè)有特殊要求時(shí)按照特殊要求執(zhí)行。

1.6.3 防靜電確認(rèn)

作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)進(jìn)行周期性防靜電測(cè)試，包括防靜電腕帶、工作鞋、防靜電臺(tái)墊、貨架、工作臺(tái)、靜電接地點(diǎn)等，確認(rèn)作業(yè)環(huán)境接地良好，無(wú)松動(dòng)、脫落，導(dǎo)線(xiàn)破損等。測(cè)試結(jié)果應(yīng)符合GJB 3007A《防靜電工作區(qū)技術(shù)要求》[8]。

1.7 檢測(cè)結(jié)果確認(rèn)

電裝特殊過(guò)程檢測(cè)包括外觀檢測(cè)、X-ray檢測(cè)、金相切片檢測(cè)。特殊過(guò)程完成后，外協(xié)單位應(yīng)提供產(chǎn)品檢驗(yàn)合格證、X-ray檢測(cè)報(bào)告以及金相切片檢測(cè)報(bào)告，檢測(cè)項(xiàng)目及結(jié)果應(yīng)滿(mǎn)足企業(yè)相關(guān)要求。

1.7.1 外觀檢測(cè)

應(yīng)對(duì)元器件的焊點(diǎn)進(jìn)行100％目檢，目檢可采用放大鏡或顯微鏡進(jìn)行輔助檢驗(yàn)。如引腳潤(rùn)濕良好，引腳無(wú)焊接橋連、虛焊等現(xiàn)象，焊點(diǎn)質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)IPC- A-610《電子組件的可接受性》Class3或外協(xié)單位與生產(chǎn)單位約定軍品級(jí)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，則可判定試驗(yàn)件外觀合格。

1.7.2 X-Ray 檢測(cè)

對(duì)特殊過(guò)程中BGA、QFP、LCC等表貼器件及通孔器件應(yīng)進(jìn)行X-ray檢測(cè)，焊點(diǎn)質(zhì)量應(yīng)符合IPC-A-610 《電子組件的可接受性》Class3 相關(guān)要求，一般要求如下：

1）空洞：X光圖像內(nèi)焊球的孔洞面積≥焊球面積的25％為不合格；

2）橋連：X光圖像可見(jiàn)焊料橋接為不合格；

3）引腳漏焊：X光圖像可見(jiàn)焊料球缺失或直徑過(guò)小為不合格；

4）爬錫高度：插裝孔內(nèi)焊料爬錫高度不小于75％；

5）錫珠、錫渣：X光圖像下區(qū)域存在多余焊料為不合格。

1.7.3 金相切片檢測(cè)

1）切片原則。

為了檢測(cè)器件的焊接質(zhì)量，隨機(jī)選擇1塊進(jìn)行金相切片檢測(cè)，切片位置應(yīng)覆蓋所有器件類(lèi)型，切片方法可參考IPC-650《電路板品質(zhì)檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)方法》2.1.1 中手動(dòng)微切片法進(jìn)行[9]，截面應(yīng)能看qSrKqN239gYcKA8l5uZNNfRONrQ7luPYBIS8WB5vITQ=到焊球狀態(tài)及器件引腳的爬錫情況。

①BGA、LGA 和PGA 等器件可按照?qǐng)D2 進(jìn)行切片。

②鷗翼型引腳器件可沿著兩側(cè)引腳切片，如圖3 所示。

③片式阻容類(lèi)器件可沿電極方向進(jìn)行切片，如圖4所示。

④單排或雙排插裝器件或軸向、徑向通孔器件切片方式如圖5所示。

⑤多排（≥3排）插裝器件切片方式如圖6所示。

⑥導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)沿焊點(diǎn)切開(kāi)，判斷線(xiàn)束焊點(diǎn)狀態(tài)，如圖7 所示。

2）結(jié)果判定。

檢測(cè)結(jié)果采取測(cè)量試樣實(shí)際值的方法進(jìn)行評(píng)判，一般判據(jù)如下：

①測(cè)量焊接界面的金屬間化合物（IMC）厚度，若IMC連續(xù)且厚度適中（一般認(rèn)為0.5～5μm），則可判定為合格；

②焊點(diǎn)切片表面無(wú)裂紋，焊點(diǎn)的爬錫高度大于75％，則可判定為合格；

③所有焊點(diǎn)切片結(jié)果應(yīng)滿(mǎn)足IPC-A-610 Class3 相關(guān)要求，否則判定焊點(diǎn)不合格。

2 現(xiàn)場(chǎng)審核

電裝特殊過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)審核包括正在實(shí)施生產(chǎn)的特殊過(guò)程，已完成工序的過(guò)程生產(chǎn)記錄，人員資格及能力鑒定，設(shè)備認(rèn)可和操作過(guò)程記錄，物料存儲(chǔ)及作業(yè)環(huán)境等，對(duì)電裝生產(chǎn)能力的輸出進(jìn)行監(jiān)視和測(cè)量，使特殊過(guò)程的操作按照規(guī)定的工序及參數(shù)實(shí)施，確認(rèn)外協(xié)單位具備執(zhí)行電裝特殊過(guò)程的能力。

3 特殊過(guò)程確認(rèn)

依據(jù)電裝特殊過(guò)程要求，確認(rèn)特殊過(guò)程合格的依據(jù)為人員確認(rèn)、設(shè)備確認(rèn)、材料確認(rèn)、環(huán)境條件確認(rèn)、檢測(cè)結(jié)果確認(rèn)均合格，否則電裝特殊過(guò)程確認(rèn)不合格。如特殊過(guò)程結(jié)果確認(rèn)不合格，應(yīng)對(duì)不符合項(xiàng)進(jìn)行糾正并重新確認(rèn)F，直至外協(xié)單位特殊過(guò)程滿(mǎn)足企業(yè)要求[10]。

4 特殊過(guò)程再確認(rèn)

已經(jīng)完成電裝特殊過(guò)程確認(rèn)的外協(xié)單位，在后續(xù)生產(chǎn)時(shí)應(yīng)按照確認(rèn)的人員、設(shè)備及工藝、進(jìn)行生產(chǎn)，使產(chǎn)品質(zhì)量可控，具有可追溯性。然而在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)”6大要素均有可能發(fā)生變化，如出現(xiàn)人員變動(dòng)、設(shè)備停用、使用物料變更、工藝方法優(yōu)化等情況，或特殊過(guò)程運(yùn)行已達(dá)到規(guī)定時(shí)間，應(yīng)對(duì)外協(xié)單位的電裝特殊過(guò)程進(jìn)行“ 再確認(rèn)”，以便電裝生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量特性的穩(wěn)定輸出。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)外協(xié)單位進(jìn)行電裝特殊過(guò)程確認(rèn)，可對(duì)外協(xié)單位的電裝生產(chǎn)能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。外協(xié)單位特殊過(guò)程滿(mǎn)足企業(yè)要求，有助于后期承擔(dān)批量任務(wù)時(shí)能更多生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定、性能可靠的模塊，降低產(chǎn)品的不良率PPM值，這也為航空武器裝備生產(chǎn)企業(yè)保質(zhì)保量按時(shí)交付提供有力保障。

【通聯(lián)編輯：梁書(shū)】