浅谈航天电子元器件质量控制与可靠性保障

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摘 要：目前，电子元器件可靠性的提升在航天电子元器件领域中是最关键的，也是最核心的。因此,加强质量控制工作,增强其自身可靠性，强化元器件质量是航天企业整机用户更加关注的内容。本文主要对航天电子元器件质量控制与可靠性保障的相关问题进行了简单研究,以期使电子元器件的使用可靠性得到强化,推进航天事业的发展。

关键词：航天；电子元器件；质量；控制；可靠性；保障

0 引言

作为电子产品的最小单元，电子元器件是整机可靠性的基础。即便是电子产品的设计再好，如果高质量、高可靠性的电子元器件缺乏，其作用也是难以发挥的。为了使航天产品的可靠性提升，达到高质量要求，要从元器件的选用、筛选等等环节入手，加强质量控制，保障可靠性。

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1 重视电子元器件的选用

在航天电子产品设计中，元器件的选用发挥着重要作用。电子元器件的选用中，满足产品性能参数是前提，同时要考虑到产品的稳定性、安全性、电磁兼容性、寿命等要求、失真度和电网电压的要求以及电子产品适用的温度、湿度等环境要求。对于元器件的基本参数，确定基本的参数内容，然后以间距和应用部位空间为根据，最终选用合适的电子元器件。

目前，由电子元器件而引发航天产品故障是比较多的，在对故障的原因分析中发现，故障产生的基本原因主要有两个方面，即使用者选择不当和元器件存在一些质量问题。在这之中，使用者的选择有误所致故障最为多见，所以为了保证航天产品的可靠性要求，在选择、应用电子元器件之中，需要重视质量控制工作。

选用过程中的要求：

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（1）选择军品级以及军品级以上是航天产品中所使用的电子元器件选择的标准，从而可以使其可靠性得到保障。

（2）要根据产品的不同要求，确保元器件能够与相应需求符合。

（3）元器件质量稳定，是生产厂家最需要重视的基础性问题。对生产方进行有关质量调研或质量认证是关键元器件使用前必须要做的工作。

（4）对于新研元器件的使用，应严格控制。这是因为，新研产品往往在制造工艺上不够成熟，尚未彻底暴露出应用问题，技术状态未最终固定。加强监控和考核，制定针对其特殊质量控制的方法是完成型号研制任务而必须使用时要加强的工作。

（5）最大限度地压缩类似元器件的品种和生产厂家。这不仅利于质量监控，同时也便于采购。

（6）确保国产元器件在同等条件下的优先选用。这对进一步提高国产元器件水平具有重要作用。

（7）在选择国外元器件时，进入军用QPL产品目录是选择的元器件最基本的要求，进入QPL产品目录的元器件的基本特点是：在技术上比较成熟，是通过专门机构鉴定的合格产品，有足够的试验和使用历史，预计在当前和将来的规划中都会得到应用并且具有能保证产品质量的供货来源。

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2 电子元器件内在质量评价

对批量采购的电子元器件，可以采用新的评价技术对电子元器件的内在质量进行评价。为确保元器件的有效使用和保证元器件的质量和可靠性，在批量采购元器件时，应当适当的改进元器件的验收方法。收集并积累使用寿命数据要从现场开始，进行可靠性寿命试验是传统的评价元器件可靠性的方法。如今，评价元器件产品的内在质量，要求供货方提供以下三方面的数据：

（1）工艺能力评价。就是对工艺生产线的工艺水平进行评价，检验实际的工艺水平，确保工艺水平达到生产可靠性高、质量好的元器件的标准。要求生产线上工艺不合格品率不大于3.4 PPM（Parts Per Million平均质量水平），关键工序的工序能力指数不小1.5，这是目前采用的评价指标的基本标准[5]。

（2）工艺过程统计受控状态分析。在日常生产过程中，对生产线来说，始终保持高水平的生产状态是必须的，并且要求生产线的工艺能力也要很高。

（3）考核元器件出厂时的平均质量水平。要对产品的不合格率进行控制，为证明产品的出厂不合格品率平均质量水平值已控制的比较低，考核一段时间范围内元器件出厂平均质量水平是必要的。

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3 做好电子元器件的二次筛选

对于电子产品的固有可靠性来讲，决定因素是多样的，但产品的可靠性设计起着决定性作用。但是，最终制造出的产品不可能全部达到预期的固有可靠性水平，因为工艺条件、原材料、设备条件的波动以及人为的因素都有可能在产品的制造过程中产生影响，导致各种潜在的缺陷存在于部分产品中，从而降低产品的平均寿命，这种被称为早期失效产品。通过试验一些不同的失效模式，将一些不合格的电子元器件和由于某种缺陷会引起早期失效的元器件剔除掉，这就是二次筛选的基本内容。

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要根据产品的使用要求来制订二次筛选的项目及其应力选择，筛选要求制定要合适，如果筛选要求太严，会加大筛选成本和元器件使用成本，淘汰掉能满足产品使用需要的元器件；如果筛选要求太松，就会降低产品的可靠性水平，使一些不满足产品使用要求的元器件顺利通过筛选关。因此，电子产品的质量可靠性与筛选项目及应力要求是直接相关的。

二次筛选时应注意：

（1）为了最大限度地剔除存在有某种失效模式的电子元器件，应实行100%的筛选。

（2）筛选电子元器件要做到有选择性。

（3）通过其它的控制方式的采取，来保证因手段问题不能进行筛选的元器件质量。

（4）必须严格控制元器件的失效率(PDA)。由于二次筛选也具有局限性。

（5）电子元器件的固有质量不能通过二次筛选来提高。

4 破坏性物理分析（DPA）

二次筛选有时不能发现电子元器的一些缺陷，此时，破坏性物理分析对于二次筛选具有重要作用，它可以将二次筛选过程中的一些不可能被发现的缺陷反映出来，保证电子元器件的高可靠性要求。近几年，破坏性物理分析在我国开始引起重视并推广使用，实际的效果也非常好。所以，对于保证整机的可靠性水平，开展破坏性物理分析工作具有特殊的作用。作为对电子元器件二次筛选工作的有益补充，对一个批次的元器件抽样进行破坏性物理分析非常有用，在二次筛选过程中，一些发现不了有“批次性”特点的缺陷可以通过破坏性物理分析及时发现。对于那些根本发现不了有些隐藏得很深的缺陷，通过有效的解剖后，却能轻易发现，这便是破坏性物理分析有效性的体现。

比如，水气含量在继电器中如果过高，作为一种进行式的失效，前期是很难被发现的，触点的腐蚀会在时间的推移下，逐渐被水气引起，然后造成失效的发生。这样的过程在二次筛选中很难被发现，但值得注意的是，这个缺陷在一个实验项目中是很容易被发现的，那就是破坏性物理分析，所以整批拒收参照的一个重要依据就是破坏性物理分析的结果。

5 电子元器件的失效分析

通过对失效元器件的解剖分析，找到失效的根源，然后再运用一些技术手段和改进办法，提升元器件和设备的可靠性，这就是元器件的失效分析，失效分析包含的内容是多样的。在元器件失效分析上，几年来航天部门做的失效分析总数已达到4000多例，造成失效所有原因中，因使用不当就占到了一般左右。使用过程中发生多次失效而未找到原因的元器件以及关键和重要元器件的失效一般都要进行失效分析。元器件的一般失效发生在测试装机、调试等过程中时，查明失效模式和失效原因，进行失效分析等工作应由有关技术人员和质量控制人员共同进行，并提出技术措施或要求以防止重复失效的发生。写出分析报告并填写失效元器件数据采集片是在完成分析判断后要做的内容，这些资料和全部失效元器件要交回元器件质量控制部门，这样做的目的就是方便进一步的处理。

为查明失效原因和失效机理，对于批次性质量问题和典型失效，要通过检验分析站进行失效分析，送交元器件生产厂进行失效分析也是合同允许的，此外，对于正式的分析报告及处理意见，用户要及时获得。

6 对电子元器件进行质量跟踪

如果电子元器件质量问题在产品交付后运行过程中出现，及时的质量分析是必须要开展的。失效的机理可以通过分析及时查明问题是设计问题、使用问题或者是固有的质量问题，假如固有的质量出现问题，在测试，筛选过程中有针对性地加强监控，并及时针对问题向生产厂家提出质量改进要求。设计、使用问题出现，在今后的设计中应及时更改设计并使用相关技术人员，避免问题再发生，不断提高设计的使用水平。

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7 建立电子元器件质量数据库

推进电子元器件质量数据库的建立，能比较综合地反映出元器件的质量状态，电子元器件质量数据库可以为航天产品选用电子器件所提供相应的质量数据，生产家的生产、工艺水平可以明确看出，促进一些决策更好的生成。据此可以有选择地提出资助技改的建议以及委托特定厂家进行新型元器件研制工作，也可调整供货厂家，使电子元器件的质量进一步得到保证。而在建立电子元器件质量数据库方面，要做到：

（1）有专人负责的、采用计算机管理的元器件信息库由型号总体单位的质量和可靠性主管部门建立，为保证元器件信息的可追溯性，在信息库中存入型号分系统收集的元器件信息，在元器件质量数据库中，元器件的基本信息、经检验部门检验后的合格率、二次筛选的项目及合格率、该产品的质量状态等信息都应包含。

（2）元器件从选用订购监制验收、二次筛选、保管和失效分析全过程的信息，承制单位的质量主管部和设计师系统都要将其存入信息库，包括装机元器件和失效元器件信息的能检索元器件去向信息库也必须要建立。

（3）二次筛选、元器件验收复验和破坏性物理分析试验的信息库应分别建立在器件检验站和DPA实验室。

（4）全型号元器件质量和可靠性信息的交换工作由型号总体单位负责定期组织。在建立数据库上，采购、试验和研制等部门应及时配合质量检验部门，相应的数据也应及时为其提供。为使元器件的质量不断提高，对数据库进行统计和分析由质量部门利用计算机来完成，通过质量部门反馈的结果，相关部门不断调整元器件的采购、试验和采用等过程，以达到最合适的状态。

8 结论

电子元器件质量控制的有效加强，将提供必要的信息给设计、管理部门，对于适时控制电子元器件，改进设计的管理具有重要作用，同时能够做到在最大限度上跟踪电子元器件的质量，保障航天产品的可靠性。

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