質(zhì)量管理與控制在船用電子元器件二次篩選的應(yīng)用

張利 張偉 肖藝

（中國船舶重工集團(tuán)公司第七一二研究所，武漢430064）

0 引言

隨著科技的發(fā)展，船用工業(yè)對電子產(chǎn)品的質(zhì)量要求日益提高。電子元器件作為電子設(shè)備和電子系統(tǒng)的基本組成單元，其可靠性已關(guān)系到船用工業(yè)乃至國防事業(yè)的發(fā)展。在20世紀(jì)40年代，美國運(yùn)往遠(yuǎn)東地區(qū)的裝備中50%的電子設(shè)備尚處在儲存期間就已經(jīng)失效。其主要原因是電子管的可靠性太差。而用于船用產(chǎn)品元器件的質(zhì)量可靠性是由元器件的固有質(zhì)量和篩選質(zhì)量決定，前者主要由元器件生產(chǎn)單位在元器件設(shè)計(jì)、工藝等過程中的質(zhì)量所控制；后者則主要由使用單位對元器件的二次篩選的質(zhì)量管理與控制所決定。因此，元器件篩選的質(zhì)量管理與控制，就是有效的提高元器件篩選質(zhì)量的可靠性，保證船用產(chǎn)品的高質(zhì)量，增強(qiáng)我國國防實(shí)力的迫切要求。

1 船用電子元器件進(jìn)行二次篩選的介紹

1.1 船用電子元器件二次篩選的定義

國標(biāo)GB/T3187-94《可靠性、維修性術(shù)語》對篩選試驗(yàn)的定義：“為選擇具有一定特性的產(chǎn)品或剔除早期失效的產(chǎn)品而進(jìn)行的試驗(yàn)”。元器件生產(chǎn)廠家在元器件制造好后的出廠篩選為第一次篩選。但是第一次篩選基本不能滿足船用產(chǎn)品對元器件質(zhì)量的控制要求。使用單位對船用電子元器件按照船用電子產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行第二次可靠性的篩選，叫船用電子元器件的二次篩選。

1.2 船用電子元器件二次篩選的目的

元器件的可靠性決定了電子電路或整機(jī)的性能。在船用電子元器件二次篩選前，使用單位應(yīng)該對元器件的生產(chǎn)廠家進(jìn)行質(zhì)量認(rèn)證。還要按照有關(guān)元器件國家標(biāo)準(zhǔn)、船用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定相應(yīng)的二次篩選標(biāo)準(zhǔn)，對元器件進(jìn)行二次篩選，針對生產(chǎn)方篩選的不足或缺項(xiàng)加以補(bǔ)充。

1.3 船用電子元器件內(nèi)在質(zhì)量評價(jià)

船用電子元器件在二次篩選前，應(yīng)該采用新的評價(jià)技術(shù)對電子元器件的內(nèi)在質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)，特別是對批量采購的電子元器件。在采購過程中，使用單位主要是檢查供貨方3方面的數(shù)據(jù)：⑴ 工藝能力評價(jià)；⑵ 工藝過程統(tǒng)計(jì)受控狀態(tài)分析；⑶元器件出廠平均質(zhì)量水平PPM考核。通過3個(gè)方面對元器件的內(nèi)在質(zhì)量的評價(jià)，我們可以在二次篩選前就掌握被篩選的元器件的基本情況。

2 質(zhì)量管理與控制在船用電子元器件常規(guī)二次篩選過程中的具體應(yīng)用

使用單位二次篩選的實(shí)驗(yàn)人員首先要經(jīng)培訓(xùn)考核合格后才可以上崗。在篩選前，要了解相關(guān)的質(zhì)量管理控制知識、篩選流程、篩選條件、篩選標(biāo)準(zhǔn)等。下面主要談?wù)勝|(zhì)量管理與控制在元器件常規(guī)二次篩選溫度循環(huán)、電功率老煉和電參數(shù)檢測過程中的具體應(yīng)用。

2.1 溫度循環(huán)過程中的質(zhì)量管理與控制

元器件二次篩選中的溫度循環(huán)是測試元器件在高低溫環(huán)境下接受溫度循環(huán)沖擊后的性能和可靠性。這樣可以先淘汰不能耐受高低溫環(huán)境的失效元器件。這對于元器件的質(zhì)量管理和控制是一個(gè)重要的部分。也是元器件二次篩選最先要做的試驗(yàn)測試部分。溫度循環(huán)過程中的質(zhì)量管理與控制主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)試驗(yàn)人員根據(jù)任務(wù)通知單核實(shí)需要進(jìn)行溫度循環(huán)試驗(yàn)的電子元器件型號名稱、數(shù)量和狀態(tài)標(biāo)識號；試驗(yàn)人員將電子元器件裝入作好標(biāo)識老煉專用信封內(nèi)，試驗(yàn)人員應(yīng)做好防靜電措施；

(2)試驗(yàn)人員根據(jù)電子元器件二次篩選工藝卡，確定溫度循環(huán)的試驗(yàn)溫度，并按照工藝卡內(nèi)規(guī)定的溫度，啟動低溫試驗(yàn)箱和高溫試驗(yàn)箱；

(3)當(dāng)高低溫試驗(yàn)箱內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定的溫度時(shí)，試驗(yàn)人員將裝好待老煉器件的老煉專用盤首先放置低溫試驗(yàn)箱內(nèi)按照先低溫、后高溫的順序進(jìn)行溫度循環(huán)試驗(yàn)。試驗(yàn)人員在轉(zhuǎn)移老煉專用盤位置的時(shí)候應(yīng)當(dāng)注意轉(zhuǎn)移時(shí)間必須小于1 min。試驗(yàn)人員在試驗(yàn)過程中應(yīng)做好試驗(yàn)記錄；

(4)當(dāng)溫度循環(huán)完成后，試驗(yàn)人員關(guān)閉高溫試驗(yàn)箱，將在高溫試驗(yàn)箱內(nèi)放置的器件自然冷卻，同時(shí)注意將低溫試驗(yàn)箱進(jìn)行升溫除霜，待低溫試驗(yàn)箱內(nèi)完全干燥后關(guān)閉低溫試驗(yàn)箱電源；器件自然冷卻后，試驗(yàn)人員應(yīng)將器件按原包裝裝好，做好相應(yīng)的狀態(tài)標(biāo)識。

2.2 電功率老煉過程中的質(zhì)量管理與控制

元器件電功率老煉是在規(guī)定的溫度下給元器件通上規(guī)定時(shí)間的電應(yīng)力，使元器件具有的潛在缺陷提前暴露，是一種最有效最常用的篩選手段。

器件分為電容、二極管、晶體管等，所以老煉方法也不盡相同，主要有高溫老煉、高溫反偏老煉和常溫功率老煉。所以在篩選試驗(yàn)過程中施加的電壓、電流和試驗(yàn)溫度選擇控制就顯得十分重要。元器件電功率老煉的質(zhì)量管理與控制主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)試驗(yàn)人員應(yīng)根據(jù)任務(wù)通知單核實(shí)需要進(jìn)行電功率老煉試驗(yàn)的元器件的型號名稱、數(shù)量和狀態(tài)標(biāo)識號；試驗(yàn)人員核查待老煉的元器件依照工藝資料規(guī)定的電流和電壓條件，認(rèn)真的核對老煉條件。檢查老煉設(shè)備的儀表，穩(wěn)定電源是否完好，并在有效期內(nèi)；

(2)試驗(yàn)人員根據(jù)待老煉的元器件的型號、數(shù)量和元器件電功率老煉檢測系統(tǒng)的老煉電源布局情況，合理分配元器件的老煉區(qū)位。試驗(yàn)人員按相關(guān)電子元器件二次篩選工藝卡的規(guī)定，將元器件正確插入相應(yīng)的老煉板上，并推入老煉檢測系統(tǒng)老煉箱內(nèi)；

(3)試驗(yàn)人員按照相關(guān)元器件電功率老煉檢測系統(tǒng)操作規(guī)程啟動老煉檢測系統(tǒng)，并檢測老煉板上元器件的極性，防止極性插錯；試驗(yàn)人員打開老煉檢測系統(tǒng)的高溫箱開關(guān)并設(shè)置在相應(yīng)溫度，按照相關(guān)元器件老煉檢測系統(tǒng)操作規(guī)程對元器件進(jìn)行老煉，并做好試驗(yàn)記錄；

(4)當(dāng)老煉時(shí)間結(jié)束后，試驗(yàn)人員按照相關(guān)元器件老煉檢測系統(tǒng)操作規(guī)程關(guān)閉老煉檢測系統(tǒng)，并切斷老煉檢測系統(tǒng)的電源；器件自然冷卻后，試驗(yàn)人員應(yīng)將器件按原包裝裝好，做好相應(yīng)的狀態(tài)標(biāo)識。

2.3 電參數(shù)檢測過程中的質(zhì)量管理與控制

元器件電參數(shù)的檢測過程，工藝質(zhì)量管理與控制是非常重要的。規(guī)范元器件的檢測，確保剔除早期失效的器件，保證測試時(shí)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，且器件不至于損壞和受損傷，應(yīng)進(jìn)行以下的質(zhì)量管理與控制：

(1)檢測人員必須經(jīng)過防靜電知識培訓(xùn)合格，檢測人員必須穿防靜電工作服、手套和工作鞋，檢測人員必須戴正確接地的防靜電腕帶；檢測人員在檢測前核實(shí)需要進(jìn)行檢測器件的型號名稱、數(shù)量和狀態(tài)標(biāo)識號；嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境的檢測條件：常溫測試的環(huán)境溫度控制在(25±10)℃以內(nèi)；相對濕度為25～75%；

(2)檢查所用的儀器儀表應(yīng)在合格有效期內(nèi)，要正確使用各種測試儀器和儀表，并根據(jù)被測器件的主要參數(shù)范圍，選擇合適的頻率電壓等檔位；在檢測過程中應(yīng)當(dāng)注意盡量減少由于引線電阻導(dǎo)致的誤差，必要時(shí)采用四線法檢測；

(3)檢測過程中，器件所施加的電壓和電流不能超過器件的最大額定值。測試儀器自身的漏電流應(yīng)遠(yuǎn)小于被測器件的反向漏電流；當(dāng)測試完成以后，校核人員應(yīng)該進(jìn)行嚴(yán)格校核，保證各項(xiàng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3 質(zhì)量管理與控制在船用電子元器件特殊二次篩選的應(yīng)用

隨著船用產(chǎn)品向著更高精端方向的發(fā)展，船用電子元器件有一些缺陷是不可能通過常規(guī)的二次篩選發(fā)現(xiàn)的，筆者通過研究總結(jié)了一些其他特殊的二次篩選方式。下面就質(zhì)量管理與控制在船用電子元器件其他特殊的二次篩選中的應(yīng)用做一些探討。

3.1 船用電子元器件的破壞性物理分析（DPA）和失效分析

使用單位對一個(gè)批次的電子元器件抽樣進(jìn)行DPA和失效分析，是一種新型特殊的二次篩選方式。通過對其一種破壞性的物理解剖實(shí)驗(yàn)分析它的有效性。它可以發(fā)現(xiàn)常規(guī)二次篩選過程中發(fā)現(xiàn)不了的一些缺陷，這種缺陷往往有“批次性”的特點(diǎn)。失效分析的內(nèi)容包括：失效調(diào)查、失效模式鑒別等。從外部分析到內(nèi)部，從非破壞分析到破壞性分析，包括外觀檢查、電測試、X照相等，再使用光學(xué)、化學(xué)等技術(shù)分析方法。這2種篩選分析可以剔除一些潛在的，在常規(guī)二次篩選中不容易發(fā)現(xiàn)的不合格元器件，從而進(jìn)一步提高船用電子元器件的可靠性。

3.2 建立船用電子元器件的二次篩選質(zhì)量數(shù)據(jù)平臺

船用電子元器件進(jìn)行二次篩選時(shí)，使用單位根據(jù)二次篩選數(shù)據(jù)建立元器件質(zhì)量數(shù)據(jù)平臺，也是一種特殊的篩選方式。建立元器件二次篩選全過程的數(shù)據(jù)及其分析的信息，并建立能檢索元器件去向包括裝機(jī)元器件和失效元器件信息的信息庫。質(zhì)量部門再利用計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，再將結(jié)果反饋至采購、試驗(yàn)和研制部門，據(jù)此對元器件的采購、試驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整，提高元器件的質(zhì)景與可靠性。

3.3 應(yīng)用6δ管理技術(shù)強(qiáng)化二次篩選過程

6δ質(zhì)量文化，它包括了管理戰(zhàn)略和為之服務(wù)的方法。6δ所對應(yīng)的產(chǎn)品不合格率是 3.4%。在這里我們可以用新的質(zhì)量管理哲學(xué)和相應(yīng)的管理方法來提高船用電子無器件二次篩選質(zhì)量水平。在船用電子元器件二次篩選領(lǐng)域推廣6δ，是一種新的管理與控制強(qiáng)化二次篩選方法。運(yùn)用6δ提供的CPK和SPC、PPM技術(shù)，有效的篩選流程設(shè)計(jì)、改造和優(yōu)化的管理，從而提高二次篩選的質(zhì)量，增強(qiáng)產(chǎn)品的可靠性。

4 結(jié)語

對船用電子元器件二次篩選時(shí)，在常規(guī)二次篩選和特殊二次篩選的有效結(jié)合中，有效的運(yùn)用6δ管理，強(qiáng)化做好質(zhì)量管理與控制，選擇合適的篩選方法，才能更好的保證船用電子元器件的高質(zhì)量。有效提高船用工業(yè)產(chǎn)品的可靠性，生產(chǎn)出更高精尖的武器裝備，壯大國家的國防力量。

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