基于片式固體鉭電容器標準變更的質量風險管理

支 越，梁永紅，王之哲

（1. 江蘇大學 管理學院，江蘇 鎮江 212013；2. 工業和信息化部電子第五研究所，廣東 廣州 510610）

基于片式固體鉭電容器標準變更的質量風險管理

支 越1,2，梁永紅2，王之哲2

（1. 江蘇大學 管理學院，江蘇 鎮江 212013；2. 工業和信息化部電子第五研究所，廣東 廣州 510610）

片式固體鉭電容器新版國軍標 GJB2283A—2014《片式固體電解質鉭固定電容器通用規范》相對于GJB2283—1995《有可靠性指標的片式固體電解質鉭電容器總規范》，在增加宇航級質量等級（T級）及其相關要求的同時，還給出修改再流焊條件和浪涌電流條件的試驗方法及要求，這對片式固體鉭電容器研制過程的質量風險管理提出了新的要求與挑戰。通過分析片式固體鉭電容器標準變更的重點項目，研究制定質量風險檢查表，為研制單位的質量風險管理提供指導和借鑒。

片式固體鉭電容器；標準變更；質量風險管理；風險檢查表；通用規范；宇航

片式鉭電容器由于具有容量大、漏電流低、損耗低、壽命長、可靠性高以及對惡劣環境的適應性強等諸多優良性能，目前已廣泛應用于移動智能通訊設備、汽車工業和國防航空等各大領域[1]。隨著武器裝備、航空航天、兵器、電子通信等技術的不斷發展，對片式鉭電容器提出了越來越高的要求，片式鉭電容器正在向高可靠、小型化、大容量、低等效串聯電阻、高電壓方向發展，相應標準也在不斷更新完善[2]。我國在2014年發布了GJB2283A—2014《片式固體電解質鉭固定電容器通用規范》，用以取代 GJB2283—1995《有可靠性指標的片式固體電解質鉭電容器總規范》，并于2015年開始實施。

新版國軍標不僅增加了再流焊條件、浪涌電流條件試驗方法和要求，還增加了宇航級質量等級（T級）及其相關要求。標準的變更在為生產高可靠的國軍標級、宇航級片式固體鉭電容器提供統一規范的同時，也給片式固體鉭電容器的研制提出了新的要求和挑戰。為了更好地指導片式固體鉭電容器的研制，保障武器裝備的質量與可靠性，本文從片式固體鉭電容器的標準變更出發，通過分析標準變更的重點項目及其風險關注點，研究制定風險檢查表，為研制單位的質量風險管理提供指導和借鑒。

1 標準變更情況

與 GJB2283—1995《有可靠性指標的片式固體電解質鉭電容器總規范》相比，GJB2283A—2014《片式固體電解質鉭固定電容器通用規范》的變更主要體現在增加再流焊條件試驗方法和要求、增加浪涌電流條件試驗方法和要求、增加宇航級質量等級（T級）及其相關要求三個方面。

1.1 再流焊條件試驗方法和要求

增加再流焊條件是為了減少出廠的產品在使用早期出現開路失效。再流焊條件是用來剔除內部鍵合較差產品的一道篩選程序。其試驗條件是：

(a)樣品的安裝：不安裝；

(b)試驗前后的測量：不適用；

(c)循環次數：1次；

(e)超過183 ℃的持續時間：至少45 s；

(g)溫度上升率（183 ℃至峰值溫度）：1～4 ℃/s：

(h)試驗后的檢查：不適用。

1.2 浪涌電流條件試驗方法和要求

增加浪涌電流條件是為了減少出廠的產品在使用早期出現短路擊穿失效，當外部施加的電壓源功率較大（短路時能輸出1 A以上的電流）時，介質氧化膜微缺陷處因通過大電流迅速發熱而導致缺陷部位進一步劣化，直至短路擊穿失效，浪涌電流試驗就是利用片式鉭電容器不耐大電流沖擊的特性，快速有效剔除介質氧化膜存在缺陷的產品。因此浪涌電流條件也是一道通過瞬時大電流對電容器進行循環沖擊而剔除介質氧化膜存在缺陷的產品的篩選程序，其試驗條件為：

電容器應根據選定的條件，在每一溫度下進行10次循環。

(a)溫度：

選項A：(25±5) ℃，威布爾定級或電壓老化后；

選項Z或無選項：無試驗要求。

(b)施加電壓：來自儲能最小為50000 μF電源的額定直流電壓±2%，施加在引出端上。

(c)充電時間：至少1 s。

(d)放電時間：至少1 s，放電后電壓低于1%額定電壓。

(e)在放電循環期間，對每次試驗位置，包括電纜夾具和可調電源的輸出阻抗的總直流電阻（不包括電容器內阻）不超過1.2 Ω。

在最后的循環，應分別按 4.5.6、4.5.7和 4.5.8的規定測量直流漏電流、電容量和損耗角正切。

1.3 宇航級質量等級（T級）及其相關要求

GJB2283A—2014《片式固體電解質鉭固定電容器通用規范》增加了宇航級（T級）產品質量等級的規定，宇航級是所有產品質量等級中質量水平最高的等級，首先它規定了失效率等級至少達到威布爾C級（λ≤1×10-7/h），如果采用常規的壽命試驗方法來評估和驗證鉭電容器的失效率等級，至少需要107～108元件小時，這顯然極為費時、費錢，甚至不可能完成，更談不上及時反饋糾正，因此標準規定采用加速壽命試驗進行威布爾失效率定級，并且每批都要單獨定級，其加速系數最大可達20000，在比正常應力高很多的條件下進行試驗，使之提前或加速失效，從而在較短時間內取得必要的數據，用以評估產品的質量等級，指導和改進宇航級產品的生產。在威布爾失效率定級之前，必須進行再流焊條件和浪涌電流條件 C，再流焊條件剔除了內部鍵合差的產品，浪涌電流條件剔除了介質氧化膜存在缺陷的產品，浪涌電流條件C必須在低溫（-55 ℃）和高溫（85 ℃）下進行，這就極大地減少了宇航級片式鉭電容器在使用早期出現開路或短路失效的可能性，提高了產品的使用可靠性。威布爾失效率等級定級后進行電參數測量，宇航級片式鉭電容器要求直流漏電流和等效串聯電阻的一致性不超過+3σ控制范圍，剔除超過+3σ控制范圍的產品，減少了電參數退化而引起的失效。宇航級片式鉭電容器同時增加了X射線檢查，100%檢查電容器內部的結構缺陷，剔除電容器內部存在結構缺陷的產品。宇航級片式鉭電容器每一批都要抽樣進行DPA破壞性物理分析，驗證電容器的設計、結構、材料和加工質量，以保證產品的可靠性。

2 基于標準變更的質量風險管理

2.1 基于標準變更的風險關注點

對于一般國軍標級片式固體鉭電容器，新版標準主要增加了再流焊條件和浪涌電流條件試驗，并且放在A1分組進行100%的檢驗，同時增加了高可靠的質量等級——宇航級（T級）的要求，并明確規定宇航級產品失效率等級要求達到威布爾定級的C級（七級，λ≤1×10-7/h）或D級（八級，λ≤1×10-8/h），浪涌電流采用條件C，每批都要100%進行浪涌電流條件C和X射線檢查，電參數測量要求直流漏電流和等效串聯電阻的一致性不超過+3σ控制范圍，每批都要抽樣進行DPA破壞性物理分析。

標準的變更為生產高可靠的國軍標級、宇航級片式固體鉭電容器提供統一規范的同時，也給片式固體鉭電容器的研制提出了新的要求和挑戰，引入了新的質量風險關注點。如作為剔除內部鍵合較差產品以及介質氧化膜存在缺陷產品的有效手段，再流焊條件與浪涌電流條件的增加對片式固體鉭電容器的材料、加工工藝以及檢驗條件都提出了新的要求[3-4]。高可靠宇航級的提出，更是從電容器的設計、結構、材料、加工質量到檢驗條件等多方面對片式固體鉭電容器的研制提出了新的挑戰。表1給出了基于標準變更的質量風險關注點。

表1 基于標準變更的質量風險關注點Tab.1 Quality risk based on standard alteration

2.2 基于標準變更的質量風險檢查表

為了確保高可靠片式固體鉭電容器研制項目的順利實施，需要對上述質量風險關注點開展有效的質量風險管理，為片式固體鉭電容器研制單位的生產提供借鑒與指導。常用的質量風險評價方法有評審法、德爾菲法和風險檢查表(risk checklist)法等，其中風險檢查表法因其簡單適用而在生產生活中得到廣泛應用，已成為目前最通用的質量風險評價技術[5]。

風險檢查表法是通過將評估目標中可能存在的各種風險隱患系統性地編制成表，用提問或打分等形式進行檢查和診斷的一種風險評價方法，可以有效辨識研制項目各個階段的風險[6]。本文從片式固體鉭電容器的標準變更出發，重點分析基于標準變更的質量風險關注點（見表1），研究制定質量風險檢查表（見表2），為研制單位的質量風險管理提供指導和借鑒。

表2 基于標準變更的質量風險檢查表Tab.2 Quality risk checklist based on standard alteration

質量風險檢查表建立起來以后，在進行片式鉭電容器研制項目策劃時，負責進行風險估計的人員就可以參考質量風險檢查表，對照項目實際情況，逐項檢查，識別出基于標準變更的潛在風險，有針對性地采取風險緩解措施，將標準變更帶來的質量風險后果降到最低，保證片式鉭電容器研制項目的順利實施，有效保障產品的質量與可靠性。

3 結束語

新發布的GJB2283A—2014《片式固體電解質鉭固定電容器通用規范》在 GJB2283—95《有可靠性指標的片式固體電解質鉭電容器總規范》的基礎上，增加了再流焊條件、浪涌電流條件以及宇航級要求。標準的變更在為生產國軍標級、宇航級片式固體鉭電容器提供統一規范的同時，也給片式固體鉭電容器的研制提出了新的要求和挑戰。為了更好地指導片式固體鉭電容器的研制，保障武器裝備的質量與可靠性，本文從片式固體鉭電容器的標準變更出發，通過分析標準變更的重點及其風險關注點，研究制定質量風險檢查表，為研制單位的質量風險管理，特別是前期項目策劃提供指導和借鑒。

[1] 廉軍. 片式鉭電容的結構及制造工藝 [J]. 電子工業專用設備, 2000(3): 60-63.

[2] 鄧俊濤. 大容量片式鉭電容器高低溫性能穩定性研究[D]. 西安: 西安電子科技大學, 2015.

[3] 陳雙平. 不同條件下片式固體電解質鉭電容器擊穿失效機理及耐壓性能研究 [D]. 西安: 西安電子科技大學,2015.

[4] 潘齊鳳. 片式鉭電容器浪涌電流失效研究 [D]. 成都:電子科技大學, 2012.

[5] 蘇光偉. 工程項目安全檢查表風險評價方法的制定與應用 [J]. 石油化工安全環保技術, 2007, 23(4): 34-37.

[6] 施錦, 陳松, 劉井泉. 安全檢查表法在預防性維修活動中的應用研究 [J]. 核科學與工程, 2013, 33(1): 89-96.

（編輯：曾革）

Quality risk management based on standard alteration of chip solid tantalum capacitor

ZHI Yue1,2, LIANG Yonghong2, WANG Zhizhe2
(1. School of Management, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, Jiangsu Province, China; 2. The Fifth Institute of Electronics of Ministry of Industry and Information Technology, Guangzhou 510610, China)

Compared with GJB2283—1995 General Specification for Chip Solid Electrolyte Tantalum Capacitors with Reliability Parameters, the test method and requirement under reflow welding and surge current conditions, and the assessment requirement of aerospace chip solid tantalum capacitors were added in the new standard GJB2283A—2014 General Specification for Chip Solid Electrolyte Fixed Tantalum Capacitors, which brought new requirement and challenge for quality risk management of chip solid tantalum capacitor manufacturing. A quality risk checklist was proposed by analyzing the key items of standard alteration of chip solid tantalum capacitor, which was instructive for the quality risk management of enterprises.

chip solid tantalum capacitors; standard alteration; quality risk management; risk checklist; general specification; aerospace

10.14106/j.cnki.1001-2028.2017.07.018

TM934.21

A

1001-2028（2017）07-0089-04

2017-04-07

支越

支越（1966－），男，江蘇鎮江人，高級工程師，博士研究生，主要從事電子元器件檢測與質量管理，E-mail: zhiy@ceprei.org ；

梁永紅（1966—），男，湖南漣源人，高級工程師，主要從事電子元器件檢測 ；

王之哲（1988－），男，浙江金華人，工程師，博士，研究方向為電子元器件質量管理 。

時間：2017-06-29 10:25

http://kns.cnki.net/kcms/detail/51.1241.TN.20170629.1025.018.html