軍用電子元器件質量可靠性保障工作淺析

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引言

隨著復雜電子元器件在軍工領域越來越大規模的使用，軍用電子元器件的可靠性及劣質元器件所帶來的問題日益顯現，劣質元器件會影響產品正常功能的發揮及設備運行穩定性，嚴重的甚至造成設備失效。對于軍用、航空、航天等高可靠性應用領域，在系統研制階段出現上述可靠性問題將會影響產品研制進度，并浪費大量的歸零成本。在系統正常交付使用過程中一旦出現問題可能造成巨大的經濟損失甚至人身傷亡。因此在初期如何確保電子元器件的可靠性對產品的質量保證具有重大意義。

一、電子元器件篩選的理論基礎

實踐證明大多數電子元器件故障率是時間的函數，典型故障曲線稱之為浴盆曲線(Bathtub curve,失效率曲線)，曲線的形狀呈兩頭高，中間低，具有明顯的階段性，可劃分為三個階段：早期故障期，偶然故障期，嚴重故障期。浴盆曲線是指產品從投入到報廢為止的整個壽命周期內，其可靠性的變化呈現一定的規律。如果取產品的失效率作為產品的可靠性特征值，它是以使用時間為橫坐標，以失效率為縱坐標的一條曲線。因該曲線兩頭高，中間低，有些像浴盆，所以稱為“浴盆曲線”。失效率隨使用時間變化分為三個階段：早期失效期、偶然失效期和耗損失效期。

圖1 浴盆曲線圖

第一階段是早期失效期(Infant Mortality)：表明產品在開始使用時,失效率很高,但隨著產品工作時間的增加,失效率迅速降低,這一階段失效的原因大多是由于設計、原材料和制造過程中的缺陷造成的。為了縮短這一階段的時間，產品應在投入運行前進行試運轉，以便及早發現、修正和排除故障；或通過試驗進行篩選，剔除不合格品。

第二階段是偶然失效期，也稱隨機失效期(Random Failures)：這一階段的特點是失效率較低，且較穩定，往往可近似看作常數，產品可靠性指標所描述的就是這個時期，這一時期是產品的良好使用階段,偶然失效主要原因是質量缺陷、材料弱點、環境和使用不當等因素引起。

第三階段是耗損失效期(Wearout)：該階段的失效率隨時間的延長而急速增加,主要由磨損、疲勞、老化和耗損等原因造成。

二、電子元器件篩選的必要性及面臨的問題

近年來,各類器件篩選現實存在不合格情況發生，從檢測數據看進口元器件篩選不合格比例遠遠高于國產元器件。根據相關統計結果來看，不同階段元器件失效造成的損失會成幾何倍數關系增長，因此投入一定經費進行篩選發現早期失效元器件，能夠取得較大經濟效益和社會效益。

根據目前電子元器件在軍工領域的應用情況來看，電子元器件篩選主要面臨以下幾方面問題：

(1)假冒偽劣器件?，F階段大量淘汰的電子產品為拆卸元器件提供充足貨源，大量拆卸元器件經過外觀處理后以“新產品”的形式被流入電子制造中，近40%存在假冒偽劣零件問題被重新貼上標簽當作更高檔的產品出售。

(2)來源不明問題。大量器件不是從總代理及一級代理拿貨,主要是從中間商購買，渠道無法保證產品質量。

(3)成本問題。大量型號沒有質量等級要求，出于成本考慮，大量使用工業級、民用級器件及塑封器件(航空航天有明確等級要求)，塑封材料固有可靠性問題及塑封元器件質量和可靠性水平目前仍然較低。

(4)西方禁運問題。西方國家對我國實施禁運，普軍級以上質量等級的元器件很難買到，對進口到的元器件存在質量生成過程不透明、質量等級不可控等問題，導致電子元器件在出現問題后無法溯源。

三、電子元器件有效篩選的方法

針對電子元器件篩選的必要性及所面臨的問題，為保證能夠對電子元器件進行有效篩選，可從以下幾個方面著手進行：

(1)篩選項目及應力的選擇。依據系統的可靠性要求制訂元器件的篩選要求，針對不同的器件選擇相應的篩選應力,所有的篩選應力不得大于器件的極限應力。篩選應力選擇過低達不到篩選的目的，不能對早期的失效進行淘汰，電子元器件篩選典型應力包括：電應力、機械應力、環境應力等。

(2)篩選大綱/要求的制定。篩選大綱/要求的定制需具有針對性，如篩選大綱/要求定制時可根據武器裝備/平臺特點(彈載/車載)、應用環境(如高溫高濕)、器件本身的特點(如根據器件類別、性能特點及封裝)、器件在同一裝備所處位置(地面/空中)、器件的所起作用的重要程度等方面進行綜合考慮。

(3)選擇有資質的單位進行元器件的篩選。因為二次篩選存在一定的風險，技術能力和設備能力,以及完整的質量管理是作好篩選的保證，元器件的篩選中特別強調必須選擇有認可資格的單位作為篩選的被委托方。

(4)篩選不合格品的處理。篩選的目的是為了淘汰不合格品，篩選中出現不合格品是正?，F象，對于出現的不合格品要進行分析。當正常應力下出現不合格品，一般是器件制造中有一定的缺陷。篩選合格率不滿足要求，要分析查明原因，國產元器件讓生產廠家分析，進口器件由采購部門要求供應商處理，嚴重質量問題要分析徹底，不能簡單換貨處理。

四、提高電子元器件可靠性的措施

針對目前電子元器件在軍工領域所面臨的主要質量問題及篩選過程中存在的相關情況，因此就提高電子元器件可靠性可從以下幾個方面進行：

(1)篩選要發揮企業內各相關部門的合力，歸口管理、采購、篩選實施，尤其技術部門要把技術要求提清楚、提準確，真正達到篩選效果，花錢要值，不是為了篩選而篩選。

(2)篩選深入研究兵器裝備特點，針對彈上、地面、陸軍、裝甲兵等軍種特點及任務剖面，研究完善元器件選用標準、工藝控制標準(如SMT溫度曲線設置標準)、元器件檢驗標準、元器件篩選標準、元器件可靠性控制等系列化標準。

(3)實時發布篩選需求，提高機構與需求方對接效率；實時查詢元器件篩選信息并發布元器件質量情況，包括篩選合格率、不合格產品的失效現象、失效模式；實時預警不合格品，便于相關成員單位共享。

(4)及時動態發布國產元器件優選目錄、準用目錄、停產目錄和國外權威機構的QPL中的元器件；發布國內外電子元器件主流標準和各生產商主流產品對照表，便于及時掌握生產商、產品情況。