航空電子產品電子裝聯外協特殊過程的確認與分析

摘要：航空電子產品具有多品種、小批量、工藝復雜的生產特點，為解決產品交付壓力，亟須引入外協單位協助生產。然而外協單位在電子裝聯過程中質量問題不斷出現，存在產品發(fā)生故障導致最終難以按時交付的隱患。文章從多維度對外協單位電子裝聯的特殊過程進行要求和確認，為航空武器裝備生產企業(yè)審核外協單位電子裝聯水平和提高航空電子產品質量提供參考。

關鍵詞：航空電子產品；外協單位；電子裝聯；特殊過程

中圖分類號：TN605 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）31-0116-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

0 引言

電子裝聯（以下簡稱“電裝”）是航空電子產品制造的重要環(huán)節(jié)，是實現裝備小型化、輕量化、多功能化和高可靠性的重要基礎。隨著航空工業(yè)的快速發(fā)展，引入外協單位協助生產，可降低企業(yè)的交付壓力，按時完成生產制造任務及科研項目[1]。

然而，外協單位的電裝生產質量問題不斷發(fā)生。究其原因，一方面，電裝屬于特殊過程，產品的焊接質量與可靠性不易或不能通過后續(xù)的檢驗和試驗得到充分驗證，只能通過金相切片、拉脫及剪切測試等破壞性手段來測試焊點的強度及結構。另一方面，外協單位電裝的水平參差不齊，焊接質量無法得到有效保證。

論文從電裝的特殊過程入手，研究切實有效電裝特殊過程的評價方法。通過對電裝的特殊過程進行確認與分析，為航空武器裝備生產企業(yè)審核外協單位電裝生產特殊過程提供參考，對于提高航空電子產品質量具有一定意義。

1 特殊過程確認

1.1特殊過程定義

GJB 1405A《裝備生產術語》指出“特殊過程”的定義為：直觀不易發(fā)現、不易測量或不能經濟地測量的產品內在質量特性的形成過程。注：特殊過程亦稱特種工藝，通常包括光學、電子、生物等過程。在機械加工中，焊接、鑄造、熱處理均屬于特殊過程[2-3]。電裝特殊過程主要包括手工焊接、波峰焊接和回流焊接。根據電裝特殊過程的工藝特點，結合“ 人、機、料、法、環(huán)、測”等6個因素（5M1E），利用魚刺圖對電裝特殊過程進行分析，如圖1所示。

1.2 人員確認

人員確認主要是參與特殊過程的操作人員、檢驗人員及工藝人員確認。操作人員應通過掌握設備的操作方法及保養(yǎng)規(guī)范，具備獨立操作設備的能力。檢驗人員應熟悉產品電裝的檢驗標準，如IPC-A-610 《電子組件的可接受性》和企業(yè)制定的相關標準，能識別電子裝聯過程中的焊接缺陷，如虛焊、橋接、拉尖、堆焊等。工藝人員應熟悉電裝的焊接原理，了解元器件的焊接屬性，能編寫詳細、完整的焊接工文件并解決電裝生產的問題[4-5]。

外協單位的人員還應滿足以下要求：1）上崗證應在特殊過程的有效期內；2）參與相應崗位專業(yè)技術的培訓及驗證記錄，包括理論知識培訓及實操培訓，培訓和驗證應覆蓋該工種人員的工作范圍；3）應對人員進行監(jiān)督，定期確認作業(yè)人員的上崗資質；4）如在特殊過程中有新增人員，應更新人員清單，實現對人員的管控。

1.3 設備確認

設備確認包括加工設備、檢測設備及輔助設備的確認，所有設備的技術參數和性能應滿足電裝生產需求，主要包括：1）特殊過程使用的設備及工具的型號、精度等應符合相關文件的要求；2）參與特殊過程的設備完成驗收，設備合格且配備“合格證”標牌；3）特殊過程中使用的計量儀器儀表應定期檢定及校準；4）特殊過程中使用的設備應定期維護保養(yǎng)，確保設備持續(xù)滿足生產的技術要求。

根據電裝特殊過程的特點，外協單位應配備完成電裝特殊過程全流程的設備，提供設備名稱、設備型號、生產廠家及性能參數等信息，確保外協單位具備完成該特殊過程的設備基礎，設備清單應包括但不僅限于表1中所列內容。

1.4 材料確認

材料確認包括原材料和輔助材料確認。材料在使用前應確認供應商、生產日期、有效期及合格證等信息，對于有檢驗周期的原材料，應按照文件規(guī)定進行檢驗/試驗，使材料的性能滿足使用要求。入廠的原材料應按照相關要求進行貯存和記錄。

電裝特殊過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，外協單位應提供原材料合格證、供應商、生產廠家及入庫檢驗記錄等資料，確保原材料經過確認，質量滿足特殊過程的要求且在特殊過程的有效期內。

1.5 工藝方法確認

1.5.1元器件及印制板確認

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

除元器件選擇外，外協單位還應根據企業(yè)需求選擇印制板，一般可根據1.6～2.0mm，2.0～2.5mm和3.0～ 4.0mm等厚度范圍進行選取，使印制板的厚度及尺寸能代表企業(yè)典型產品且印制板的焊盤設計滿足器件的焊接要求。

1.5.2工藝確認

電裝工藝主要包含元器件和印制板預處理、元器件安裝、焊接以及檢測等工序，外協單位應根據焊接工藝和器件類型及特性編制工藝文件，工藝文件應可用、完整、清晰，具有可操作性，經過批準，現行有效。各工序應有對應編號的作業(yè)文件，使相關人員能嚴格按照作業(yè)要求操作。各工序過程應形成記錄，保證電裝準備、生產及檢驗工序、選用的工具及設備及工藝參數等信息均可追溯，實現對特殊過程的過程控制[7]。

1.6 環(huán)境確認

特殊過程作業(yè)過程中，應保證現場生產環(huán)境符合相關作業(yè)文件要求，同時還需要對相應指標定期進行監(jiān)測和記錄。環(huán)境條件經實際測量符合要求時，方可進行特殊過程作業(yè)。

1.6.1 溫濕度確認

電裝特殊過程的環(huán)境應滿足溫度18～30℃，濕度（RH）：40％～70％的要求，實時監(jiān)控數據并定期記錄，超過閾值時應自動報警。

1.6.2光潔度、潔凈度確認

作業(yè)現場地應保持潔凈并且按照相關要求管控。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)有特殊要求時按照特殊要求執(zhí)行。

1.6.3 防靜電確認

作業(yè)現場應進行周期性防靜電測試，包括防靜電腕帶、工作鞋、防靜電臺墊、貨架、工作臺、靜電接地點等，確認作業(yè)環(huán)境接地良好，無松動、脫落，導線破損等。測試結果應符合GJB 3007A《防靜電工作區(qū)技術要求》[8]。

1.7 檢測結果確認

電裝特殊過程檢測包括外觀檢測、X-ray檢測、金相切片檢測。特殊過程完成后，外協單位應提供產品檢驗合格證、X-ray檢測報告以及金相切片檢測報告，檢測項目及結果應滿足企業(yè)相關要求。

1.7.1 外觀檢測

應對元器件的焊點進行100％目檢，目檢可采用放大鏡或顯微鏡進行輔助檢驗。如引腳潤濕良好，引腳無焊接橋連、虛焊等現象，焊點質量符合標準IPC- A-610《電子組件的可接受性》Class3或外協單位與生產單位約定軍品級相關標準要求，則可判定試驗件外觀合格。

1.7.2 X-Ray 檢測

對特殊過程中BGA、QFP、LCC等表貼器件及通孔器件應進行X-ray檢測，焊點質量應符合IPC-A-610 《電子組件的可接受性》Class3 相關要求，一般要求如下：

1）空洞：X光圖像內焊球的孔洞面積≥焊球面積的25％為不合格；

2）橋連：X光圖像可見焊料橋接為不合格；

3）引腳漏焊：X光圖像可見焊料球缺失或直徑過小為不合格；

4）爬錫高度：插裝孔內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

1）切片原則。

為了檢測器件的焊接質量，隨機選擇1塊進行金相切片檢測，切片位置應覆蓋所有器件類型，切片方法可參考IPC-650《電路板品質檢測的標準方法》2.1.1 中手動微切片法進行[9]，截面應能看qSrKqN239gYcKA8l5uZNNfRONrQ7luPYBIS8WB5vITQ=到焊球狀態(tài)及器件引腳的爬錫情況。

①BGA、LGA 和PGA 等器件可按照圖2 進行切片。

②鷗翼型引腳器件可沿著兩側引腳切片，如圖3 所示。

③片式阻容類器件可沿電極方向進行切片，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導線應沿焊點切開，判斷線束焊點狀態(tài)，如圖7 所示。

2）結果判定。

檢測結果采取測量試樣實際值的方法進行評判，一般判據如下：

①測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（一般認為0.5～5μm），則可判定為合格；

②焊點切片表面無裂紋，焊點的爬錫高度大于75％，則可判定為合格；

③所有焊點切片結果應滿足IPC-A-610 Class3 相關要求，否則判定焊點不合格。

2 現場審核

電裝特殊過程現場審核包括正在實施生產的特殊過程，已完成工序的過程生產記錄，人員資格及能力鑒定，設備認可和操作過程記錄，物料存儲及作業(yè)環(huán)境等，對電裝生產能力的輸出進行監(jiān)視和測量，使特殊過程的操作按照規(guī)定的工序及參數實施，確認外協單位具備執(zhí)行電裝特殊過程的能力。

3 特殊過程確認

依據電裝特殊過程要求，確認特殊過程合格的依據為人員確認、設備確認、材料確認、環(huán)境條件確認、檢測結果確認均合格，否則電裝特殊過程確認不合格。如特殊過程結果確認不合格，應對不符合項進行糾正并重新確認F，直至外協單位特殊過程滿足企業(yè)要求[10]。

4 特殊過程再確認

已經完成電裝特殊過程確認的外協單位，在后續(xù)生產時應按照確認的人員、設備及工藝、進行生產，使產品質量可控，具有可追溯性。然而在實際生產過程中，“人、機、料、法、環(huán)、測”6大要素均有可能發(fā)生變化，如出現人員變動、設備停用、使用物料變更、工藝方法優(yōu)化等情況，或特殊過程運行已達到規(guī)定時間，應對外協單位的電裝特殊過程進行“ 再確認”，以便電裝生產過程質量特性的穩(wěn)定輸出。

5 結束語

通過對外協單位進行電裝特殊過程確認，可對外協單位的電裝生產能力進行評價。外協單位特殊過程滿足企業(yè)要求，有助于后期承擔批量任務時能更多生產出質量穩(wěn)定、性能可靠的模塊，降低產品的不良率PPM值，這也為航空武器裝備生產企業(yè)保質保量按時交付提供有力保障。

【通聯編輯：梁書】