质量管理与控制在船用电子元器件二次筛选的应用

2012-04-01张利张伟肖艺

船电技术 2012年5期

张利张伟肖艺

（中国船舶重工集团公司第七一二研究所，武汉430064）

0 引言

随着科技的发展，船用工业对电子产品的质量要求日益提高。电子元器件作为电子设备和电子系统的基本组成单元，其可靠性已关系到船用工业乃至国防事业的发展。在20世纪40年代，美国运往远东地区的装备中50%的电子设备尚处在储存期间就已经失效。其主要原因是电子管的可靠性太差。而用于船用产品元器件的质量可靠性是由元器件的固有质量和筛选质量决定，前者主要由元器件生产单位在元器件设计、工艺等过程中的质量所控制；后者则主要由使用单位对元器件的二次筛选的质量管理与控制所决定。因此，元器件筛选的质量管理与控制，就是有效的提高元器件筛选质量的可靠性，保证船用产品的高质量，增强我国国防实力的迫切要求。

1 船用电子元器件进行二次筛选的介绍

1.1 船用电子元器件二次筛选的定义

国标GB/T3187-94《可靠性、维修性术语》对筛选试验的定义：“为选择具有一定特性的产品或剔除早期失效的产品而进行的试验”。元器件生产厂家在元器件制造好后的出厂筛选为第一次筛选。但是第一次筛选基本不能满足船用产品对元器件质量的控制要求。使用单位对船用电子元器件按照船用电子产品标准进行第二次可靠性的筛选，叫船用电子元器件的二次筛选。

1.2 船用电子元器件二次筛选的目的

元器件的可靠性决定了电子电路或整机的性能。在船用电子元器件二次筛选前，使用单位应该对元器件的生产厂家进行质量认证。还要按照有关元器件国家标准、船用产品标准等相关标准制定相应的二次筛选标准，对元器件进行二次筛选，针对生产方筛选的不足或缺项加以补充。

1.3 船用电子元器件内在质量评价

船用电子元器件在二次筛选前，应该采用新的评价技术对电子元器件的内在质量进行评价，特别是对批量采购的电子元器件。在采购过程中，使用单位主要是检查供货方3方面的数据：⑴ 工艺能力评价；⑵ 工艺过程统计受控状态分析；⑶元器件出厂平均质量水平PPM考核。通过3个方面对元器件的内在质量的评价，我们可以在二次筛选前就掌握被筛选的元器件的基本情况。

2 质量管理与控制在船用电子元器件常规二次筛选过程中的具体应用

使用单位二次筛选的实验人员首先要经培训考核合格后才可以上岗。在筛选前，要了解相关的质量管理控制知识、筛选流程、筛选条件、筛选标准等。下面主要谈谈质量管理与控制在元器件常规二次筛选温度循环、电功率老炼和电参数检测过程中的具体应用。

2.1 温度循环过程中的质量管理与控制

元器件二次筛选中的温度循环是测试元器件在高低温环境下接受温度循环冲击后的性能和可靠性。这样可以先淘汰不能耐受高低温环境的失效元器件。这对于元器件的质量管理和控制是一个重要的部分。也是元器件二次筛选最先要做的试验测试部分。温度循环过程中的质量管理与控制主要表现在以下几个方面：

(1)试验人员根据任务通知单核实需要进行温度循环试验的电子元器件型号名称、数量和状态标识号；试验人员将电子元器件装入作好标识老炼专用信封内，试验人员应做好防静电措施；

(2)试验人员根据电子元器件二次筛选工艺卡，确定温度循环的试验温度，并按照工艺卡内规定的温度，启动低温试验箱和高温试验箱；

(3)当高低温试验箱内温度达到设定的温度时，试验人员将装好待老炼器件的老炼专用盘首先放置低温试验箱内按照先低温、后高温的顺序进行温度循环试验。试验人员在转移老炼专用盘位置的时候应当注意转移时间必须小于1 min。试验人员在试验过程中应做好试验记录；

(4)当温度循环完成后，试验人员关闭高温试验箱，将在高温试验箱内放置的器件自然冷却，同时注意将低温试验箱进行升温除霜，待低温试验箱内完全干燥后关闭低温试验箱电源；器件自然冷却后，试验人员应将器件按原包装装好，做好相应的状态标识。

2.2 电功率老炼过程中的质量管理与控制

元器件电功率老炼是在规定的温度下给元器件通上规定时间的电应力，使元器件具有的潜在缺陷提前暴露，是一种最有效最常用的筛选手段。

器件分为电容、二极管、晶体管等，所以老炼方法也不尽相同，主要有高温老炼、高温反偏老炼和常温功率老炼。所以在筛选试验过程中施加的电压、电流和试验温度选择控制就显得十分重要。元器件电功率老炼的质量管理与控制主要表现在以下几个方面：

(1)试验人员应根据任务通知单核实需要进行电功率老炼试验的元器件的型号名称、数量和状态标识号；试验人员核查待老炼的元器件依照工艺资料规定的电流和电压条件，认真的核对老炼条件。检查老炼设备的仪表，稳定电源是否完好，并在有效期内；

(2)试验人员根据待老炼的元器件的型号、数量和元器件电功率老炼检测系统的老炼电源布局情况，合理分配元器件的老炼区位。试验人员按相关电子元器件二次筛选工艺卡的规定，将元器件正确插入相应的老炼板上，并推入老炼检测系统老炼箱内；

(3)试验人员按照相关元器件电功率老炼检测系统操作规程启动老炼检测系统，并检测老炼板上元器件的极性，防止极性插错；试验人员打开老炼检测系统的高温箱开关并设置在相应温度，按照相关元器件老炼检测系统操作规程对元器件进行老炼，并做好试验记录；

(4)当老炼时间结束后，试验人员按照相关元器件老炼检测系统操作规程关闭老炼检测系统，并切断老炼检测系统的电源；器件自然冷却后，试验人员应将器件按原包装装好，做好相应的状态标识。

2.3 电参数检测过程中的质量管理与控制

元器件电参数的检测过程，工艺质量管理与控制是非常重要的。规范元器件的检测，确保剔除早期失效的器件，保证测试时的数据准确，且器件不至于损坏和受损伤，应进行以下的质量管理与控制：

(1)检测人员必须经过防静电知识培训合格，检测人员必须穿防静电工作服、手套和工作鞋，检测人员必须戴正确接地的防静电腕带；检测人员在检测前核实需要进行检测器件的型号名称、数量和状态标识号；严格执行标准环境的检测条件：常温测试的环境温度控制在(25±10)℃以内；相对湿度为25～75%；

(2)检查所用的仪器仪表应在合格有效期内，要正确使用各种测试仪器和仪表，并根据被测器件的主要参数范围，选择合适的频率电压等档位；在检测过程中应当注意尽量减少由于引线电阻导致的误差，必要时采用四线法检测；

(3)检测过程中，器件所施加的电压和电流不能超过器件的最大额定值。测试仪器自身的漏电流应远小于被测器件的反向漏电流；当测试完成以后，校核人员应该进行严格校核，保证各项数据的准确性。

3 质量管理与控制在船用电子元器件特殊二次筛选的应用

随着船用产品向着更高精端方向的发展，船用电子元器件有一些缺陷是不可能通过常规的二次筛选发现的，笔者通过研究总结了一些其他特殊的二次筛选方式。下面就质量管理与控制在船用电子元器件其他特殊的二次筛选中的应用做一些探讨。

3.1 船用电子元器件的破坏性物理分析（DPA）和失效分析

使用单位对一个批次的电子元器件抽样进行DPA和失效分析，是一种新型特殊的二次筛选方式。通过对其一种破坏性的物理解剖实验分析它的有效性。它可以发现常规二次筛选过程中发现不了的一些缺陷，这种缺陷往往有“批次性”的特点。失效分析的内容包括：失效调查、失效模式鉴别等。从外部分析到内部，从非破坏分析到破坏性分析，包括外观检查、电测试、X照相等，再使用光学、化学等技术分析方法。这2种筛选分析可以剔除一些潜在的，在常规二次筛选中不容易发现的不合格元器件，从而进一步提高船用电子元器件的可靠性。

3.2 建立船用电子元器件的二次筛选质量数据平台

船用电子元器件进行二次筛选时，使用单位根据二次筛选数据建立元器件质量数据平台，也是一种特殊的筛选方式。建立元器件二次筛选全过程的数据及其分析的信息，并建立能检索元器件去向包括装机元器件和失效元器件信息的信息库。质量部门再利用计算机对数据库进行统计和分析，再将结果反馈至采购、试验和研制部门，据此对元器件的采购、试验进行调整，提高元器件的质景与可靠性。

3.3 应用6δ管理技术强化二次筛选过程

6δ质量文化，它包括了管理战略和为之服务的方法。6δ所对应的产品不合格率是 3.4%。在这里我们可以用新的质量管理哲学和相应的管理方法来提高船用电子无器件二次筛选质量水平。在船用电子元器件二次筛选领域推广6δ，是一种新的管理与控制强化二次筛选方法。运用6δ提供的CPK和SPC、PPM技术，有效的筛选流程设计、改造和优化的管理，从而提高二次筛选的质量，增强产品的可靠性。