电子元器件有寿件可靠性管理与控制初探

刘 雄 任 芸 李冠雄

（驻一八五厂军事代表室，贵州 贵阳 550009）

目前，飞机二次电源设备大量使用电子元器件，电子元器件的可靠性不但会影响到产品功能的实现，同时也会影响到飞行安全。然而，部分电子元器件由于其受到材料、工艺、工作模式、工作环境等方面因素的影响，不同的电子元器件可靠性指标各不相同，但目前除部分新型号飞机提出将少部分电子元器件作为可更换的有寿件加以控制外，对其它电子元器件可靠性管理与控制仍然相当薄弱，特别是一些老机型对电子元器件可靠性管理与控制基本上是个空白。如何加强电子元器件可靠性的管理与控制是军方应当高度重视的紧迫问题。本文从3个方面对如何加强电子元器件有寿件可靠性的管理与控制进行初步的探讨，希望能起到一定的抛砖引玉作用。

1 电子元器件可靠性管理中存在的主要问题和矛盾

电子元器件可靠性管理与控制中存在的问题和矛盾主要表现在以下两个方面。

1.1 目前大部分电子元器件的可靠性指标均不明确，对产品使用造成安全隐患

这类矛盾主要存在老旧机型的配套产品上，由于电阻器、电容器、电感器和半导体分立器件等电子元器件失效时间函数不服从指数分布，且受设计、结构、材料和工艺等影响较大，生产厂家只是给了相应的质量保证等级，没有给出量化表征产品可靠性水平的特征数。配套产品承制单位由于没有量化表征产品可靠性水平的特征数可参考，在设计产品时无法正确评估电阻器、电容器、电感器和半导体分立器件等电子元器件的可靠性指标对产品全寿命周期的影响，没有对电子元器件的使用情况进行有效的监督，更没有制定相应的管理措施，致使大量上世纪六七十年代的产品部队仍在使用。但到寿的电子元器件一旦超出寿命期继续使用就存在发生故障的巨大风险，为部队飞行安全埋下了巨大的隐患。

1.2 电子元器件可靠性指标虽已明确，但对其真实使用情况缺乏科学的统计手段，无法对电子元器件寿命参数进行有效的监督

这类矛盾主要体现在目前的新研机型。新研机型对使用了有可靠性指标的电子元器件的产品，提出了有寿件的概念，比如说继电器、断路器、接触器等电子元器件给出的可靠性指标有日历持续时间和动作次数，以先到达者为准。对于配套产品承制单位来说继电器、断路器、接触器等电子元器件的动作次数只能依靠主机所和使用部队进行统计，由于缺乏相关的统计信息，配套产品承制单目前对继电器、断路器、接触器等电子元器件未给出明确更换要求，该状况必然会给型号的可靠性管理工作造成混乱状态，势必影响飞机的飞行安全。

2 影响电子元器件可靠性的因素

2.1 电子元器件的分类

电子元器件可分为元件和器件两大类。在实际使用中，元件主要包括电阻、电容、电感、继电器和开关等；而器件则可分为半导体分立器件、集成电路以及电真空器件等。有关元器件的分类详情可见图1。

2.2 影响可靠性指标的因素

图1 元器件分类表

不管是元件还是器件，其可靠性指标都会受到诸多因素的影响，如元器件的设计、结构、工作模式、选用的材料和采用的生产工艺，使用的环境应力和电应力等因素都会对元器件的可靠性指标造成影响 。对于不同的元器件，各个因素对元器件可靠性指标的影响程度是不同的，对于电容器而言选用的原材料是影响可靠性指标的关键因素；对于半导体分立器件采用的生产工艺和电应力是影响可靠性指标的关键因素；对于继电器、接触器而言结构、工艺、材料、电应力对可靠性指标的影响都是至关重要的，所以各种因素对元器件可靠性指标的影响不能一概而论，需要有侧重点。目前国内外的电子元器件厂家都对其做出了相应规定。详情见表1。

表1 各类电子元器件寿命指标

各类电子元器件有寿件不同，这里就针对现在二次电源控制保护器装置常用的密封性接触器进行说明。密封性接触器是靠惰性气体作为内部填充物，接触触点之间绝缘靠绝缘材料及惰性气体来保证。接触器的可靠性，特别是大电流的接触器可靠性对技术、生产环境、生产工艺等方面要求较高。在现有的技术基础上，国内厂家的接触器通断的机械寿命一般为10 000～20 000次，日历年寿命一般为8～10年，如果超过规定寿命使用，由于内部绝缘材料老化、触点的机械损耗等原因，造成产品性能下降、内部触点间短路，直接后果就是接触器无法正常接通和断开，致使产品不工作或损坏。

3 电子元器件可靠性的管理与控制

电子元器件有寿件可靠性的管理和控制在国内还处于一个探索的过程，这项工作是一个庞大的系统工程，涉及到顶层制度和措施的制定、电子元器件基础信息的收集和更新、电子元器件的研制生产、产品研制过程中电子元器件的选用、筛选和试验、产品使用过程中电子元器件实际使用情况的监控等各个方面。

3.1 加强电子元器件有寿件基础信息的收集

电子元器件可靠性基础信息的收集是一项复杂的系统工程，不但需要生产厂家、配套产品承制单位、主机场所和使用部队的大力支持和配合，还需要生产厂家做大量科研攻关、摸底试验才能取得较为全面的基础信息。在此项工作中驻厂军事代表应充分发挥军方的主导作用和桥梁纽带作用，完成好以下两项工作：

3.1.1 督促并协助元器件生产厂家和配套产品承制单位建立可靠性工程管理系统及职能机构，制定可靠性工程技术责任制，并在元器件、配套产品研制生产过程和使用过程中检查可靠性管理工作的有效性。

3.1.2 督促并协助配套产品承制单位与主机场所和使用部队建立长期的信息沟通制度，配套产品承制单位要根据产品特点列出不同产品上不同元器件所需要采集的相关信息和信息的采集方法，定期到主机场所和使用部队进行走访、沟通确保信息采集的全面性和真实性。

3.2 建立电子元器件有寿件顶层相关制度和法规

在各驻厂军事代表室完成可靠性相关基础信息收集后，机关应成立相关的部门专门对各代表室收集的信息进行综合和梳理，根据不同的特征信息形成相应的顶层制度度和法规要求。目前，新研制机型规定了寿命指标以后，就要求配套产品达到相关寿命指标，没有考虑相关电子元器件寿命达不到规定指标，然而又没有相关的制度和法规对电子元器件有寿件可靠性进行有效的管理与控制，对因此而埋下的安全隐患进行有效的解决。所以，首先就要制定相关顶层的制度和法规，对电子元器件有寿件的范围、选用、问题处理等方面进行规定，确定电子元器件检查和更换时间，确保这项工作有法可依。在法规制定上，可以借鉴民用飞机上的一些先进的管理模式和方法。目前在民用飞机上，法规规定有接触器和功率器件的产品，到首翻期都要对有寿的接触器和功率器件进行更换。

3.3 提高电子元器件研制生产水平

提高电子元器件研制生产水平，提高电子元器件的固有可靠性是提高电子元器件有寿件可靠性管理的一个根本。加大技术投入，加强技术储备，攻克技术难题，研制生产高可靠性长寿命的电子元器件，不断满足使用要求。

3.4 规范电子元器件的选用

电子元器件的选用直接影响到产品可靠性的高低，选用的元器件的质量等级应符合型号机型和产 品的要求，必须按照GJB/Z 35-1993《元器件降额准则》规定，考虑元器件实际降额使用要求，选用成熟、质量稳定、可靠性高、有发展前途的和能持续供货的元器件；优先选用经过认证和鉴定合格的、符合国军标的元器件和经过考验，符合要求，能够稳定供货的“七专”及“七专”以上级定点生产厂家生产的元器件。

电子元器件有寿件可靠性的管理与控制，在国内多数军用飞机二次电源设备上并没有有效的管理和控制，还处于探索阶段，本人针对实际工作中面临的困难和矛盾提出了一些看法，有不足之处请批评指正。