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伴隨當(dāng)前我國航天載人工程及研制逐步向智能化、電子化的方向發(fā)展，電子元器件的作用也越來越突出，中國航天六十余年的發(fā)展歷程中，電子元器件的質(zhì)量控制及可靠性問題備受關(guān)注。多年來，作為航天復(fù)雜龐大系統(tǒng)的基礎(chǔ)之一，元器件依然是質(zhì)量控制保證工作的重點(diǎn)，其特征是用戶牽引、問題導(dǎo)向、統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。本文重點(diǎn)分析和研究在航天產(chǎn)品中電子特殊性及質(zhì)量控制。

1電子元器件的定義與現(xiàn)狀

1.1電子元器件的定義

電子元器件是指在電子設(shè)備或者電子電路當(dāng)中進(jìn)行電子、光電、機(jī)電、電氣控制的基本元器件，需要符合相關(guān)的規(guī)定要求，由一個(gè)或多個(gè)單位共同組成，具有完整性，在不進(jìn)行暴力破壞的條件下無法對(duì)其進(jìn)行分解。

1.2加強(qiáng)電子元器件的可靠性的重要意義

通過大量電子整機(jī)故障統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)電子元器件無法工作是造成整機(jī)出現(xiàn)故障的重要原因。美國惠普公司曾經(jīng)分析整機(jī)在保用過程中出現(xiàn)問題的主要原因，其中，3/4是由元器件故障產(chǎn)生的。法國阿里安火箭在8次發(fā)射失敗當(dāng)中，元器件故障導(dǎo)致了其中7次發(fā)射失敗。如果，某個(gè)設(shè)備當(dāng)中的元器件有15,000個(gè)，為了保證系統(tǒng)的可靠性達(dá)到95%，需要保證每個(gè)元器件的可靠度達(dá)到99.99987%，所以在應(yīng)用科學(xué)技術(shù)、衛(wèi)星運(yùn)載火箭和導(dǎo)彈武器為基礎(chǔ)的航天領(lǐng)域發(fā)展過程中，元器件的質(zhì)量穩(wěn)定性具有非常重要的作用。戰(zhàn)略導(dǎo)彈以及運(yùn)載火箭等的控制系統(tǒng)、遙測(cè)系統(tǒng)、地面設(shè)備等都需要成千上萬的電子元器件穩(wěn)定地工作，這些元器件對(duì)航天器在工作過程中的可靠性和質(zhì)量有著直接影響，因此加強(qiáng)電子元器件的質(zhì)量控制及可靠性逐步成為航天工作者需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。

2航天對(duì)電子元器件的特殊要求

2.1高可靠性

在進(jìn)行測(cè)試的過程中，依照元器件的適應(yīng)環(huán)境進(jìn)行分析，如果一批電子元器件在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行使用產(chǎn)生故障概率為1，那么這批電子元器件在飛機(jī)使用過程中出現(xiàn)的故障概率為6.5，在火箭飛行過程中出現(xiàn)故障的可能性能達(dá)到80。這些主要是由于使用過程中環(huán)境條件的不同，在電子元件失效方面的情況也各不相同。依照短期、中期、長期工作壽命，在器件失效方面需要控制在100非特，10非特，1非特，所以加強(qiáng)元器件的可靠性是非常關(guān)鍵的。

2.2特殊的環(huán)境適應(yīng)性

在惡劣條件下進(jìn)行工作時(shí)，航天產(chǎn)品的工作和儲(chǔ)存都需要較高的要求。在航天器的零部件當(dāng)中，通常來說，電子元器件非常精密，相對(duì)較為脆弱，在使用中面臨指非常嚴(yán)苛的條件，因?yàn)樾枰?jīng)受振動(dòng)、沖擊、潮熱、輻射等各種不良環(huán)境，因此需要加強(qiáng)管理，保證元器件可靠性的要求逐步提高。而不同用途的戰(zhàn)略武器在煙霧抗?jié)駸岱矫娴囊笠草^為特殊，需要在這種極端惡劣的環(huán)境下具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。

2.3重量輕、體積小、功耗低

為了提高效率，讓航天產(chǎn)品在運(yùn)行發(fā)射過程中消耗的能量降低，所用到電子元器件的功耗盡量小，而且質(zhì)量相對(duì)較輕，所以需要使用一些功耗較低而且集成度較高的電子元器件。然而這些元器件非常精密，對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行保證具有很大的難度，因?yàn)殡娮釉骷绻褵o法正常使用，會(huì)對(duì)航天產(chǎn)品的質(zhì)量控制和研發(fā)進(jìn)度等方方面面產(chǎn)生較大的影響。

2.4多品種、大批量、更新?lián)Q代快

當(dāng)前，航天技術(shù)發(fā)展速度進(jìn)一步加快，隨著衛(wèi)星導(dǎo)彈逐步更新?lián)Q代，所使用的電子元器件也需要依照航天產(chǎn)品發(fā)展的要求進(jìn)行更新。要保證航天電子裝備穩(wěn)定、可靠地工作，就必須要有可靠性高的元器件來保障。航天型號(hào)（導(dǎo)彈、運(yùn)載火箭、衛(wèi)星、載人飛船）采用了大量的電子元器件，一般載人火箭每發(fā)箭使用的電子元器件20000～30000只，每顆衛(wèi)星使用電子元器件20000～60000只，而載人航天工程使用的電子元器件則達(dá)到120000只。

3航天電子元器件質(zhì)量控制

電子元器件的質(zhì)量包括固有質(zhì)量和使用質(zhì)量。元器件的固有質(zhì)量主要是由元器件生產(chǎn)單位在元器件設(shè)計(jì)、原材料選用、工藝、生產(chǎn)制造等過程中的質(zhì)量控制所決定的；元器件的使用質(zhì)量主要是由使用方對(duì)元器件的選用、采購、篩選、檢測(cè)和使用等過程中的質(zhì)量控制所決定。近幾年，航天型號(hào)使用的電子元器件失效分析的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，電子元件在電容器、電連接器、繼電器的失效比率高達(dá)58.6%，例如，某單機(jī)加電程中發(fā)生爆裂，電路板上殘留多余的金屬絲和焊錫渣，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障，問題定位于固體鉭電容短路，由于內(nèi)部介質(zhì)層存在缺陷，加電時(shí)缺陷處漏電流增大，溫度升高，最終燒毀。該鉭電容失效屬于產(chǎn)品固有質(zhì)量問題。

3.1加強(qiáng)電子元器件的統(tǒng)一化管理

由于航天系統(tǒng)較為復(fù)雜，對(duì)電子元器件進(jìn)行統(tǒng)一，使之成為單獨(dú)的子系統(tǒng)或者單元進(jìn)行管理能夠保證系統(tǒng)發(fā)展的效率提高。如果將它分散在各個(gè)不同的單元或者系統(tǒng)當(dāng)中，無法進(jìn)行系統(tǒng)化的管理。統(tǒng)一的管理模式在設(shè)備人力財(cái)力方面的配置較高，統(tǒng)一地進(jìn)行管理能夠有效地保障電子元器件的質(zhì)量控制及可靠性。

3.1.1統(tǒng)一選用

對(duì)電子元器件進(jìn)行合理選用，依照使用環(huán)境的要求，進(jìn)行電子元器件種類、規(guī)格的選擇，對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行確認(rèn)，加強(qiáng)質(zhì)量等級(jí)控制。統(tǒng)一選用要求需要對(duì)電子元器件的選用名錄進(jìn)行編制，依照型號(hào)特點(diǎn)使用性能、可靠性、壽命等，正確地對(duì)元器件的品種、質(zhì)量、規(guī)格進(jìn)行選擇，嚴(yán)格地依照要求進(jìn)行控制，保證實(shí)際使用過程中的可靠性。在設(shè)計(jì)的過程中一定要對(duì)降額使用進(jìn)行貫徹和落實(shí)，保證可靠性，確保所有的元器件能夠有效地完成其使命，在航天產(chǎn)品當(dāng)中發(fā)揮出應(yīng)有的作用。

3.1.2統(tǒng)一采購

在元器件采購過程中對(duì)進(jìn)度進(jìn)行控制，保證元器件的質(zhì)量，并且對(duì)成本進(jìn)行控制。在采購的過程中，需要盡量使用集中采購的方式進(jìn)行，需要使用的部門列出清單，由主管部門統(tǒng)一對(duì)采購進(jìn)行協(xié)調(diào)，制定相應(yīng)的采購成本，依照流程對(duì)審批手續(xù)進(jìn)行審核。

3.1.3統(tǒng)一監(jiān)制和驗(yàn)收

加強(qiáng)電子元器件的監(jiān)制主要指的是生產(chǎn)單位對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量進(jìn)行控制，判斷所采購的元器件質(zhì)量是否能達(dá)到使用的要求，并且組織相關(guān)人員進(jìn)行驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的制定，依照合同規(guī)定進(jìn)行相應(yīng)的驗(yàn)收工作。

3.1.4統(tǒng)一復(fù)驗(yàn)和篩選

在電子元器件驗(yàn)收合格之后，依照統(tǒng)一的規(guī)定進(jìn)行入庫復(fù)驗(yàn)。與此同時(shí)，需要對(duì)有補(bǔ)充篩選項(xiàng)目進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)充篩選，保證相關(guān)的電子元器件在使用的過程中符合要求。并且查驗(yàn)合格證書，隨著合格證將電子元器件交給委托單位，如果電子元器件無合格證，無法保證質(zhì)量，則不能裝機(jī)試用。

3.1.5統(tǒng)一失效分析

元器件的失效分析是非常重要的，主要在于對(duì)失效的元器件進(jìn)行系統(tǒng)化的檢測(cè)，通過相應(yīng)的物理、化學(xué)檢測(cè)，分析出現(xiàn)問題的原因，與元器件失效前獲得具體情況進(jìn)行結(jié)合，了解細(xì)節(jié)，積極總結(jié)確定元器件失效的環(huán)境，失效的機(jī)理。通過失效分析可以了解很多內(nèi)容，查找元器件的固有質(zhì)量問題或是在使用的過程中沒有依照相關(guān)條件使用而造成的失效問題，積極進(jìn)行反饋，采取合理的方式進(jìn)行糾正和處理，這樣可以讓元器件的固有質(zhì)量和使用質(zhì)量大幅度提高。

3.2對(duì)PPL實(shí)行動(dòng)態(tài)管理

可以利用選用目錄的方式對(duì)元器件的選擇進(jìn)行控制。通常而言需要對(duì)合格產(chǎn)品目錄進(jìn)行確認(rèn)，在此條件下進(jìn)行比較優(yōu)選，產(chǎn)生優(yōu)選目錄ppl。動(dòng)態(tài)管控主要是形成完善的PPI使用制度，了解元器件的具體情況，對(duì)型號(hào)的實(shí)際選用情況進(jìn)行跟蹤控制，及時(shí)更新，并且對(duì)新的PPl進(jìn)行頒布。另外還要注意，PPI在使用的過程中，主要包含了超PPl選用的申報(bào)和審核、標(biāo)準(zhǔn)化的審查以及通過可靠性設(shè)計(jì)評(píng)審等方式進(jìn)行控制。設(shè)計(jì)型號(hào)選用是相對(duì)應(yīng)的出現(xiàn)，超PPl選用的情況，具體分析一些已列入ppl的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品也可能會(huì)出現(xiàn)由于貨源中斷或有相應(yīng)的替代產(chǎn)品等問題。在實(shí)際操作的過程中，也需要及時(shí)地對(duì)PPI進(jìn)行修改，重視系統(tǒng)化的分析，進(jìn)一步對(duì)設(shè)計(jì)選用進(jìn)行控制。

3.3推行可靠性設(shè)計(jì)和降額設(shè)計(jì)

需要對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)范和要求進(jìn)行制定并加強(qiáng)推廣，展開可靠性設(shè)計(jì)，在實(shí)際應(yīng)用的過程中進(jìn)一步控制元器件的使用，保證效率，讓元器件在使用的過程中承受的應(yīng)力低于其額定值，這樣可以保證使用過程中各個(gè)元器件的可靠性。需要放到對(duì)每個(gè)元器件所承受的應(yīng)力。元器件的降額設(shè)計(jì)是確保可靠性的重要基礎(chǔ)，依照相關(guān)分析研究發(fā)現(xiàn)，有一半以上的元器件失效主要是因?yàn)槌袅λ鶎?dǎo)致的。

3.4強(qiáng)化專家咨詢和評(píng)審把關(guān)

形成總體、分系統(tǒng)、單機(jī)三級(jí)電子元器件評(píng)審制度。在此過程中，需要注意的主要是兩種形式，首先是需要加強(qiáng)管理，綜合化地對(duì)電子元器件的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)審，另外是需要重視細(xì)節(jié)，對(duì)各個(gè)具體問題進(jìn)行專題評(píng)審。電子設(shè)備的故障往往體現(xiàn)在電子元器件的失效，問題有可能是由于外界干擾導(dǎo)致的，或者元件出現(xiàn)一定的固有質(zhì)量缺陷而造成的，所以在實(shí)際使用的過程中，需要關(guān)注出現(xiàn)的問題，注意對(duì)電子元器件的固有質(zhì)量缺陷進(jìn)行分析，以判斷其出現(xiàn)缺陷的具體原因，是設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致質(zhì)量問題，還是個(gè)別質(zhì)量問題。在此過程中重視專家咨詢，通過專家評(píng)審和咨詢等各種方式加強(qiáng)管理，將電子元器件出現(xiàn)的質(zhì)量問題進(jìn)行解決。

3.5展開元器件質(zhì)量復(fù)查

在復(fù)審的過程中依照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行一致性檢查。在當(dāng)前，質(zhì)量復(fù)審也是航天質(zhì)量管理過程中進(jìn)行質(zhì)量控制的重要方式，電子元器件的質(zhì)量復(fù)審主要包含對(duì)失效電子元器件的處理、監(jiān)制和驗(yàn)收以及質(zhì)量問題的舉一反三。在此過程中積極總結(jié)分析產(chǎn)品的質(zhì)量狀況，避免出現(xiàn)重復(fù)性質(zhì)量問題。

結(jié)束語

總而言之，航天電子元器件的質(zhì)量管理所牽涉的內(nèi)容多種多樣，管理及設(shè)計(jì)人員要對(duì)元器件的質(zhì)量重要性做到充分認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量管控，確保元器件的質(zhì)量符合要求，以確保航天型號(hào)研制生產(chǎn)任務(wù)順利進(jìn)行。

作者:武文娟 單位:西安航天精密機(jī)電研究所