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浅析航天电子元器件质量控制与可靠性保障

目前,国产电子元器件的质量和可靠性还不能完全满足航天型号高可靠性的要求。因此,需要航天企业的整机用户在元器件的选择、采购、筛选、检测和使用等过程中,加强质量保证控制,提高元器件的固有质量和使用质量。针对航天型号配套电子元器件的特点和航天科技集团公司的元器件质量保证工作的具体情况,提出增设元器件质量保证技术岗位。通过元器件工程师来提高元器件选型匹配度,加强对元器件选用的控制,完成元器件国产化替代工作。这样做的意义在于加强航天电子元器件质量保证工作体系建设,提升航天型号配套元器件使用质量保证工作,提高电子元器件的质量和可靠性,确保航天型号研制生产任务顺利进行。

关键词:航天型号;国产元器件;元器件工程师;质量保证体系

中图分类号:V243 文献标识码:A DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2017.01.011

1 背景

1.1 质量保证工作的定义和意义

电子元器件是电子设备和整机的组成细胞,是保证设备高可靠的基本单元。元器件的性能指标、质量、可靠性水平和供货保障能力直接关系到电子设备和整机的技术性能、研制过程、后勤保障能力。随着国防科技技术向电子化、智能化的发展,电子设备使用元器件的数量、品种均大幅增加,对元器件的质量等级要求也越来越高,比如,要求工作温度范围为-55~+125 ℃,满足抗冲击和振动条件,在海上的装备要求防盐雾和霉菌,在星载装备中要求满足防辐射的条件,水汽含量不多于5×10-6等。

要想保证航天电子装备稳定、可靠地工作,就必须要有可靠性高的元器件来保障。航天型号(导弹、运载火箭、卫星、载人飞船)采用了大量的电子元器件,一般载人火箭每发箭使用的电子元器件20 000~30 000只,每颗卫星使用电子元器件20 000~60 000只,而载人航天工程使用的电子元器件则达到130 000只。一个小小的电子元器件可能会给相关工程造成致命的影响。比如,我国自行研制的“神州”飞船完成规定任务着陆前,如果降落伞的传感器不能有效工作,导致降落伞无法打开,就有可能将舱内的各种设备摔得粉碎。

电子元器件的质量包括固有质量和使用质量。元器件的固有质量主要是由元器件生产单位在元器件设计、原材料选用、工艺、生产制造等过程中的质量控制所决定的;元器件的使用质量主要是由使用方对元器件的选择、采购、筛选、检测和使用等过程中的质量控制所决定的。

近几年,航天型号使用的电子元器件失效分析的统计数据表明,电路设计错误和元器件应用不当占了故障原因的80%。举几个简单例子:①一个电解电容紧挨着散热片焊接,与电解电容相关联的那部分电路参数容易漂,现象和结果就是机器参数不稳。②某块电路工作不好,发现将PCB板信号线的一个电感换成磁珠就好了,于是,就改了BOM单大肆生产了。看起来磁珠似乎与电感的特性是相同的,事实上,磁珠表现的是一个随频率变化的电阻特性,是消耗性的,而电感是储能特性,是储存性的削峰填谷。从结果看似乎更换器件后没问题,但其实没有明白真正的元器件机理。设计电路,要对电路和元器件刨根究底。③比如降额,几乎所有设计师都说“我们降额了,基本降了50%,余量是足够的”。那么,是不是所有该降额的参数都降到了安全范围内呢?同一类功能的元器件换了不同封装形式或生产工艺时,一样的降额系数能降出一样的效果吗?因此,要保证航天型号元器件的质量,一方面,需要加强元器件生产过程的质量控制,以提高元器件的固有质量;另一方面,要加强元器件使用的质量控制,以提高元器件的使用质量。

本文中的航天电子元器件质量保证是指航天企业为保证航天型号使用的电子元器件的质量和可靠性满足型号全寿命周期的质量和可靠性要求而采取的各项保证措施,包括组织管理模式、管理制度、管理流程、各环节的控制要求等。

1.2 国内质量保证工作现状

1.2.1 元器件质量保证工作的发展历程

从20世纪70年代开始,我国國防工业主管部门就采取措施提高军用元器件的固有质量。例如,20世纪70年代末期实施的“七专”(专人、专机、专科、专批、专检、专技、专卡)质量控制。20世纪80年代中期开始准备,20世纪90年至今逐步实施的贯彻国家军用标准(简称“贯标”)等措施,都对提高国产军用元器件的固有可靠性起到了积极的推动作用。

到20世纪90年代开始实施“五统一”元器件质量管理,即统一标准、统一定货、统一验收、统一筛选和统一失效分析。但是,航天系统已在最初的“五统一”基础上有所发展,将元器件全过程质量保证的7个重要环节归纳为“统一选用、统一采购、统一监制与验收、统一筛选与复验、统一失效分析”,所以,现在的“五统一”实际上包括了元器件的选用、采购、监制、验收、筛选、复验和失效分析7个环节,具体情况如图1所示。这项工作由航天型号任务的抓总单位,即总体院统一组织实施。

“五统一”将“统一选用”放在首位。这说明,元器件的使用可靠性保证工作必须从源头抓起。

1.2.2 航天企业元器件质量保证体系现状

目前,质量保证工作中存在的主要问题是多头管理、职责不

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