浅析军用电子元器件二次筛选
康宝 任刚 山丹 任苏萍 潘越
西北机电工程研究所
摘要:军用电子元器件的二次筛选是保障装备质量和可靠性的重要环节,本文阐述了军用电子元器件的一次筛选、二次筛选,常用筛选标准、筛选流程以及筛选注意事项,对军用电子元器件二次筛选工作有指导和借鉴意义。通过科学、规范的筛选流程,可以剔除不合格品,确保筛选结果的有效性和准确性,提高元器件的可靠性和使用性能,为武器装备的现代化和智能化提供有力支撑。
关键词:军用电子元器件;筛选;二次筛选
1、军用电子元器件二次筛选
军用电子元器件:用于武器装备中的电子元器件,在电子线路或者电子设备中执行电气、电子、电磁、机电和光电功能的基本单元,该基本单元可由多个零件组成,通常是不破坏便不能将其分解的,包括微电子器件、光电子器件、真空电子器件,化学与物理电源、特种元器件、机电组件与通用元件等。
军用电子元器件作为武器装备产业链上游的关键组成部分,是军工信息化、智能化的基石和基础支撑。在装备研制、生产和使用过程中,其质量与可靠性直接关系到装备的技术性能、研制进程以及作战能力。因此,对军用电子元器件进行严格的筛选和质量控制显得尤为重要。
元器件筛选主要分为一次筛选和二次筛选。一次筛选是元器件生产方按照军用电子元器件规范或供需双方签订的合同进行的筛选试验,旨在确保元器件的基本性能和可靠性满足合同和规范的要求。然而,在实际应用中,一次筛选可能无法完全满足使用方对元器件的质量要求,或者为了进一步提高元器件的批可靠性,这时就需要进行二次筛选。
军用电子元器件的二次筛选,也被称为补充筛选,是在一次筛选的基础上进行的更为严格的筛选过程。一次筛选通常由元器件生产方按照军用电子元器件规范或供需双方签订的合同进行,旨在剔除早期失效的元器件。然而,当一次筛选的技术条件未能满足使用方对元器件的质量要求时,或者为了进一步提高元器件的批可靠性,使用方或其委托单位会进行二次筛选。
二次筛选的目的在于进一步剔除潜在的失效产品,提高产品批次使用的可靠性。这一过程是通过一系列短期环境应力加速试验及测试技术实现的,这些试验和测试是非破坏性的,不会改变元器件的固有失效机理和固有可靠性。试验项目可能包括检查筛选(如显微镜检查、红外线非破坏检查等)、密封性筛选(如液浸检漏、氦质谱检漏等)以及环境应力筛选(如振动、冲击、温度冲击等)。
2、军用电子元器件二次筛选常用标准
军用电子元器件的二次筛选,是在已采购的元器件在“一次筛选”试验没有满足使用方规定的项目要求的技术条件时,或为进一步提高元器件的批可靠性而进行的筛选。对于二次筛选,确实存在一些明确的标准和规定,以下是关于军用电子元器件二次筛选的一些主要标准:
筛选项目与允许的不合格品率:根据GJB7243《军用电子元器件筛选技术要求》,对于某些筛选项目,规定了允许不合格品率(PDA)要求。除非另有规定,对有PDA要求的筛选项目应100%进行。当筛选不合格品的百分比(PD)超过了PDA,筛选的元器件将被视为不合格。
筛选分级:元器件筛选可分为I、II、III三个筛选等级。I级是最高水平的筛选等级,相当于半导体器件中的S(K、JY)级或有可靠性指标(质量等级)失效率等级不低于S级、宇航级等高可靠元件的筛选。II级是中等水平的筛选等级,相当于半导体器件中的B(H、JCT)级或有可靠性指标(质量等级)失效率等级为R级、P级中档元件的筛选。III级是一般水平的筛选等级,相当于半导体器件中的B1(JT、G)级或有可靠性指标(质量等级)失效率为M级以及无可靠性指标(质量等级)的一般元件的筛选。
一般军用电子元器件入所复验流程及筛选流程:
入所复验-复验测试-老练筛选-特选-合格判定入库。
一般军用电子元器件二次筛选项目和流程:初始检查-电参数测试-温度循环-加速存放-电参数复测-电功率老炼-密封性检查-终结检查。常规军用电子元器件的二次筛选项目见表1所示。
注:一般需要进行的筛选项目“√”,有要求需进行的筛选项目“〇”。
初始检查:电阻器、电位器、二极管、三极管、电容器、集成电路、继电器、石英晶体以及其他半导体分立元器件等均应进行初始检查,确认产品的规格、型号、外观及封装形式(含贴片元器件)、质量是否符合规定要求,防止不合格或低档元器件流入生产线。
测试复验:除通用外购件外,电子元器件均应进行复验测试,批量元器件可全检,或按工艺文件的规定进行抽检。
在二次筛选过程中,需要对元器件施加一定的应力(如电应力、机械应力、环境应力等),但这些应力不得超过产品规范规定的元器件额定应力,以确保元器件不会受到破坏。此外,筛选过程中还需要遵循一定的标准和规范,如GJB584、GJB128、GJB360等,并根据元器件制造技术的提高、试验设备的发展以及元器件可靠性要求的不同进行更改。这些标准和规定确保了二次筛选过程的有效性和可靠性,从而提高了军用电子元器件的整体质量和性能。
3、筛选的一般技术要求
3.1筛选条件
基本条件:军用电子元器件的质量应满足设计、元器件、材料消耗定额汇总表及本技术要求规定。除设计规定外,质量等级一般为军品级。
筛选条件与防护:二次筛选时应避免对元器件进行破坏性的试验或检验,且所加的应力(电应力、机械应力、环境应力等)不得超过产品规范规定的元器件额定应力。同时,应做好各种防护,防止由于操作不规范、静电等因素损坏元器件,或给元器件引入新的可靠性隐患。
3.2使用条件
温度:-40℃~+85℃
湿度:(95±3)%(温度40℃时)
振动:20Hz~2000Hz,100m/s2(重量<15kg时);10Hz~500Hz,100m/s2(重量>15kg时)
3.3二极管有关参数测试
a)普通二极管、稳压管按有关标准或所标测试正向直流电压、反向击穿电压、反向峰值电压最高反向工作电压;
b)发光二极管按有关标准测试或所标测试正向压降,并检查发光性能及颜色;
c)稳压二极管按有关标准或所标测试稳定电压范围,有特殊要求的按规定进行参数测试。
3.4三极管性能参数测试(按有关标准或所标)
a)Hfe符合外壳色标规定范围;
b)击穿电压应符合规定值;
c)饱和压降应符合规定值;
d)特性曲线无异常;
e)“七专”产品按厂方筛选的技术参数记录进行核准;
f)场效应管IDSS、gm、VDS(OFF)、不超过规定值。
3.5各种集成电路、继电器、石英晶体、转换模块、集成稳压器、运算放大器等均应按有关标准或厂方有关规定进行功能及性能参数的测试。“七专”产品按厂方筛选记录的技术参数进行核准。
3.6电阻器按有关标准或所标检查型号、规格、功率、电阻值及其精度;有保护功能的电阻保护值,均应满足规定要求。
3.7电位器按有关标准或所标检查型号、规格、调节方式、电阻值及其精度;旋转电位器电阻值应平滑连续,无断、跳变现象,均应满足规定要求。
3.8电容器按有关标准或所标检查型号、规格、并在给定频率下测试容量、精度及耗角正切值均应满足规定要求。
3.9稳压器按有关标准或所标检查型号、规格,测试输出电压、电压调整率及电流调整率,均应满足规定要求。
3.10继电器按有关标准或所标测试接通和断开电压以及检查触点工作,应正常。
3.11关键、重要元器件(元器件、材料消耗定额汇总表型号后标注(G)或(Z)的元器件)进行重要技术参数的复验。关键、重要技术参数由产品设计项目组负责提出,经技术工艺部门审批后下实施。
3.12对于有特殊要求的元器件,除按相应产品所标规定的技术参数复验外,还应符合有关特殊要求。某项目驱动器对集成电路有特殊使用要求,设计(工艺)部门提出的外购器材入所复验(复验特选)技术要求见表2。
4、筛选注意事项
4.1筛选方法与测试顺序
筛选方法可能包括密封性筛选(如液浸检漏、氦质谱检漏等)、环境应力筛选(如振动、冲击、温度冲击等)、寿命筛选(如功率老化、反偏老化筛选等)。在筛选过程中,应确保测试顺序合理,使得靠后的测试能够验证靠前的测试对元器件产生的变化。例如,先进行耐压测试,然后进行绝缘测试和功能测试;先进行击穿电压测试,然后进行漏电流测试和功能测试等。
4.2对元器件具有破坏性的试验或检验不得列为筛选项目;其次,筛选所加的应力(电应力、机械应力、环境应力等)不得超过产品规范规定的元器件额定应力;最后,二次筛选应是在一次筛选的基础上剪裁而成,确保筛选的有效性和针对性。
4.3二次筛选的目的在于通过一定的环境应力激发出产品潜在的设计和制造缺陷,以便剔除早期失效产品,提高元器件的整体可靠性。同时,根据GJB7243《军用电子元器件筛选技术要求》,对于某些筛选项目,还规定了允许不合格品率(PDA)的要求,以确保筛选结果的客观性和公正性。
4.4对于关键重要的和需测试关键重要参数的外购器材,当本单位不具备复验条件时,可通过外协进行复验。当外购器材中的关键重要参数,通过外协也不能测试时,可以直接到生产厂家进行复验或由设计项目组进行验证。
总之,军用电子元器件的二次筛选是保障装备质量和可靠性的重要环节。确定军用电子元器件二次筛选的最佳结果需要综合考虑多个因素,包括筛选目标、失效分析、筛选方案、测试条件、筛选结果分析以及经济性和实际可行性等。通过科学、规范的筛选流程,可以剔除不合格品,确保筛选结果的有效性和准确性,提高元器件的可靠性和使用性能,为武器装备的现代化和智能化提供有力支撑。
参考文献
[1]军用电子元器件质量控制要求.Q/CNG 227-2021.
[2]军用电子元器件筛选技术要求.GJB 7243-2011.
[3]入所复验和老练筛选技术要求汇编.Q/AP(J) 116~122—2010.