電子元器件的篩選與電子元器件質量控制

馮斐 馮鼎 付強 何朦

摘 要：本文對應用于飛機中的電子元器件的特點進行了整理和討論，對于一些常用的篩選和分析規則等做進行了描述和探討，對如何做好元器件的質量控制進行了總結。

關鍵詞：飛機電子元器件;電子元器件的篩選;電子元器件的質量控制

一.引言

飛機中通常配有中央控制微機、顯示系統、慣性導航系統、機載電臺、通訊系統、動力控制系統、雷達或射頻模塊等電子設備。這些電子設備被安裝在飛機的各個位置，對飛機正常和安全的進行候機、滑行、上升、前行、下降等活動起著至關重要的作用，是飛機的重要組成部分。如果一個電子設備由15000個電子元器件組成，每個元器件的可靠程度需要達到99.99987%，才能使整個設備的可靠性能達到95%，可見電子元器件的可靠性的重要程度。

二.飛機中的電子元器件的特點

電子元器件包括電阻、電容、電感及磁性元器件、半導體集成電路、混合集成電路等，可以對電子、光電、機電、電氣等進行控制，是電子設備的基本元器件。組成電子設備的電子元器件具有完整、不可分解的特性。在行業中，通常根據其適合的工作溫度范圍和抗干擾與抗輻射能力將電子元器件劃分為航天領域級別、軍事工業級別、汽車工業級別、工業應用級別、商業應用級別等五個等級。其中，航天領域級別的元器件等級最高，通常轉為航天領域設計和生產，主要應用在衛星、航天飛機、火箭中;軍事工業級別的等級次之，通常應用在飛機行業和軍事工業領域中，該級別的電子元器件的適合工作溫度與航天級基本一致，但是在抗干擾和抗輻射能力方面有所降低;汽車工業級別的電子元器件等級再次之，但其精密程度和適合工作溫度等方面的要求仍然較高;工業應用級別的電子元器件等級稍低，其對元器件的各維度指標的要求也根據應用行業的差異和關注點而不盡相同;商用級別的電子元器件的等級要求最低，基本應用在居民日常使用的家電、手機、電腦等設備中。

三.飛機電子元器件的篩選

電子元器件的原材料選用、產品設計水準、制造工藝水平等，直接影響其工作可靠性。曾有統計，因為電子元器件的使用或篩選不當的而引發航天飛行器的電子設備失效案例數量占總失效案例的49.3%[1]。因此，在飛機等航天領域中合理和正確的篩選電子元器件至為關鍵，是保障電子設備正常工作的重要前提。在篩選時通常需要綜合篩選標準和規則、遵從器件等級要求和產品優選目錄、進行篩選試驗、破壞性物理分析等多項因素。

關于篩選的標準和規則需遵循以下幾個主要方向，即根據飛行器和電子設備的要求選擇技術條件和性能與器件等級均滿足條件的產品、選擇有實際應用經驗且質量穩定的標準元器件、優先選用在《航空航天公司/產品/服務指南》名錄中的或通過國家相關質量體系認證的生產廠商生產的產品、不選擇已停產或即將停產或不再提供售后服務的產品、不選擇飛行器和電子設備明確規定禁止或限制使用的電子元器件。

通常在產品的相關條款中將明確約定“推薦”、“允許”、“限制”、“禁止”等條件指導篩選，如“非固體鉭電解電容器宜選擇全密封（氣密封）”中的“宜”即表示推薦，在元器件滿足條件時應盡可能選用;又如“石英晶體濾波器不應用作大帶寬的帶通濾波器”中的“不應”即表示禁止，那么不管何種原因都不允許選用這類元器件。另一方面，飛行器生產方需要以整體產品的特點為基礎，參考電子元器件的環境應力、元器件生產選材和制作工藝、元器件使用壽命和可以貯存的時長、元器件的性能和失效率等因素，結合自身研制經驗來制定篩選的標準和規則。

電子元器件的質量等級是可量衡量其可靠性能的一個重要指標。電子設備生產方和元器件供應商在整機裝配之前，即需要溝通和明確元器件的質量等級定和元器件的生產及質檢的質量控制等級。相對的，電子元器件的供需雙方也許考慮整體成本管理，避免盲目篩選過于高等級的元器件[1]。

大多的電子元器件都滿足相似的失效特性，即在剛投入使用即失效的比率較高，二而在使用一段時間后器件基本趨于穩定。從實驗目的角度考慮，也通常將器件的篩選分成一次篩選、補充篩選、二次篩選和升級篩選等。以最為常見的二次篩選為例，為彌補一次篩選的結果缺陷而委托第三方再一次進行篩選試驗，其具有覆蓋面更廣、不對試驗品附加破壞、不重復試驗、要求有序試驗等特征。

與篩選試驗不同，破壞性物物理分析對將對電子元器件做更深層和更內部的研究和觀察。根據器件的使用壽命和可靠性需求，在相關規范的指導下結合器件供入數量和成本等其他因素，挑選關鍵器件或新品器件、未按要求選用的器件、超過指標限制的器件等樣品進行解刨做進一步的分析和檢驗。例如器件內部存在的水汽很難再二次篩選中發現，但過段時間后這些水汽會對器件產生腐蝕，而通過拆解器件則可以很快發現。需要注意的是，并非所有破壞性物理分析都會操作解刨，例如依據GJB 4027A-2006，當器件僅需做鑒定試驗時不應對器件進行剪裁。

四.飛機電子元器件的質量控制

電子元器件的質量控制覆蓋到器件的選購供應、篩選和檢驗、相關管理流程和制度等眾多方面，是各領域中安全有效使用電子元器件的重要保障。

操作人員需要做好事前預習工作，掌握受篩選目標特性、篩選目的和操作流程等內容，做好檢測和篩選前的檢查，避免檢驗失效或器件損壞;在檢查和篩選元器件的過程中，需遵守相關操作流程規范，避免因操作規范或技術偏差導致檢測失效。比如，不能忽略對相關國標質量檢驗目錄信息的及時了解，補充或剔除產品/服務指南中的供應商;在軍工領域中的優選目錄的制定和維護中壓縮電子元器件的供貨單位、器件品種和規格，引導優先選用可靠性高并且有發展前景的產品，確保進入目錄的供應方及其所供產品有相關質量保證背書，說明不同整體產品特性和規格所對應的適合的元器件產品等級，并對保留產品的篩選和管理進行規范。

五.結語

我國航空航天領域及其上下游行業的成長和發展突破了過各種各樣的困難，在基礎學科、科研應用、市場規模和成熟程度等方面取得了舉世矚目的成績。終端產品生產方和應用方在對電子元器件的篩選和質量控制方面做出的努力，督促這相關電子設備和電子元器件的企業不斷突破技術瓶頸和一些壁壘的影響，生產出性能優越、質量穩定的產品，不斷的供應著國內航天、軍工等領域中不計其數的產品需求。不過，我國在篩選和質量控制方面仍然存在一些問題，仍需要需求方與供給方堅持不懈的配合、探討和改進，以不斷提升航空領域以及其上下游行業的產品生產質量和管理質量。

參考文獻：

[1]劉海天，徐文正.航空電子產品元器件選擇研究[J].環境技術，2019：94- 98+103.

[2]高宗強，郭海霞，徐居明.航空新研元器件質量與可靠性控制要求研究[J].航空標準化與質量，2015：46-48+58.