电子元器件的筛选与电子元器件质量控制

冯斐 冯鼎 付强 何朦

摘 要：本文对应用于飞机中的电子元器件的特点进行了整理和讨论，对于一些常用的筛选和分析规则等做进行了描述和探讨，对如何做好元器件的质量控制进行了总结。

关键词：飞机电子元器件;电子元器件的筛选;电子元器件的质量控制

一.引言

飞机中通常配有中央控制微机、显示系统、惯性导航系统、机载电台、通讯系统、动力控制系统、雷达或射频模块等电子设备。这些电子设备被安装在飞机的各个位置，对飞机正常和安全的进行候机、滑行、上升、前行、下降等活动起着至关重要的作用，是飞机的重要组成部分。如果一个电子设备由15000个电子元器件组成，每个元器件的可靠程度需要达到99.99987%，才能使整个设备的可靠性能达到95%，可见电子元器件的可靠性的重要程度。

二.飞机中的电子元器件的特点

电子元器件包括电阻、电容、电感及磁性元器件、半导体集成电路、混合集成电路等，可以对电子、光电、机电、电气等进行控制，是电子设备的基本元器件。组成电子设备的电子元器件具有完整、不可分解的特性。在行业中，通常根据其适合的工作温度范围和抗干扰与抗辐射能力将电子元器件划分为航天领域级别、军事工业级别、汽车工业级别、工业应用级别、商业应用级别等五个等级。其中，航天领域级别的元器件等级最高，通常转为航天领域设计和生产，主要应用在卫星、航天飞机、火箭中;军事工业级别的等级次之，通常应用在飞机行业和军事工业领域中，该级别的电子元器件的适合工作温度与航天级基本一致，但是在抗干扰和抗辐射能力方面有所降低;汽车工业级别的电子元器件等级再次之，但其精密程度和适合工作温度等方面的要求仍然较高;工业应用级别的电子元器件等级稍低，其对元器件的各维度指标的要求也根据应用行业的差异和关注点而不尽相同;商用级别的电子元器件的等级要求最低，基本应用在居民日常使用的家电、手机、电脑等设备中。

三.飞机电子元器件的筛选

电子元器件的原材料选用、产品设计水准、制造工艺水平等，直接影响其工作可靠性。曾有统计，因为电子元器件的使用或筛选不当的而引发航天飞行器的电子设备失效案例数量占总失效案例的49.3%[1]。因此，在飞机等航天领域中合理和正确的筛选电子元器件至为关键，是保障电子设备正常工作的重要前提。在筛选时通常需要综合筛选标准和规则、遵从器件等级要求和产品优选目录、进行筛选试验、破坏性物理分析等多项因素。

关于筛选的标准和规则需遵循以下几个主要方向，即根据飞行器和电子设备的要求选择技术条件和性能与器件等级均满足条件的产品、选择有实际应用经验且质量稳定的标准元器件、优先选用在《航空航天公司/产品/服務指南》名录中的或通过国家相关质量体系认证的生产厂商生产的产品、不选择已停产或即将停产或不再提供售后服务的产品、不选择飞行器和电子设备明确规定禁止或限制使用的电子元器件。

通常在产品的相关条款中将明确约定“推荐”、“允许”、“限制”、“禁止”等条件指导筛选，如“非固体钽电解电容器宜选择全密封（气密封）”中的“宜”即表示推荐，在元器件满足条件时应尽可能选用;又如“石英晶体滤波器不应用作大带宽的带通滤波器”中的“不应”即表示禁止，那么不管何种原因都不允许选用这类元器件。另一方面，飞行器生产方需要以整体产品的特点为基础，参考电子元器件的环境应力、元器件生产选材和制作工艺、元器件使用寿命和可以贮存的时长、元器件的性能和失效率等因素，结合自身研制经验来制定筛选的标准和规则。

电子元器件的质量等级是可量衡量其可靠性能的一个重要指标。电子设备生产方和元器件供应商在整机装配之前，即需要沟通和明确元器件的质量等级定和元器件的生产及质检的质量控制等级。相对的，电子元器件的供需双方也许考虑整体成本管理，避免盲目筛选过于高等级的元器件[1]。

大多的电子元器件都满足相似的失效特性，即在刚投入使用即失效的比率较高，二而在使用一段时间后器件基本趋于稳定。从实验目的角度考虑，也通常将器件的筛选分成一次筛选、补充筛选、二次筛选和升级筛选等。以最为常见的二次筛选为例，为弥补一次筛选的结果缺陷而委托第三方再一次进行筛选试验，其具有覆盖面更广、不对试验品附加破坏、不重复试验、要求有序试验等特征。

与筛选试验不同，破坏性物物理分析对将对电子元器件做更深层和更内部的研究和观察。根据器件的使用寿命和可靠性需求，在相关规范的指导下结合器件供入数量和成本等其他因素，挑选关键器件或新品器件、未按要求选用的器件、超过指标限制的器件等样品进行解刨做进一步的分析和检验。例如器件内部存在的水汽很难再二次筛选中发现，但过段时间后这些水汽会对器件产生腐蚀，而通过拆解器件则可以很快发现。需要注意的是，并非所有破坏性物理分析都会操作解刨，例如依据GJB 4027A-2006，当器件仅需做鉴定试验时不应对器件进行剪裁。

四.飞机电子元器件的质量控制

电子元器件的质量控制覆盖到器件的选购供应、筛选和检验、相关管理流程和制度等众多方面，是各领域中安全有效使用电子元器件的重要保障。

操作人员需要做好事前预习工作，掌握受筛选目标特性、筛选目的和操作流程等内容，做好检测和筛选前的检查，避免检验失效或器件损坏;在检查和筛选元器件的过程中，需遵守相关操作流程规范，避免因操作规范或技术偏差导致检测失效。比如，不能忽略对相关国标质量检验目录信息的及时了解，补充或剔除产品/服务指南中的供应商;在军工领域中的优选目录的制定和维护中压缩电子元器件的供货单位、器件品种和规格，引导优先选用可靠性高并且有发展前景的产品，确保进入目录的供应方及其所供产品有相关质量保证背书，说明不同整体产品特性和规格所对应的适合的元器件产品等级，并对保留产品的筛选和管理进行规范。

五.结语

我国航空航天领域及其上下游行业的成长和发展突破了过各种各样的困难，在基础学科、科研应用、市场规模和成熟程度等方面取得了举世瞩目的成绩。终端产品生产方和应用方在对电子元器件的筛选和质量控制方面做出的努力，督促这相关电子设备和电子元器件的企业不断突破技术瓶颈和一些壁垒的影响，生产出性能优越、质量稳定的产品，不断的供应着国内航天、军工等领域中不计其数的产品需求。不过，我国在筛选和质量控制方面仍然存在一些问题，仍需要需求方与供给方坚持不懈的配合、探讨和改进，以不断提升航空领域以及其上下游行业的产品生产质量和管理质量。

参考文献：

[1]刘海天，徐文正.航空电子产品元器件选择研究[J].环境技术，2019：94- 98+103.

[2]高宗强，郭海霞，徐居明.航空新研元器件质量与可靠性控制要求研究[J].航空标准化与质量，2015：46-48+58.