航天電子元器件質量控制與可靠性保障研究

張辰龍

摘要：目前，電子通用元器件安全可靠性的不斷提升在我國航天企業電子通用元器件應用領域中已經是最關鍵的，同時也是最重要的。多年來，作為航天復雜龐大系統的基礎之一，元器件依然是質量控制保證工作的重點，其特征是用戶牽引、問題導向、統一認識。所以，本文重點分析和研究在航天產品中電子特殊性及質量控制。

關鍵詞：航天：電子元器件;質量;控制;可靠性;保障

作為航天電子產品的不可拆的組成單元，針對電子元器件所進行的設計為整部產品在工作時的可靠性提供了基礎和保障。即使航天電子產品擁有再先進的結構設計，倘若嚴重缺少品質優良、可靠性顯著的航天電子設備元器件，這種基礎和保障便會受到影響。為了在一定程度上提高航天電子產品在應用過程中所表現的可靠性，滿足品質方面的優良性要求，必須考慮從多個方面予以考慮，譬如電子元器件的設計、電子元器件的甄選等，強化產品質量風險方面的控制力度，對產品可靠性有所保障。

一、加強電子元器件的可靠性的重要意義

通過大量電子整機故障統計分析發現電子元器件無法工作是造成整機出現故障的重要原因。美國惠普公司曾經分析整機在保用過程中出現問題的主要原因，其中，3/4是由元器件故障產生的。法國阿里安火箭在8次發射失敗當中，元器件故障導致了其中7次發射失敗。如果，某個設備當中的元器件有15，000個，為了保證系統的可靠性達到95%，需要保證每個元器件的可靠度達到99.99987%，所以在應用科學技術、衛星運載火箭和導彈武器為基礎的航天領域發展過程中，元器件的質量穩定性具有非常重要的作用。戰略導彈以及運載火箭等的控制系統、遙測系統、地面設備等都需要成千上萬的電子元器件穩定地工作，這些元器件對航天器在工作過程中的可靠性和質量有著直接影響，因此加強電子元器件的質量控制及可靠性逐步成為航天工作者需要重點關注的問題。

二、航天對電子元器件的特殊要求

1.高可靠性

在進行測試的過程中，依照元器件的適應環境進行分析，如果一批電子元器件在實驗室環境下進行使用產生故障概率為1，那么這批電子元器件在飛機使用過程中出現的故障概率為6.5，在火箭飛行過程中出現故障的可能性能達到80。這些主要是由于使用過程中環境條件的不同，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，所以加強元器件的可靠性是非常關鍵的。

2.多品種、大批量、更新換代快

當前，航天技術發展速度進一步加快，隨著衛星導彈逐步更新換代，所使用的電子元器件也需要依照航天產品發展的要求進行更新。要保證航天電子裝備穩定、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（導彈、運載火箭、衛星、載人飛船）采用了大量的電子元器件，一般載人火箭每發箭使用的電子元器件20000～30000只，每顆衛星使用電子元器件20000～60000只，而載人航天工程使用的電子元器件則達到120000只。

3.量輕體小能耗低

為了提高效率，讓航天產品在運行發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，而且質量相對較輕，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，對其質量進行保證具有很大的難度，電子元器件如果已無法正常使用，會對航天產品的質量控制和研發進度等方方面面產生較大的影響。

三、航天電子元器件質量控制

1.搭建電子元器件品質數據庫

大力促進航天電子元器件品質數據庫的成功搭建，可以較為全面的、精確的體現電子元器件產品的質量發展進程和對應的狀態，該數據庫不但能夠給電子元器件的相關使用者提供真實的產品質量信息和制造廠商的技術水平，還能夠容易地發掘出更先進的技術決策。以此為依據，我們便能對那些技術革新方面的建議進行科學的篩選，我們還可以憑借特定技術制造商巨大的作用來幫助研發新型的電子元器件技術，與此同時也可通過調整特定的制造廠商對航天電子元器件的品質進行深層次的保障。而在如何建立一個電子型號元器件基本質量信息數據庫這一方面，需要明確的是：（1）擁有專項工作人員對其進行管理的電子元器件品質數據庫是通過型號總體單位的品質和具有較高可靠性的主管部門而成功搭建的多，為了提高電子元器件基本數據可追溯性的保障力度，在品質數據庫當中傳輸按型號根據不同系統對元器件的相關數據進行收集，電子元器件基本質量信息數據庫中，一定要包含一下信息：元器件的基本質量信息、由國家檢驗機構經詳細的核驗后得到的合格率、二次篩選所要遵循的標準和進行的項目，及其合格率還有該產品品質的基本發展狀態等。（2）電子元器件從安裝選用后和訂購前到監制產品驗收、二次性能篩選、保管和元器件失效性能分析驗收全過程的質量信息，承制驗收單位的產品質量技術主管業務部和元器件設計師管理系統都必須要將其同時存入質量信息庫，包括從安裝機驗收元器件和保管失效分析元器件收集信息的能力和檢索信息的能力以及元器件的去向數據也務必要予以建立。（3）二次性篩選、元器件的管控檢驗以及元器件破壞性分析所獲得的質質量數據庫等也理當各自建立在各元器件驗收檢驗工作站和元器件DPA電子實驗室。

2.加強統一管理

由于航天系統自身結構復雜，對電子元器件進行統一選用、采購、測試、驗收等，讓分散的電子元器件組成相應的子系統，便于統一管理。在統一管理模式下，能夠極大地整合、優化、配置各種資源，從而更加有利于加強電子元器件的質量控制。（1）堅持科學選用要實現對電子元器件的統一管理，首先就是要做到統一選用。在實踐操作中，根據不用的使用環境，結合所需要的種類、規格等實際情況，進行全面統籌安排，堅持優中選優確定最終的供應商。在統一選用時，應該對電子元器件進行統一編制名錄，按照型號特點從使用性能、安全性、可靠性、使用壽命等方面考慮，確定電子元器件的相關品種、質量及規格。在進行設計時，既要充分考慮降額使用的要求，確保電子元器件的可靠性，讓其順利完成使命，在航天電子產品中發揮出積極作用。（2）堅持統一采購按照統一管理的要求，應該對電子元器件進行統一采購。采購時，應該根據電子整體設備的實際需要，結合不同環境的具體需求，對所需的電子元器件列出采購清單，由相關部門進行統一集中采購，嚴格采購審批手續，這樣既能夠保障電子元器件的采購質量，又能夠降低采購成本。（3）監制驗收一體化對于統一制定生產的電子元器件，對其生產制造過程應該進行嚴格地監制，確保電子元器件質量符合航天電子產品的要求。在此基礎上，應該按照航天電子產品的質量標準，對電子元器件進行驗收，對于不符合要求的，一律予以剔除。

3. 推行可靠性設計和降額設計

需要對設計規范和要求進行制定并加強推廣，展開可靠性設計，在實際應用的過程中進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力低于其額定值，這樣可以保證使用過程中各個元器件的可靠性。需要放到對每個元器件所承受的應力。元器件的降額設計是確?？煽啃缘闹匾A，依照相關分析研究發現，有一半以上的元器件失效主要是因為超音力所導致的。

結束語

總而言之，航天電子元器件的質量管理所牽涉的內容多種多樣，管理及設計人員要對元器件的質量重要性做到充分認識，與此同時，它可以最大程度地實現航天電子元器件的制造質量，從而最大限度地保證航天產品的質量的可靠性。

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