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航空航天装备电子元器件国产化替代质量控制探讨
[发布时间]:2019年7月2日 [来源]:网络 [点击率]:12275
【导读】: 随着航空航天装备不断向高集成度、多功能、低功耗方向发展,迫切需要小型化、高性能、高效率、高可靠性的电子元器件。近年来,随着新品等项目的牵引和国内各元器件研制单位的技术攻关,国产电子元器件的性能水平...

  3.工艺设计缺陷
  为满足小型化需求,航空航天装备选择了部分进口表贴电子元器件。由于管壳工艺差异等原因,对应的国产化替代元器件可能存在封装无法完全兼容的问题。同时,考虑到研制进度和技术风险,整机单位多选用原位替代的国产化方案,且应用验证试验多为性能、工艺和环境适应性验证,难以暴露因管脚或工艺不匹配导致的问题。如某国产A/D转换器,管脚间距与进口产品存在微小差异,封装不完全兼容,在长期使用后会出现脱焊。

  4.缺少批量交付应用经历
  军品的特点是多品种、小批量,且很多电子元器件是针对特定装备定制,导致国产新研电子元器件用量较少,元器件研制单位缺少批量交付应用经历。在元器件设计中存在的缺陷无法充分暴露,容易出现技术状态不稳定的问题,可能会存在不同单位或不同设备使用时,技术状态不稳定甚至失效的现象。
  同时,除宇航元器件外,国内电子元器件缺少完善的产品批次内一致性、批次间一致性等产品生产一致性相关的评价方法。元器件研制单位缺少精细化评价元器件质量水平的方法,部分元器件在首次验证和首批应用时满足使用要求,而后续批量交付时,个别批次无法达到使用要求。

  元器件国产化替代质量控制建议
  1.制定顶层规章制度
  制定基于过程管理的元器件国产化替代质量控制细则,规范元器件的全寿命周期管理,使元器件研制、生产、鉴定、应用验证、处置及反馈过程透明、可视,确保元器件国产化有法可依,有据可循,有效保证国产化元器件的批次一致性、验证充分性和使用可靠性。

  2.加强用研双方技术沟通
  为避免国产新研元器件研而不用所导致上机率低的问题,整机单位和元器件研制单位应加强交流,对元器件的技术需求、工艺、环境适应性等要求进行充分沟通。整机单位可结合以往类似元器件的使用经验,协助元器件研制单位改进提升。元器件研制单位应开展与进口元器件的全参数对比分析和验证,包括性能指标、外围电路匹配、环境适应性等,确保国产化元器件的性能水平能够与进口元器件全面相同,充分满足整机单位的使用需求。如电源模块,除了满足功率要求外,还应开展拉偏情况下的带载能力、纹波等的验证。
  同时,整机单位应优化设计,通过系统的解决方案弥补国产化产品的不足,使系统的整体能力达到国外同类产品的水平。同时可加强微系统集成技术研究,弥补因国产化带来的重量、功耗增加等问题。如结合航空航天装备特点,根据系统处理架构、处理算法等开发专用处理芯片,减少对FPGA , PowerPC , DSP等高端芯片的依赖。

  3.加强设计和试验验证
  对于封装与进口元器件有差异的元器件,元器件研制单位应结合整机单位的使用需求,提高设计能力,充分利用热仿真、力学仿真等仿真设计手段,尽可能确保优化封装后的国产化元器件能够满足整机的可靠性要求。如某国产元器件在设计研制阶段,开展了热仿真、应力仿真,优化结构设计,增加加固措施,经温度循环验证,成功解决了多次温度循环后元器件的脱焊问题。

  4.开展可靠性强化试验和补充验证
  为避免部分缺陷无法在应用验证中充分暴露的问题,可针对重要元器件,如大规模集成电路、大功率器件等开展可靠性强化试验,确定元器件的使用边界,针对暴露的问题展开分析,制定相应的改进措施。
  对于已有其他整机单位使用过的国产化元器件,整机单位可结合工程实际情况开展补充验证,重点针对匹配性问题或指标无法体现的特性进行验证,确保国产化元器件能够满足整机单位的需求。如涉及到工艺或环境适应性的改进,元器件研制单位可推广到其他整机单位.有利于提升装备质量。

  5.加强元器件研制单位的质量控制
  整机单位应向元器件研制单位及时传递顶层质量要求,并对元器件研制单位的设计和制造过程进行审查和监控,明确关键参数的质量一致性要求。元器件研制单位应加强元器件、原材料的选用控制,制定相应的质量控制细则,控制元器件的设计、生产和检验过程,尤其要加强对特殊过程、关键工艺技术的控制,以确保元器件批次内、批次间的质量一致性。

  6.建设国产元器件的信息化系统
  为了更有效地推广国产元器件的应用,在国家层面建设国产元器件的信息化系统。国产元器件信息化系统可定期对元器件相关信息,如研制背景、性能指标、研制情况、鉴定情况、验证情况、整机使用情况等进行更新和维护,提高国产化替代元器件的选用效率,让更多的整机单位了解国产元器件的信息。整机单位也可将验证和使用过程的问题共享到信息系统中,为国产化替代验证提供有力的支撑,其他同行也可避免再走弯路,提高国产元器件的设计和使用质量。

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