航天直流穩(wěn)壓電源元器件的高可靠性分析
2017-6-23 11:32:28??????點(diǎn)擊：
引言
用于航天工程上的直流穩(wěn)壓電源元器件能否在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定的任務(wù)，決定于直流穩(wěn)壓電源元器件的固有可靠性和應(yīng)用可靠性，前者主要由直流穩(wěn)壓電源元器件承制單位在直流穩(wěn)壓電源元器件設(shè)計(jì)、工藝、原材料的選用、生產(chǎn)過程控制等的質(zhì)量控制所決定；后者則主要由直流穩(wěn)壓電源元器件使用方對(duì)直流穩(wěn)壓電源元器件進(jìn)行選擇、采購(gòu)和使用等過程中的質(zhì)量控制所決定。直流穩(wěn)壓電源元器件失效分析的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，由于固有缺陷導(dǎo)致直流穩(wěn)壓電源元器件失效（本質(zhì)失效）與選擇、采購(gòu)或使用不當(dāng)造成的直流穩(wěn)壓電源元器件失效（誤用失效）幾乎各占50%。因此，在提高直流穩(wěn)壓電源元器件固有可靠性的同時(shí)，還必須提高直流穩(wěn)壓電源元器件的應(yīng)用可靠性。
固有可靠性要求
從20世紀(jì)70年代開始，我國(guó)國(guó)防工業(yè)領(lǐng)導(dǎo)部門就采取措施提高軍用直流穩(wěn)壓電源元器件的固有可靠性。70年代末期實(shí)施的“七專”（專人、專機(jī)、專料、專批、專檢、專技、?？ǎ┵|(zhì)量控制；80年代中期開始、90年代逐步實(shí)施的貫徹國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)，都對(duì)提高國(guó)產(chǎn)軍用直流穩(wěn)壓電源元器件的固有可靠性起到積極的作用。進(jìn)入新世紀(jì)開始，原國(guó)防科工委、原總裝備部等部門，對(duì)航天直流穩(wěn)壓電源元器件實(shí)施可靠性增長(zhǎng)工程，主要對(duì)兩種戰(zhàn)略導(dǎo)彈工程用直流穩(wěn)壓電源元器件通過技術(shù)攻關(guān)、設(shè)備改進(jìn)等措施提高了直流穩(wěn)壓電源元器件可靠性。后續(xù)又開展了第二期可靠性增長(zhǎng)工程，擴(kuò)大至航天器領(lǐng)域，更進(jìn)一步提高了航天直流穩(wěn)壓電源元器件的可靠性，但國(guó)產(chǎn)航天直流穩(wěn)壓電源元器件的可靠性還不能完全滿足我國(guó)航天工程的發(fā)展。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：預(yù)計(jì)工作8年的長(zhǎng)壽命衛(wèi)星，所用直流穩(wěn)壓電源元器件的工作失效率要求為-8至-9，某些要求長(zhǎng)期儲(chǔ)存的戰(zhàn)略武器的非工作狀態(tài)失效率要求優(yōu)于-9，與目前國(guó)產(chǎn)直流穩(wěn)壓電源元器件能夠達(dá)到的可靠性水平相比，還差1到2個(gè)數(shù)量級(jí)。
直流穩(wěn)壓電源元器件固有可靠性的提高主要由直流穩(wěn)壓電源元器件承制單位在直流穩(wěn)壓電源元器件的設(shè)計(jì)、材料選擇和生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制所決定。有關(guān)直流穩(wěn)壓電源元器件固有質(zhì)量的保證內(nèi)容后續(xù)推送中將重點(diǎn)介紹。直流穩(wěn)壓電源元器件的質(zhì)量和可靠性可用直流穩(wěn)壓電源元器件的質(zhì)量等級(jí)表示，不同直流穩(wěn)壓電源元器件的質(zhì)量等級(jí)有不同的表示方式。國(guó)軍標(biāo)器件的質(zhì)量等級(jí)一般用質(zhì)量保證等級(jí)表示；有可靠性指標(biāo)的元件以失效率等級(jí)表示；無(wú)可靠性指標(biāo)元件質(zhì)量等級(jí)一般稱為軍級(jí)。以執(zhí)行國(guó)軍標(biāo)的直流穩(wěn)壓電源元器件為例，主要直流穩(wěn)壓電源元器件質(zhì)量等級(jí)如下表。
序元器件 號(hào)類別
執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
質(zhì)量等級(jí)（從低到高）
半導(dǎo)體分GJB33A-199 立器件 7
半導(dǎo)體集G_JB597A-19 成電路 96
質(zhì)量保證等級(jí)：」P (普軍級(jí)）、JT (特軍級(jí)）、JC T (超特軍級(jí)）、JY (宇航級(jí)）
質(zhì)量保證等級(jí)：B1級(jí)、B級(jí)、S級(jí)
混合集成GJB2438A-1 電路 996
質(zhì)量保證等級(jí)：D級(jí)、G級(jí)、H級(jí)、K級(jí)
有可靠性 指際件
相應(yīng)通用規(guī)范
失效率等級(jí)：L(亞五級(jí)）、M(五級(jí)）、P(六 級(jí)）、R (七級(jí)）、S (八級(jí)）
無(wú)可靠性 指硫件
相應(yīng)通用規(guī)范質(zhì)量等級(jí)：J (軍級(jí)）
應(yīng)用可靠性要求
20世紀(jì)70年代國(guó)防軍工部門主要將力量放在提高國(guó)產(chǎn)直流穩(wěn)壓電源元器件固有質(zhì)量上，當(dāng)時(shí)直流穩(wěn)壓電源元器件固有質(zhì)量很低，直流穩(wěn)壓電源元器件的失效大多數(shù)是由于直流穩(wěn)壓電源元器件本身缺陷造成的本質(zhì)失效，因此，掩蓋了由于使用不當(dāng)造成的誤用失效。后來(lái)隨著國(guó)產(chǎn)直流穩(wěn)壓電源元器件固有質(zhì)量的提高，如何保證直流穩(wěn)壓電源元器件的應(yīng)用可靠性就顯得更為重要和迫切了，直流穩(wěn)壓電源元器件應(yīng)用質(zhì)量保證的主要目的就在于提高直流穩(wěn)壓電源元器件的應(yīng)用可靠性，以保證固有質(zhì)量有保證的直流穩(wěn)壓電源元器件裝在航天工程上其可靠性滿足整機(jī)的要求。直流穩(wěn)壓電源元器件使用質(zhì)量保證主要由直流穩(wěn)壓電源元器件使用方在管理和技術(shù)方面采取措施，減少直流穩(wěn)壓電源元器件的誤用失效。2000年原國(guó)防科工委在全軍工領(lǐng)域推廣航天部門的經(jīng)驗(yàn)，要求各直流穩(wěn)壓電源元器件使用單位對(duì)直流穩(wěn)壓電源元器件實(shí)行“統(tǒng)一選用、統(tǒng)一采購(gòu)、統(tǒng)一監(jiān)制與驗(yàn)收、統(tǒng)一篩選與復(fù)驗(yàn)、統(tǒng)一失效分析”的“五統(tǒng)一”管理，以及開展直流穩(wěn)壓電源元器件破壞性物理分析（DPA）等工作，這都是提高直流穩(wěn)壓電源元器件使用質(zhì)量的有效管理措施。
在提高直流穩(wěn)壓電源元器件應(yīng)用可靠性方面采取的技術(shù)措施，包括選擇控制、降額、熱設(shè)計(jì)、防靜電及防輻射等要求，目前我國(guó)已制定一系列指導(dǎo)直流穩(wěn)壓電源元器件選擇和應(yīng)用的國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)和軍工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其中以航天部門最為系統(tǒng)和完善。部分標(biāo)準(zhǔn)如下表。
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標(biāo)準(zhǔn)號(hào) |
標(biāo)準(zhǔn)名稱 |
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GJB/Z 27-1992 |
電子設(shè)備可靠性熱設(shè)計(jì)手冊(cè) |
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GJB/Z 35-1993 |
元器件降額準(zhǔn)則 |
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GJB/Z 105-1998 |
電子產(chǎn)品防靜電放電控制手冊(cè) |
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GJB/Z 123-1999 |
宇航用電子元器件有效儲(chǔ)存期及超期復(fù)驗(yàn)指南 |
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GJB/Z 299C-2006 |
電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)手冊(cè) 電子元器件質(zhì)量保證大綱 |
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