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(貴州航天電器股份有限公司，550009)

1 引言

破壞性物理分析(DPA Destructive Physical Analysis),是指為驗證元器件設計、結構、材料、制造質量是否滿足預定用途和有關規(guī)范要求，以及是否滿足元器件規(guī)定的可靠性和保障性，而對元器件樣品進行解剖，以及解剖前后進行的一系列檢驗和分析的全過程。DPA分析在國內航空、航天領域普遍使用，是一種在系統(tǒng)裝機前保障元器件質量，有效識別缺陷，提升系統(tǒng)可靠性的分析手段。

破壞性物理分析(DPA)試驗是一項需要花費較多時間、人力、物力的工作，如何通過開展有效分析來識別產(chǎn)品缺陷，具有重要意義。本文結合繼電器在破壞性物理分析(DPA)分析試驗過程的一些案例進行分析。

2 繼電器破壞性物理分析(DPA)開 展的必要性

評價繼電器的質量水平常見的方式有過程檢驗、篩選、質量一致性檢驗、失效分析及DPA分析等。在繼電器的壽命周期內，各檢測方法評價方式不同，其評價效果不同。

破壞性物理分析(DPA)在衡量元器件的質量水平、一致性、可靠性以及生產(chǎn)過程控制能力方面都有著獨特的分析優(yōu)勢，對保障元器件的可靠性具有其他檢驗、試驗手段無法替代的作用。由于繼電器自身結構的復雜因素，一般分析手段無法直觀、深入的發(fā)現(xiàn)問題，采取破壞性物理分析(DPA)可以發(fā)現(xiàn)潛在的材料、結構、工藝及過程控制方面存在的缺陷，保證繼電器質量。

目前，破壞性物理分析(DPA)在繼電器上的主要應用以下幾個方面：

1)關鍵過程的質量監(jiān)控及半成品的質量分析與控制

軍用電磁繼電器線圈繞制過程中采用線圈部件開展破壞性物理分析(DPA)。

2)篩選檢驗過程失效分析

針對篩選、檢驗過程典型失效模式樣品開展破壞性物理分析(DPA)。

3)成品隨機抽樣分析

七專及以上等級繼電器，每批次隨機抽取2只合格產(chǎn)品開展破壞性物理分析(DPA)。

4)交付驗收抽樣分析

繼電器在交付驗收過程中，根據(jù)產(chǎn)品技術文件及用戶協(xié)議要求外送第三方資質單位或在用戶的監(jiān)督下開展破壞性物理分析(DPA)。

3 繼電器破壞性物理分析(DPA)技 術要求

根據(jù)產(chǎn)品技術文件及用戶協(xié)議要求所進行的破壞性物理分析(DPA)技術要求見表1。

表1 繼電器破壞性物理分析(DPA)技術要求

4 繼電器破壞性物理分析(DPA)中 典型案例分析

4.1 觸點起皮

圖1 觸點鍍層起皮

GJB4027A中對于觸點和引出端的判別，主要考核指標是鍍層的毛刺、裂紋和起皮，并且明確以采用1.2N的力探測時是否可活動作為合格與否的判據(jù)。如圖1所示，樣品觸點零件存在微小鍍層起皮，直接暴露出零件電鍍過程控制存在異常，且存在脫落后形成可動金屬多余物的風險，屬不合格范疇，而不能簡單采用力探測的標準來衡量。

4.2 絕緣片燒蝕

GJB4027A中對于規(guī)定外的零件(內部輔助材料)未有明確的判別要求。如圖2所示，該絕緣片作為繼電器內部機構與殼體絕緣的關鍵零件，因激光熔封過程裝夾不到位導致的激光漏光燒蝕，雖未產(chǎn)生明顯多余物，但對整個繼電器內部氣氛形成有機物污染，影響觸點的接觸可靠性。

內部結構存在異常，暴露出的是裝配過程工藝水平存在的不足，是否批次性質量問題，有待進一步分析。

4.3 線圈包扎層多余物

圖3 不可動纖維多余物

GJB4027A中對于多余物的判別，僅限于內部散落的金屬或非金屬多余物，或有散落的聚四氟乙烯絕緣材料或其他絕緣材料或纖維材料。對于不可動多余物的判別未作規(guī)定。因此，筆者認為該項條款有必要進一步明確，可以理解為“對于繼電器內部存在的，非繼電器功能實現(xiàn)所必需材料，均應歸納為多余物范疇”。從全過程質量控制的角度來看，類似圖3中不可動多余物的產(chǎn)生，恰恰表明整個裝配過程多余物管控措施存在的不足，在一定程度上反映的是繼電器的多余物控制的工藝水平。因此，筆者認為針對上述問題，可以判定為不合格。

4.4 熔焊拉脫試驗

GJB4027A中對于線圈架的熔焊拉脫試驗，主要考核的是在強力學環(huán)境下支架焊點部位的承載力。但考慮到繼電器功率、體積的差異，其內部線圈組件的重量，線圈架的零件尺寸及焊接面積不同，所承受的拉脫力存在較大的差異。筆者認為該項考核指標不應局限于拉力的具體數(shù)值，金屬間的焊接強度也可通過破壞性檢查之后，對焊點部位的熔核(金屬間的互熔)程度進行確認。通常在20倍顯微鏡下檢查焊點部位，存在金屬件熔融粘附的，可判斷為合格；金屬間無任何熔核痕跡則判斷為不合格。

5 改進建議

隨著繼電器技術的不斷發(fā)展，新材料，新技術的應用導致其失效模式和機理與以往有所不同。因此，作為評價繼電器可靠性方式之一，破壞性物理分析(DPA)不能一成不變，無論是檢查方法和失效判據(jù)，都應根據(jù)元器件的制造工藝和使用狀況的變化而進行適當?shù)恼{整，才能確保分析的準確性。

5.1 顯微鏡放大倍數(shù)提升

GJB4027A中規(guī)定內部目檢采用20倍顯微鏡，受分辨率、景深及放大倍率的限制，對異常缺陷難以發(fā)現(xiàn)，已不能有效滿足現(xiàn)有技術的發(fā)展。從前期繼電器失效模式的統(tǒng)計情況來看，能夠引起觸點組失效的有機物，往往要采用40倍以上才能確認。

5.2 掃描電子顯微鏡(SEM)的應用

掃描電子顯微鏡(SEM)的應用，尤其是針對精密繼電器的分析，對發(fā)現(xiàn)的異常缺陷可更為全面的進行判別，極大地提高了破壞性物理分析(DPA)方法的準確性，有效避免誤判，漏判問題的發(fā)生。同時，專業(yè)的分析結論與定位有助于對異常缺陷的判斷，以及失效模式的改進。

5.3 完善判據(jù)

GJB4027A中對于繼電器的失效判據(jù)需進一步細化，對可能出現(xiàn)的缺陷需進一步完善。如線圈架拉脫試驗、裝配過程帶入的不可動多余物等問題，需進一步細化。

破壞性物理分析(DPA)的分析，結合現(xiàn)有失效模式和不足，經(jīng)充分論證確認，同時廣泛征求業(yè)界的意見，可制定出有針對性的標準。

6 結束語

破壞性物理分析(DPA)是防止有明顯缺陷或潛在缺陷的元器件裝機使用，保證整機環(huán)境可靠性的重要手段。本文結合繼電器DPA案例分析，提出判定原則；另外根據(jù)產(chǎn)品的工藝與技術發(fā)展情況，對DPA分析檢測手段和檢測工具提出改進建議，確保DPA分析可操作性更強，判據(jù)更準確，以適應元器件制造及航天型號可靠性不斷提升要求。

參考文獻：

[1] GJB4027A-2006.軍用電子元器件破壞性物理分析方法.總裝備部軍標出版發(fā)行部出版，2006.10

[2] GJB65B-99.有可靠性指標的電磁繼電器總規(guī)范. 國防科工委軍標出版發(fā)行部出版，1999.3