高海英， 何珍珍

（中國電子科技集團公司第三十二研究所， 上海 201800）

0 引言

電子元器件是構(gòu)成航天型號電子產(chǎn)品的基本單元， 航天型號產(chǎn)品的可靠性在很大程度上取決于裝機的元器件的可靠性。 元器件保證貫穿于元器件設(shè)計、 制造、 檢驗、 試驗和應(yīng)用全過程， 其總目標是防止因元器件在應(yīng)用過程全生命周期內(nèi)出現(xiàn)問題而使航天工程受到影響[1]。

元器件使用方是航天型號產(chǎn)品元器件保證工作中的重要一環(huán)， 是依據(jù)型號要求開展元器件包括監(jiān)制、 驗收補充篩選等質(zhì)量保證工作要求， 保證裝機元器件在貯存、 電子裝聯(lián)、 使用環(huán)節(jié)等方面符合相關(guān)標準和規(guī)范要求， 以及貫徹型號產(chǎn)品裝機元器件失效分析和舉一反三工作要求、 最終實施元器件質(zhì)量檢查確認的責任主體。 因此元器件使用方在型號產(chǎn)品研制、 生產(chǎn)過程中的元器件保證工作的有效性是航天型號產(chǎn)品裝機元器件固有可靠性及使用可靠性的重要保證。

1 元器件保證策劃

對于航天型號新研單機產(chǎn)品的初樣、 試（正）樣研制階段的元器件保證工作和現(xiàn)役成熟產(chǎn)品的試（正） 樣批投產(chǎn)階段的元器件保證工作重點和工作項目不完全相同， 因此在型號產(chǎn)品研制生產(chǎn)初期開展元器件保證策劃工作， 能夠較早地明確產(chǎn)品在不同的研制階段， 以及同一研制階段但不同的研制進度下需要開展的元器件保證工作項目及其具體要求， 策劃應(yīng)在充分地識別型號產(chǎn)品特點和型號元器件保證要求的基礎(chǔ)上， 依據(jù)元器件使用方元器件保證體系及人員配置、 設(shè)施/設(shè)備等各種特點來開展。因模樣研制階段涉及的元器件保證工作項目較少，故策劃工作可不涉及模樣研制階段。

1.1 初樣研制階段的工作策劃

一般地， 初樣研制階段工作策劃的重點在于：元器件選用工作， 一般包括對選用的首飛進口/國產(chǎn)元器件的元器件級的評價和應(yīng)用驗證的需求分析和調(diào)研及組織實施， 對選用的目錄外國產(chǎn)元器件的詳細規(guī)范的審查、 同生產(chǎn)廠家簽訂補充協(xié)議， 元器件應(yīng)力法的整機可靠性預計、 元器件降額設(shè)計分析、 CMOS 電路的抗鎖定設(shè)計、 熱設(shè)計分析、 力學設(shè)計分析和FMECA 等可靠性分析手段確認元器件設(shè)計選用的合理性； 在上述工作的基礎(chǔ)上開展初樣階段的設(shè)計選用分析及評審工作； 初樣階段的目錄外元器件申報和審批工作； 初樣階段投產(chǎn)裝機元器件質(zhì)量保證工作； 對選用的所有元器件通過初樣階段的應(yīng)力篩選試驗、 設(shè)計鑒定試驗、 驗收試驗、 系統(tǒng)對接試驗及其他可靠性驗證試驗來確認其單機應(yīng)用場景下在模擬任務(wù)環(huán)境剖面、 電應(yīng)力剖面下的可靠性及系統(tǒng)接口適應(yīng)性。

1.2 試（正） 樣研制階段的工作策劃

試（正） 樣研制階段工作策劃的重點在于： 首先， 對于初樣階段元器件選用技術(shù)狀態(tài)基線的保持和控制； 其次， 相對于初樣階段元器件更改進行應(yīng)用可靠性設(shè)計分析及元器件級/整機級應(yīng)用驗證工作； 最后， 試（正） 樣階段的設(shè)計選用分析及評審， 重點針對相對于初樣階段元器件更改來進行評審。 試（正） 樣研制階段投產(chǎn)裝機元器件的采購、監(jiān)制、 驗收、 補充篩選、 貯存和裝機使用階段的元器件保證工作。

1.3 試（正） 樣批投產(chǎn)階段的工作策劃

試（正） 樣批投產(chǎn)產(chǎn)品元器件保證工作策劃重點在于： 對于元器件選用技術(shù)狀態(tài)基線的保持和控制， 并將其體現(xiàn)在批投產(chǎn)裝機元器件的采購、 監(jiān)制、 驗收、 補充篩選、 貯存和裝機使用階段的元器件保證工作中； 同時應(yīng)針對涉及元器件更改的技術(shù)狀態(tài)進行設(shè)計選用分析、 驗證及評審工作。

2 設(shè)計選用

設(shè)計選用環(huán)節(jié)一般為新研單機產(chǎn)品開展的工作， 處于批投產(chǎn)階段的產(chǎn)品一般不涉及該環(huán)節(jié)。

依據(jù)航天型號元器件保證要求， 設(shè)計選用環(huán)節(jié)主要的工作項目包括： 確認設(shè)計選用準則、 元器件設(shè)計選擇、 目錄外元器件詳細規(guī)范的審查、 首飛元器件應(yīng)用驗證和元器件應(yīng)用設(shè)計， 以及可靠性分析和設(shè)計選用評審等。 使用方設(shè)計選用的工作流程如圖1 所示。

圖1 設(shè)計選用工作流程示意圖

2.1 確認設(shè)計選用準則

設(shè)計選用原則一般由型號元器件大綱提出， 是設(shè)計師進行元器件設(shè)計選用的基本輸入， 除了型號元器件大綱要求的設(shè)計選用原則外， 相關(guān)設(shè)計師還應(yīng)依據(jù)產(chǎn)品的應(yīng)用部位、 六性要求， 確定研制產(chǎn)品元器件的設(shè)計選用原則。

因此， 基本的選用原則是： 優(yōu)先選擇型號選用目錄內(nèi)的元器件； 優(yōu)先選擇具有型號應(yīng)用經(jīng)歷的元器件； 在性價比相當?shù)那闆r下， 優(yōu)先選擇國產(chǎn)元器件； 依據(jù)研制階段的不同來選擇符合型號大綱要求質(zhì)量等級的元器件； 目錄外生產(chǎn)廠商， 國產(chǎn)元器件應(yīng)選擇型號總體認定的合格供應(yīng)商名錄內(nèi)的生產(chǎn)單位， 進口元器件選擇NASA、 ESCC 的合格供方。

2.2 元器件設(shè)計選擇

元器件的設(shè)計選擇應(yīng)依據(jù)2.1 章節(jié)確定的設(shè)計選用原則， 根據(jù)型號產(chǎn)品元器件選用目錄， 電路設(shè)計功能、 性能要求， 單機的可靠性要求， 降額設(shè)計要求， 靜電防護要求， 電磁兼容性要求， 安全性、環(huán)境適應(yīng)性要求等進行單機的元器件的設(shè)計選擇，并遵循方案優(yōu)選、 參數(shù)優(yōu)化和裕度設(shè)計的“3 次設(shè)計” 原則[2]。

2.3 審查目錄外國產(chǎn)元器件的詳細規(guī)范和簽訂補充協(xié)議

2.3.1 審查詳細規(guī)范

對于首次選用的低于規(guī)定質(zhì)量等級的目錄外國產(chǎn)元器件， 元器件使用方應(yīng)組織開展元器件詳細規(guī)范的審查工作。該項工作應(yīng)在元器件質(zhì)量保證機構(gòu)的指導和配合下進行， 必要時還應(yīng)組織各個相關(guān)方對詳細規(guī)范的評審工作。

使用方應(yīng)根據(jù)元器件功能性能要求， 包括元器件功能性能的可實現(xiàn)性、 關(guān)鍵電參數(shù)和設(shè)計保證參數(shù)等； 元器件可靠性要求， 包括元器件設(shè)計、 結(jié)構(gòu)、 工藝、 材料的可靠性要求， 以及預期工作壽命下的可靠性指標、 降額要求、 最壞情況分析等； 宇航工作環(huán)境需求， 包括元器件工作的空間輻射環(huán)境、 空間原子氧環(huán)境、力學環(huán)境、 熱學環(huán)境、 真空環(huán)境和電磁環(huán)境等[3]； 元器件相關(guān)國軍標的要求， 對詳細規(guī)范中的元器件性能參數(shù)的測試和考核方法、 質(zhì)量一致性試驗要求、 鑒定試驗要求和篩選試驗要求等方面與上述需求的符合性進行審查， 并提出審查意見和詳細規(guī)范的更改意見。

2.3.2 簽訂補充協(xié)議

在上述審查意見的基礎(chǔ)上， 若生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品為貨架產(chǎn)品， 詳細規(guī)范不宜因用戶意見進行修訂時， 應(yīng)與生產(chǎn)廠商在詳細規(guī)范基礎(chǔ)上簽訂補充協(xié)議， 以便提高供貨元器件的質(zhì)量和可靠性、 滿足型號要求。

例如： 在為某型號運載火箭時序控制設(shè)備選用時序控制輸出電路的固體繼電器時， 考慮到對于研制的設(shè)備來說其大電流負載特性為其關(guān)鍵特性， 而該特性就取決于選用的固體繼電器的過負載能力這項參數(shù)， 因此在確認了元器件的詳細規(guī)范中參數(shù)滿足設(shè)計要求的基礎(chǔ)上， 對生產(chǎn)廠家提出大電流負載特性的專項測試要求， 并將該要求體現(xiàn)在對該固體繼電器的補充協(xié)議中。

2.3.3 相關(guān)的其他工作

當選用的元器件生產(chǎn)廠商對于元器件使用單位涉及供方名錄外或是該供方首次為型號產(chǎn)品配套時， 元器件使用方還應(yīng)組織對元器件供方的評價工作， 必要時應(yīng)邀請任務(wù)甲方或型號總體及元器件質(zhì)量保證機構(gòu)的人員參加， 以有效地識別并控制元器件選用的風險。

型號有要求時元器件使用方應(yīng)委托質(zhì)量保證機構(gòu)在完成詳細規(guī)范審查和生產(chǎn)廠商資質(zhì)審查的基礎(chǔ)上， 同生產(chǎn)廠商簽訂型號產(chǎn)品配套元器件的專項采購規(guī)范， 如SAST 采購規(guī)范、 CAST 采購規(guī)范和SAST-G 采購規(guī)范。

2.4 元器件評價和應(yīng)用驗證方案的制定和實施

2.4.1 元器件級評價驗證

對于屬于型號首飛的低于規(guī)定質(zhì)量等級的元器件， 使用方應(yīng)委托元器件質(zhì)量保證機構(gòu)按照Q/QJA 20037 及型號相關(guān)要求制定元器件級的應(yīng)用驗證和評價方案， 開展元器件級評價工作。 評價工作一般包括但不僅限于： 結(jié)構(gòu)分析、 極限評估試驗和抗輻照能力評估（航天器型號） 等[4]。

2.4.2 整機/模塊級評價驗證工作

元器件使用方應(yīng)制定整機/模塊級的應(yīng)用驗證評價方案， 處于研制階段的產(chǎn)品應(yīng)用驗證工作一般隨初樣階段的研制及試驗驗證工作開展， 應(yīng)將元器件的評價及應(yīng)用驗證工作納入產(chǎn)品的可靠性、 安全性和環(huán)境適應(yīng)性等的評價驗證工作計劃， 隨產(chǎn)品的研制計劃逐步地開展。 尤其要提出的是， 對于可編程邏輯器件， 其評價驗證還應(yīng)包括可編程器件的硬件工具和其適用的軟件工具[5]。

對于新研國產(chǎn)元器件或是首次使用的關(guān)鍵低等級進口元器件， 必要時還應(yīng)考慮開展飛行階段的試驗驗證工作； 一般用搭載方式實現(xiàn)， 搭載試驗應(yīng)納入型號產(chǎn)品的研制計劃， 以確保能夠滿足型號研制進度要求。

2.5 低保方案的制定

對于型號產(chǎn)品選用了低于大綱規(guī)定質(zhì)量等級的進口元器件， 使用方應(yīng)委托質(zhì)量保證機構(gòu)制定低等級的元器件質(zhì)量保證方案， 并在型號要求的研制及生產(chǎn)階段實施， 如自初樣鑒定產(chǎn)品開始， 或是試/正樣研制階段開展。

2.6 元器件應(yīng)用設(shè)計及可靠性分析

2.6.1 元器件應(yīng)用的可靠性設(shè)計

在前期元器件選用工作的基礎(chǔ)上， 應(yīng)充分地落實型號產(chǎn)品元器件應(yīng)用可靠性設(shè)計要求及相關(guān)類型元器件應(yīng)用可靠性設(shè)計規(guī)范的要求， 這也是使用方元器件保證工作中的關(guān)鍵工作項目。

該項工作由電路設(shè)計師實施開展， 工作依據(jù)除了相關(guān)電路的設(shè)計經(jīng)驗、 繼承性設(shè)計方案、 元器件手冊和相關(guān)資料外， 航天標準中各類元器件的應(yīng)用指南， 型號頂層文件中規(guī)定的六性設(shè)計準則和設(shè)計規(guī)范， 及各類元器件的常見失效模式和機理， 均是電路設(shè)計師進行電路設(shè)計， 開展元器件應(yīng)用可靠性設(shè)計的依據(jù)。

2.6.2 元器件相關(guān)的應(yīng)用可靠性分析

航天型號產(chǎn)品需要開展的可靠性工作項目中可靠性預計（應(yīng)力法）、 降額設(shè)計與分析、 FMECA、FTA、 熱分析、 力學分析、 容差分析、 電磁兼容性分析工作均和元器件相關(guān)， 通過上述分析工作， 可以驗證產(chǎn)品的設(shè)計是否達到了規(guī)定的可靠性要求，也是保證元器件使用可靠性的基礎(chǔ)。

2.7 設(shè)計選用評審

上述工作完成后， 單機產(chǎn)品具備開展元器件選用評審的條件， 元器件使用方應(yīng)按照型號要求編制元器件選用分析報告， 該項工作是對前期元器件選用工作的總結(jié)。

同時選用分析報告中應(yīng)對選用過程開展的專項工作一一羅列， 如詳細規(guī)范的審查和閉環(huán)情況， 補充協(xié)議的簽訂情況、 元器件級評價和應(yīng)用驗證工作、 整機/模塊級應(yīng)用驗證和評價工作、 低等級元器件質(zhì)量保證方案的制定工作， 確保充分地反映元器件選用階段的工作， 以供評審專家決策。

選用評審應(yīng)逐級開展， 首先開展廠/所級評審，通過后申請開展系統(tǒng)級評審， 并應(yīng)對每次評審的待辦事項進行記錄和閉環(huán)控制。

2.8 目錄外元器件的審批

按相關(guān)型號要求對目錄外元器件進行申報審批工作， 對于首飛目錄外元器件還應(yīng)編制專項論證報告， 隨目錄外審批表共同申報。 建議目錄外選用的審批工作在元器件選用評審后開展， 可以確保審批工作有據(jù)可依， 并防止目錄外審批的無效反復。

3 元器件采購

元器件使用方應(yīng)按照型號產(chǎn)品研制流程要求，在相應(yīng)的階段開展元器件的采購工作。 元器件采購工作的實施應(yīng)在以下工作基礎(chǔ)上開展： 1） 元器件技術(shù)狀態(tài)的確認； 2） 元器件采購數(shù)量的確定； 3）采購文件的編制和評審。

對于處于試/正樣研制階段的產(chǎn)品來說， 應(yīng)確保采購元器件的技術(shù)狀態(tài)， 包括型號規(guī)格、 生產(chǎn)廠商、 質(zhì)量等級、 采購規(guī)范等與選用評審確定的基線一致。 確定采購數(shù)量時應(yīng)考慮備份、 DPA 損耗及補充篩選的正常損耗并充分考慮利庫； 在此基礎(chǔ)上編制采購文件， 采購文件中除了上述信息還應(yīng)反映補充協(xié)議要求、 批次要求和進度要求等必要信息。

試/正樣批投產(chǎn)階段產(chǎn)品， 除了上述工作外，應(yīng)依據(jù)投產(chǎn)計劃對投產(chǎn)的產(chǎn)品盡量地按型號或領(lǐng)域不同產(chǎn)品的組批投產(chǎn)， 可以實現(xiàn)同一型號、 不同產(chǎn)品共同備份， 減少DPA 損耗， 提高備份件和DPA件的利用率， 降低成本。

在完成上述工作的基礎(chǔ)上， 可以編制采購文件， 組織設(shè)計、 質(zhì)量、 科研人員等對編制的采購文件進行評審， 對元器件的合理性、 可獲得性和經(jīng)濟性進行把關(guān)， 形成評審意見。

元器件采購合同至少包括： 產(chǎn)品名稱、 型號規(guī)格、 采購數(shù)量、 單價、 交貨進度、 技術(shù)標準、 質(zhì)量等級、 下廠監(jiān)制與驗收、 DPA 和質(zhì)量保證單位等信息。

元器件使用方對于采購過程中的質(zhì)量或進度問題應(yīng)安排專人進行及時跟蹤和處理， 以防止對型號產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)進度產(chǎn)生影響。

4 質(zhì)量保證

質(zhì)量保證工作， 包括監(jiān)制、 驗收、 DPA 和補充篩選（含低等級質(zhì)量保證工作）， 這幾項工作一般委托型號大綱認可的質(zhì)量保證機構(gòu)按照型號要求開展。

對于元器件使用方來說， 可在合同中要求生產(chǎn)廠商在向質(zhì)量保證機構(gòu)發(fā)送監(jiān)制、 驗收通知的同時向合同甲方抄送通知， 以便元器件使用方及時地了解元器件的生產(chǎn)進度并確認監(jiān)制、 驗收工作的開展。

5 貯存和發(fā)放

5.1 型號產(chǎn)品元器件庫位的組建

元器件補充篩選合格， 開具了型號產(chǎn)品的裝機合格證（老煉證） 后， 元器件可交付使用方入庫使用。 依據(jù)型號產(chǎn)品元器件管理經(jīng)驗， 航天型號產(chǎn)品使用元器件的庫位應(yīng)按照專項專庫、 不同質(zhì)保要求的庫房相對獨立的原則建立。 這樣可以防止不同型號、 同類型元器件的誤領(lǐng)和誤用， 并且要求存放的元器件應(yīng)在物料系統(tǒng)中顯示其批次信息和有效期信息。

5.2 元器件的貯存庫房

按照型號要求的庫房類別及條件存放元器件，對于靜電敏感、 濕敏、 磁敏等的元器件應(yīng)制定專門的制度保證其存放條件和流轉(zhuǎn)符合相關(guān)要求。 對于有特殊要求的元器件還應(yīng)予以特殊關(guān)注， 并制定專項貯存和流轉(zhuǎn)要求。

應(yīng)確保靜電敏感的元器件在備料或存貨區(qū)都有防靜電控制， 元器件在流轉(zhuǎn)過程中所用的運輸工具、 支撐器或容器， 在電氣方面接在一起[6]。

6 電子裝聯(lián)

元器件使用方應(yīng)按照型號工藝保證大綱、 禁限用工藝要求和各類元器件航天電子裝聯(lián)工藝規(guī)范，開展產(chǎn)品的電子元器件電子裝聯(lián)工藝文件編制。 嚴格地按照元器件裝聯(lián)工藝規(guī)程正確裝聯(lián)， 靜電敏感元器件按照相關(guān)要求規(guī)定控制安裝過程， 為防止各類過機械應(yīng)力、 過熱應(yīng)力、 化學應(yīng)力和過電應(yīng)力等損傷， 制定電子裝聯(lián)過程及在制品/已制品流轉(zhuǎn)過程的防護要求， 裝聯(lián)后經(jīng)檢查合格后方能進行電子線路板的測試[7]。

7 裝機使用

該階段自產(chǎn)品調(diào)試階段開始， 元器件使用方應(yīng)按照Q/QJA 119 等相關(guān)標準制定在制品/已制品的調(diào)試、 測試、 流轉(zhuǎn)過程的防靜電損傷、 防機械損傷和防過電應(yīng)力等方面的防護要求， 保證裝機元器件的使用可靠性。

8 失效分析和舉一反三

8.1 元器件失效分析和質(zhì)量問題歸零

對于航天產(chǎn)品用元器件在監(jiān)制及其后段的生產(chǎn)、 驗收和復驗篩選過程中出現(xiàn)的重大失效， 在使用過程中出現(xiàn)的元器件失效， 需要開展元器件質(zhì)量問題歸零[8]。 而歸零的職責劃分中， 則按型號相關(guān)要求實施。

8.2 舉一反三

元器件使用方對于本單位產(chǎn)品發(fā)生的及航天型號下發(fā)的元器件質(zhì)量問題歸零應(yīng)全面統(tǒng)籌開展相關(guān)產(chǎn)品的舉一反三工作， 例如： 指定專人負責元器件的舉一反三及信息收集和統(tǒng)計工作， 如此既可以提高舉一反三的效率， 還可以確保舉一反三的有效性和可追溯性； 建立本單位航天型號元器件質(zhì)量問題舉一反三的數(shù)據(jù)庫， 以便信息的可追溯性。

9 元器件質(zhì)量檢查確認

型號產(chǎn)品的元器件質(zhì)量檢查確認一般在產(chǎn)品轉(zhuǎn)階段、 交付前開展， 元器件使用方航天型號產(chǎn)品元器件檢查確認的要素應(yīng)按照型號大綱要求開展， 依據(jù)相關(guān)型號要求形成元器件專項報告， 并交型號總體匯總。

10 結(jié)束語

對于單機研制單位來說， 為了確保上述使用方元器件保證工作的實施， 依據(jù)型號元器件大綱， 研制和生產(chǎn)的產(chǎn)品特點及本單位的具體情況， 制定本單位不同型號元器件保證要求的實施細則及元器件保證策劃， 是單機研制生產(chǎn)單位順利有效地開展元器件保證工作的必要條件。 同時對于研制型號電子類單機產(chǎn)品的單位， 組織由有型號產(chǎn)品研制經(jīng)驗的人員及具備相關(guān)專業(yè)知識的人員， 共同組成專門的型號元器件保證隊伍， 對型號產(chǎn)品研制生產(chǎn)過程中的元器件保證工作進行組織、 策劃、 參與并監(jiān)督實施， 也是型號產(chǎn)品元器件保證工作的有力保障， 可以提高型號產(chǎn)品元器件保證工作的質(zhì)量和有效性。