可靠性保證中低等級(jí)器件的生產(chǎn)批次表征模型論文
摘要：
結(jié)合當(dāng)前形勢(shì)下武器裝備用元器件Itl失效模式浴盆效應(yīng)、長(zhǎng)貯存壽命、破壞性物理試驗(yàn)等方面的需要與要求，填補(bǔ)了我國(guó)在國(guó)內(nèi)外低等級(jí)器件生產(chǎn)批次規(guī)律研究的空白，對(duì)新一代武器裝備如何合理識(shí)別和判斷正確的生產(chǎn)批次進(jìn)行了剖析研究，提出了低等級(jí)器件在型號(hào)研制中生產(chǎn)批次的表征方式和分類模型，以便在新型號(hào)中進(jìn)一步的推廣和應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：生產(chǎn)批次；低等級(jí)；表征方式；元器件
中圖分類號(hào)：TJ03 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003—0107（2017）05—0037—03
引言：
隨著航天科技的發(fā)展，型號(hào)研制試驗(yàn)早已進(jìn)入了批次化管理中時(shí)代。武器裝備在試驗(yàn)和使用低等級(jí)元器件數(shù)量龐大，由于生產(chǎn)批次的表達(dá)方式不統(tǒng)一、無(wú)規(guī)律，難免陷入批次管理中混亂、復(fù)雜的局面。批次認(rèn)知的界線模糊和各成體系，使元器件在批次管理過(guò)程中暴露出不少質(zhì)量與可靠性問(wèn)題[2]，亟需各型號(hào)研制單位重新歸納整理國(guó)內(nèi)外型號(hào)用低等級(jí)器件的生產(chǎn)批次表征模式。生產(chǎn)批次不僅關(guān)乎驗(yàn)收環(huán)節(jié)的DPA試驗(yàn)、貯存有效期和超期復(fù)驗(yàn)的有效計(jì)算，也影響著篩選試驗(yàn)中的老化試驗(yàn)、超期復(fù)驗(yàn)各項(xiàng)補(bǔ)充篩選試驗(yàn)相關(guān)試驗(yàn)機(jī)制。
1、器件生產(chǎn)批次的定義。
所謂生產(chǎn)批次，是指器件在大規(guī)模批量生產(chǎn)中，在一定時(shí)期內(nèi)一次性生產(chǎn)的、在質(zhì)量、結(jié)構(gòu)和制造方法上完全相同的器件生產(chǎn)批[3]。器件的生產(chǎn)批次化管理不僅貫穿于器件生產(chǎn)制造過(guò)程的產(chǎn)品品種、質(zhì)量、產(chǎn)量、成本、生產(chǎn)周期[4]等的方方面面，同樣貫穿于可靠性的試驗(yàn)選用、分析、篩選試驗(yàn)和板級(jí)考核評(píng)價(jià)嘲等質(zhì)量保證的方方面面。
2、器件生產(chǎn)批次判別整理的必要性。
�。�1）批次判斷在貯存有效期中浴盆效應(yīng)應(yīng)用的影響。
每批器件從投入到報(bào)廢為止的整個(gè)工作壽命周期內(nèi)，其可靠性在封帽后的變化呈現(xiàn)浴盆效應(yīng)，即器件生產(chǎn)后失效速度大量加快、進(jìn)而減緩且穩(wěn)定，最后器件重新大量失效的時(shí)間效應(yīng)。正因?yàn)樵骷墓δ芫哂幸欢ǖ臅r(shí)效性，在滿足型號(hào)用器件要求的可靠性質(zhì)量保證過(guò)程中，需要對(duì)器件使用工作壽命的生產(chǎn)批次這個(gè)起始信息進(jìn)行無(wú)偏差的準(zhǔn)確辨認(rèn)。由圖1所示可知，當(dāng)起始批次判斷滯后，處于耗損期件被誤認(rèn)為處于中段安全期，或當(dāng)起始批次判斷超前，處于早期失效期器件誤認(rèn)為處于中段安全期，器件存在的故障隱患流入后續(xù)環(huán)節(jié)。當(dāng)進(jìn)入板級(jí)、整機(jī)考核階段失效發(fā)生，會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間從整機(jī)、板級(jí)逐一排查，重新啟動(dòng)采購(gòu)周期輕者影響型號(hào)進(jìn)度，重者失效后期發(fā)生，后果不堪設(shè)想。因此，生產(chǎn)批次的正確判斷，有助于科學(xué)地避免浴盆效應(yīng)中器件因功能失效造成的經(jīng)濟(jì)損失和時(shí)間成本。
�。�2）器件批次判斷在破壞性物理試驗(yàn)中的.影響。
DPA有利于發(fā)現(xiàn)異常批次性的產(chǎn)品，只有在批次管理學(xué)及抽樣統(tǒng)計(jì)學(xué)的指導(dǎo)下，才能為可靠性試驗(yàn)條件提供理論依據(jù)和實(shí)際分析手段，以提供是否要整批棄用的決策依據(jù)。生產(chǎn)批次是將大量生產(chǎn)的器件通過(guò)不同的封帽時(shí)間段分隔開來(lái)，采用化整體為部分的方式進(jìn)行質(zhì)量管控——生產(chǎn)批次是可靠性質(zhì)量保證的橫向管理；破壞性物理試驗(yàn)是源于物理或化學(xué)變化累積性衰退效應(yīng)進(jìn)行抽樣性的破壞試驗(yàn)——是可靠性質(zhì)量保證的縱向管理。有效的DPA試驗(yàn)只有與準(zhǔn)確可靠的批次管理信息相結(jié)合，才能發(fā)揮應(yīng)有的作用，才能在產(chǎn)品交付驗(yàn)收中有現(xiàn)實(shí)意義。否則，器件的差批誤判良批，將導(dǎo)致DPA排除原理失能而引入錯(cuò)批器件，造成嚴(yán)重后果；器件的良批誤判差批，又造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失和人力、物力的資源浪費(fèi)，甚至影響、拖延國(guó)家型號(hào)的推進(jìn)進(jìn)度。
3、國(guó)內(nèi)外低等級(jí)器件生產(chǎn)批次的表征模型分類。
（1）研究低等級(jí)器件生產(chǎn)批次的必要性。
近幾年來(lái)，越來(lái)越多的國(guó)外大型宇航公司在宇航單機(jī)設(shè)計(jì)中打破禁用限用工業(yè)級(jí)甚至商業(yè)級(jí)器件的規(guī)定。低等級(jí)集成電路器件以其設(shè)計(jì)成本低廉、研制進(jìn)度快、性能領(lǐng)先等優(yōu)勢(shì)出現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外電子科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的PCB設(shè)計(jì)版圖中。市面上的低等級(jí)集成電路多采用PDIP、QFP和PFP封裝，比傳統(tǒng)的陶瓷、金屬密封器件抗機(jī)械振動(dòng)更強(qiáng)，在抗沖擊和恒定加速度方面也更出色，并且沒(méi)有可動(dòng)多余物無(wú)法引發(fā)內(nèi)部短路。因此本文中就國(guó)內(nèi)外低等級(jí)器件的批次表達(dá)作為典型來(lái)分析。
�。�2）國(guó)內(nèi)外低等級(jí)器件生產(chǎn)批次表征模型及案例。
市場(chǎng)上流通低等級(jí)的器件源自不同生產(chǎn)單位，功能各異、種類繁多，其批次的表達(dá)也形式多樣，各成體系�？傮w來(lái)說(shuō)，可以總結(jié)歸納為以下幾種表征方式：
�、僦蹦啃�。
顧名思義，批次表達(dá)一目了然、清晰明朗，此類器件的批次一般都是由“年份+周數(shù)”或者“年份+月份”的形式表達(dá)，是當(dāng)今半導(dǎo)體集成電路市場(chǎng)上最為簡(jiǎn)潔、廣泛的批次表達(dá)方式。例如IDT公司的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器ICS854S015CKI—OILF，其器件打印“1508”代表15年08周，年周型的表達(dá)明晰、直觀易懂；又如VICOR公司的模擬電路URAM2M21，器件打印“1606”，其批次代表16年的06月，以年月型表達(dá)。這兩例都是國(guó)外典型的直目型表達(dá)法，簡(jiǎn)易淺顯。國(guó)內(nèi)低等級(jí)器件以企標(biāo)等級(jí)為例，如瑞普北光的分立器件BT003SA，批次“1 109”為直目年周型；中電13所的放大器HE390A，批次“11。36”也是“年+周”的直目型批次“1136”。
�、谖坏怪眯�。
在“年+周”基型或“年+月”基型的基礎(chǔ)上，對(duì)年份與周數(shù)或月份進(jìn)行數(shù)位倒置來(lái)進(jìn)行排列的一種批次表達(dá)法。典型代表如埃德電子的器件，該公司生產(chǎn)的EMP105—813—4A（J）電磁干擾濾波器，其批次打印就是位倒置型的表達(dá)。批次“MF0113”串中取數(shù)位后，需額外將4位數(shù)字兩相倒置方可得年周批次“1301”，表達(dá)方法新穎別致。
�、畚辉鰷p型。
生產(chǎn)批次相比直目型相對(duì)隱匿，需對(duì)數(shù)字串的位數(shù)稍作調(diào)整，方可得真實(shí)批次。通常與“串中取位法”相結(jié)合，伴以位數(shù)上的增減，達(dá)到“曲徑通幽”之效。例如VISHAY公司的DG612AEQ單刀單擲開關(guān)，器件打印為“G524”，批次串中減除字母部分，留下三位連續(xù)數(shù)字串“524”無(wú)法表達(dá)一個(gè)完整的日期，須由用戶自行增補(bǔ)首一位“1”，方能形成“1524”的正常年周結(jié)構(gòu)，就是利用了“串中取型+位增減型”相結(jié)合的年周型取位法；類似的，DALLS公司的產(chǎn)品溫度傳感器DS18820U的批次串打印為“129C4”也可以同樣地得到“1129”這個(gè)最終批次。
④串中取位型。
器件批次由數(shù)字及字母混合而成的批次串，正確批次為其中兩位或幾位，是批次識(shí)別最為常見(jiàn)的方法。不同國(guó)家的不同生產(chǎn)廠商有著不同慣例，根據(jù)時(shí)間分配劃分，串中取位根據(jù)又分為串取年月型、串取年周型等；按照所取位數(shù)和批次所處位置的不同劃分，有串中取雙、串中取部和串中取整型三種取法等等。基本的，如進(jìn)口器件LINEAR公司的開關(guān)穩(wěn)壓器LTM4644IY#PBF，器可靠性保證中低等級(jí)器件的生產(chǎn)批次表征模型 趙穎，等件打印為“1606MY”，直接摘取批次串中的數(shù)字串部分，即得年周型批次“1606”。
同時(shí)，“串中取位法”也是覆蓋其他類型也最為普遍的方法。國(guó)內(nèi)外各大小廠商在設(shè)置批次形式時(shí)，經(jīng)常采用“串中取法+”的形式。舉例說(shuō)明，XILINX公司的存儲(chǔ)器XC18V04VQG44BRT，批次串“HP030AJP”首先串中取數(shù)“030”，再通過(guò)增減位法補(bǔ)充首位，則有批次“1030”。有些單位的批次情況較為復(fù)雜，批次串是全部由數(shù)字表達(dá)，只有識(shí)別其中真正表達(dá)生產(chǎn)日期的數(shù)位，才能抽取正確的有效批次。如LINEAR公司的器件低壓差線性穩(wěn)壓器LT1764AEQ—3。3，其批次為摘取21 14527”的前三位“211”而得到“1211”的年周型批次，與此同時(shí)，的器件DC/DC電源模塊V24A15M400BL（VICOR公司），其批次為摘取“01151029”的中四位“1510”得到“2015。10”的年月型批次，另外還有紅外光電液位探頭TC—83AT情島智騰公司）批次是抽“20110201”中的首6位得到年月型表達(dá)“2011。2”。
�、葑帜柑娲�。
生產(chǎn)廠商出于保密的需要或知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)等原因，采取將生產(chǎn)日間的年份、月份、周數(shù)等信息作一定程度的“偽裝”的一種方法。通常來(lái)說(shuō)，將把年、月、周、日與為一系列字母對(duì)應(yīng)起來(lái)。字母或截中串取英文字母表中的部分字母排列（a法），或毫無(wú)規(guī)律可循嚴(yán)格按照保密對(duì)應(yīng)表格（6法）。字母內(nèi)隱含的有效信息被掩蓋，其中的對(duì)應(yīng)關(guān)系只有內(nèi)部人知曉。舉例來(lái)說(shuō)，JBDRV594VFP（TI公司）是基于HB的PRPHL驅(qū)動(dòng)器件，批次串“8CTCHID”慣于取前兩位分別代表年月，雙數(shù)月10月份、11月份和12月份分別用字母A、B、C來(lái)替代，即通過(guò)“串中取位+字母代月”的手法實(shí)現(xiàn)了批次的雙字節(jié)簡(jiǎn)易表達(dá)法；EUDYNA公司選用o法、6法交織的方式，用循環(huán)的“…S、T、U……Y、Z、A——”對(duì)應(yīng)年份的“…2010、2011、2012——2016、2017、2018…”，用略帶跳躍的字母“H、M、N、P、R、S、T、U、W、X、Y、Z”來(lái)代替1—12月份。既巧妙又隱晦。如器件高功率GaAs場(chǎng)效應(yīng)管FLL177ME，批次串“YT”代表的是“2016。7”；MCRON公司將每年的1—52周的雙數(shù)周對(duì)應(yīng)字母排序“A。Z”：如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器MT48LC4M328285—6AIT：L，打印串“SSL12”，串中取首兩位“5S”得代表批次“1538”，利用了“串中取位+字母替代+位增減”三種批次表達(dá)法相結(jié)合。
4、結(jié)語(yǔ)。
電子元器件可靠性是可靠性工程的基礎(chǔ)，也是可靠工程中最為復(fù)雜的工作。型號(hào)用器件的大規(guī)模批量生產(chǎn)使生產(chǎn)批次這個(gè)重要概念從生產(chǎn)到二次篩選，一直延用到裝機(jī)調(diào)試和最后的投入運(yùn)用。為了提高低等級(jí)器件的質(zhì)量與可靠性保證，有必要系統(tǒng)地對(duì)器件的生產(chǎn)批次的表征方式進(jìn)行模型化歸納，有助于提升武器裝備質(zhì)量與可靠性的評(píng)價(jià)技術(shù)水平翻，促進(jìn)國(guó)家在低等級(jí)器件質(zhì)保的自主創(chuàng)新發(fā)展，從而推廣應(yīng)用于其它研制型號(hào)領(lǐng)域。
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