（管理科学与工程专业论文）航天电子元器件质量保证体系研究.pdf

同防科学技术人学研究生院硕十学何论文 摘要 由于航天工业技术的发展，单一航天型号使用的电子元器件数量越来越多， 航天型号使用的元器件的质量与可靠性要求也越来越高。随着我国电子元器件工 业基础水平的逐步提高，生元器件产单位在元器件设计、原材料选用、工艺、生 产制造等过程中的质量控制水平有所提高，电子元器件的固有质量有了显著提高。 但是与当前航天型号高可靠的要求相比，目前国产电子元器件的质量与可靠性还 不能完全满足航天型号的要求。因此，需要元器件的使用方即航天企业的整机用 户在元器件的选择、采购、筛选、检测和使用等过程中，加强质量保证控制，确 保元器件使用的质量。元器件的用户质量保证工作在当前形势下显得尤为重要。 本文在分析美国国家航天局( n a s a ) 、欧洲空间局( e s a ) 以及航天科技集 团公司航天型号使用的电子元器件质量保证工作的现状的基础上，针对航天型号 元器件配套的外部环境、航天型号配套电子元器件的特点以及航天科技集团公司 的元器件质量保证工作的具体情况，对航天电子元器件质量保证工作组织体系进 行设计，对元器件质量保证的基础管理提出了要求，明确了元器件保证各环节工 作流程，其意义在于加强航天电子元器件质量保证工作体系建设，提升航天型号 配套电子元器件使用质量保证工作，提高电子元器件的质量与可靠性，确保航天 型号研制生产任务的顺利进行。 关键词：航天型号电子元器件质量与可靠性保证体系 第i 页 国防科学技术大学研究生院硕+ 学位论文 a bs t r a c t a l o n gw i t ht h ed e v e l o p m e n to fs p a c et e c h n o l o g y ，t h eq u a n t i t yo fe l e c t r o n i cd e v i c e a n dc o m p o n e n t su s e di nt h es i n g l ea e r o s p a c ep r o d u c ti sg e t t i n gm o r ea n dm o r e ，a n dt h e r e q u i r e m e n t so fq u a l i t ya n dr e l i a b i l i t yf o re l e c t r o n i cd e v i c ea n dc o m p o n e n t sa r e b e c o m i n gs t r i c t e ra n ds t r i c t e ra sw e l l i nc h i n a ，s i n c et h eb a s i cl e v e lo ft h ee l e c t r o n i c d e v i c ea n dc o m p o n e n ti n d u s t r yi si n c r e a s i n ga n dt h eq u a l i t yc o n t r o li nt h ep r o d u c tc y c l e o fd e s i g n ，m a t e r i a ls e l e c t i o n ，p r o c e s s ，m a n u f a c t u r i n gi nt h ee l e c t r o n i cd e v i c ea n d c o m p o n e n tp r o d u c e r si sg u a r a n t e e di ns o m ee x t e n t t h eq u a l i t yo fe l e c t r o n i cd e v i c ea n d c o m p o n e n t si si m p r o v e do b s e r v a b l y h o w e v e r t h eq u a l i t ya n dr e l i a b i l i t yo ft h ec u r r e n t d o m e s t i ce l e c t r o n i cd e v i c ea n dc o m p o n e n t sc a nn o ty e tm e e tt h er e q u i r e m e n t so f a e r o s p a c ep r o d u c t sc o m p l e t e l yc o m p a r i n gw i t ht h en e e d so fh i g hr e l i a b i l i t yo fa e r o s p a c e p r o d u c t i nt h i ss i t u a t i o n i ti sp a r t i c u l a r l yi m p o r t a n tf o rt h eq u a l i t ya s s u r a n c eo f e l e c t r o n i cd e v i c ea n dc o m p o n e n t s t h e r e f o r e ，t h eu s e r s ，t h a ti st os a y ，t h ea e r o s p a c e c o m p a n i e sn e e dt os t r e n g t h e nt h eq u a l i t yc o n t r o li nt h ep r o c e s so fs e l e c t i n g ，p u r c h a s i n g ， s i e v i n g ，t e s t i n ga n du t i l i z i n g i nt h i sp a p e rt h ec u r r e n ts i t u a t i o no fq u a l i t ya s s u r a n c em a n a g e m e n to fe l e c t r o n i c d e v i c ea n dc o m p o n e n tu s e di nn a s a e s aa n dc h i n aa e r o s p a c es c i e n c ea n d t e c h n o l o g yc o r p o r a t i o n ( c a s c ) i sa n a l y z e d a c c o r d i n gt ot h ee x t e r n a le n v i r o n m e n t ， t h ef e a t u r e sa n ds p e c i f i cn e e d so fe l e c t r o n i cd e v i c ea n dc o m p o n e n ts u p p l i e df o rc a s c s a e r o s p a c ep r o d u c t s ，t h eo r g a n i z a t i o ns y s t e mf o rq u a l i t ya s s u r a n c eo fe l e c t r o n i cd e v i c e a n dc o m p o n e n t su s e di nt h ea e r o s p a c ep r o d u c ti sd e s i g n e dt h ew o r kp r o c e s si s o p t i m i z e d i na d d i t i o n ，t h ew o r k i n gr e q u i r e m e n tf o rs u p p l y i n gt h ee l e c t r o n i cd e v i c ea n d c o m p o n e n ti sp u tf o r w a r d t h es i g n i f i c a n c eo ft h i sr e s e a r c hr e s t sw i t hs t r e n g t h e n i n gt h e c o n s t r u c t i o no ft h eq u a l i t ya s s u r a n c es y s t e mf o rs u p p l y i n gt h ee l e c t r o n i cd e v i c ea n d c o m p o n e n t m e a n w h i l e t h eu t i l i z a t i o no ft h ee l e c t r o n i cd e v i c ea n dc o m p o n e n tw i l lb e i m p r o v e da n dt h eq u a l i t ya n dr e l i a b i l i t yo fe l e c t r o n i cd e v i c ea n dc o m p o n e n tc a nb e i n c r e a e d i nt h i sw a y i ti sg u a r a n t e e dt h a tt h et a s k so fr e s e a r c h d e v e l o p m e n ta n d m a n u f a c t u r i n go ft h ea e r o s p a c ep r o d u c t sc a nb ec a r r i e do u ts m o o t h l y k e y w o r d s ：a e r o s p a c ep r o d u c t ，e l e c t r o n i cd e v i c ea n dc o m p o n e n t s ，q u a l i t ya n d r e l i a b i l i t y ，a s s u r a n c es y s t e m 第i i 页 国防科学技术大学研究生院硕十学位论文 表目录 表1 1国内外航天元器件选用控制措施对比表9 第1 i i 页 国防科学技术人学研究生院硕十学位论文 图目录 图3 1集团公司电子元器件可靠性保证中心机构图2 5 图4 1元器件质量保证全过程流程示意图3 0 图5 1 元器件选用评审流程图3 3 图5 2 元器件采购评审流程图3 4 第1 v 页 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已 经发表和撰写过的研究成果，也不包含为获得国防科学技术大学或其它教育机构的学 位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文题目：魑丞皇王五墨佳厦量堡堑签丕婴壅 学位论文作者签名：芑j 茏冬i 一一日期：哆年月日 学位论文版权使用授权书 本人完全了解国防科学技术大学有关保留、使用学位论文的规定。本人授权国 防科学技术大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档，允 许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密学位论文在解密后适用本授权书。) 学位论文题目：题丞垒至霾墨住厦量堡适篮丕珏壅 学位论文作者签名：象童岙一 日期：乙鲫罗年石月日 作者指导教师签名：童冬璺 日期：田口7 年多月日 国防科学技术大学研究生院硕士学位论文 第一章绪论 1 1 电子元器件质量保证工作的定义及其意义 电子元器件是电子设备和整机的组成细胞，其性能和质量，决定了电子设备 的性能、质量。随着国防科学技术向电子化、智能化发展，电子设备使用元器件 的数量、品种均大幅度增加，对元器件的质量提出了越来越高的要求，电子元器 件的作用日益突出。电子元器件是航天产品不可缺少的重要组成部分，是其赖以 提高性能和质量与可靠性水平的重要技术基础。 电子元器件的质量包括固有质量和使用质量。元器件的固有质量主要是由元 器件生产单位在元器件设计、原材料选用、工艺、生产制造等过程中的质量控制 所决定的；元器件的使用质量主要是由使用方对元器件的选择、采购、筛选、检 测和使用等过程中的质量控制所决定眩，。 纵观航天事业发展的历程，电子元器件的性能、质量与可靠性是航天产品成 败的关键性因素之一。据有关资料介绍，2 0 世纪9 0 年代，航天系统曾经对2 0 多 个航天型号任务在研制试验中暴露出来的3 0 0 0 多个问题进行统计分析，其中设计 方面的问题约占2 5 1 ，制造方面的问题约占2 4 ，电子元器件方面的问题约占 2 6 ，管理方面问题约占1 5 ，其他约占1 0 。从上述比例看，电子元器件存在 的质量与可靠性问题所占比例最高，成为制约航天型号发展的主要问题之一。例 如：某航天产品初样研制阶段发生3 2 项质量问题中，1 5 项为元器件质量问题，特 别是总装测试过程中发现的1 3 个问题中，有8 项是元器件质量问题。因此，元器 件在航天型号研制生产过程中的问题，必须引起高度重视。同时，国内外的有关 资料表明：在电子元器件的失效中，由于选择或使用不当等人为因素导致失效的 比例高达总失效数的5 0 以上。美国罗姆航空研究中心公布的1 9 6 7 - 1 9 7 1 年的集 成电路现场失效数据表明：由于电过应力造成的失效占总失效数的5 6 8 。国内 的有关统计数据也表明：这一比例的占5 0 7 0 ，例如，近几年航天型号使用 的电子元器件失效分析的统计数据表明，由于固有缺陷导致元器件失效( 固有失效 或本质失效) 与选择、采购或使用不当造成元器件失效( 误用失效) 的比例几乎各占 5 0 。因此，在提高元器件固有质量的同时，必须提高元器件的使用质量。要保证 第1 页 国防科学技术人学研究生院硕+ 学位论文 航天型号元器件的质量，一方面需要加强元器件生产过程的质量控制以提高元器 件的固有质量，另一方面要加强元器件使用的质量控制，以提高元器件的使用质 县 3 里0 电子元器件质量保证是指为了保证电子元器件的质量达到预期目标而开展的 各项活动，包括元器件生产单位和使用方开展的各项质量控制活动 4 3 0 元器件质 量保证体系包括国家主管部门建立的元器件质量保证体系、元器件生产方的质量 保证体系和使用方的质量保证体系，三者密切结合，相互促进，确保了航天型号 使用电子元器件的质量与可靠性。元器件质量保证工作对元器件的质量与可靠性 至关重要。 本文中航天电子元器件质量保证是指航天企业为保证航天型号使用的电子元 器件的质量与可靠性满足航天型号全寿命周期的质量与可靠性要求而采取的各项 保证措施，包括组织管理模式、管理制度、管理流程及各环节的控制要求等。 1 2 国内外电子元器件质量保证工作现状综述 1 2 1 国外现状综述 航天电子元器件质量保证工作体系是一个庞大的体系，以美国和欧洲为例， 政府、航天型号最终用户、航天型号承制企业( 即航天型号配套元器件的使用方) 以及航天型号配套元器件的生产企业在保证体系中扮演着不同的角色，担负着不 同的职责，发挥着不同的作用，他们的责任分工明确。 1 政府在元器件质量保证体系中的作用 政府的职责主要包括： 1 ) 方向指引； 2 ) 元器件标准体系建设； 3 ) 元器件生产方认证； 4 ) 技术平台构筑； 5 ) 信息系统建设与运行。 在美国，政府职能的主要体现者是国防部有关部门和国家宇航局( n a s a ) 。 前者的一个重要部门是隶属于国防部后勤局的哥伦布国防供应中心( d s c c ) 。军 用元器件的责任主体为国防部，宇航元器件的责任主体则为n a s a 。美国国防部 第2 页 国防科学技术大学研究生院硕十学位论文 主要致力于包括航天元器件在内的军用元器件方针制定和基础建设工作： 1 ) 发布一系列文件指引元器件发展和选择的方向； 2 ) 主持元器件美军标体系建设； 3 ) 主持对元器件生产方的认证和维持。 n a s a 是美国政府的一个局级机构，其主要任务是进行地球、太阳系、宇宙 的了解、探索、利用和开发；研究、开发和验证先进的航空与航天技术等。在元 器件质量保证方面，主要负责航天元器件的方针制定和基础建设，包括标准体系 建设、生产方认证、信息系统建设等。n a s a 在标准体系建设和生产方认证方面 以d s c c 的工作成果为基础，在元器件的技术平台构筑方面以极大投入，开展了 一系列工作，例如： 1 ) 元器件优选目录的制定和维护； 2 ) 元器件的可靠性保证工作( 筛选、鉴定等) 研究； 3 ) 元器件的辐射效应研究； 4 ) 元器件重点失效机理研究； 5 ) 航天对元器件的未来需求研究。 这些工作的成果为n a s a 项目的乙方即航天型号的承制企业提供了强大的元 器件质量保证技术“平台”。 在信息系统方面，美国的投入极大。首先，建有一个庞大的“政府与工业界 信息交换网( g i d e p ) ，它由政府的多个部门( 包括国防部后勤局和n a s a ) 共同 支持，其内容包括极为充实的元器件信息，是航天企业元器件质量保证工作的重 要依据。其次，n a s a 建设了并运行着自己的“e e e 元器件信息管理系统( e p i m s ) ”， 它是g i d e p 的补充，有着自己的特色巧3 。 在欧洲，政府职能的主要体现者是欧洲空间局( 简称e s a ) ，航天元器件的责 任主体也是e s a 。e s a 是由欧洲地区的法国、德国等国家组成地区性的航天机构， 现在已有：德国、法国、奥地利、比利时、丹麦、西班牙、芬兰、爱尔兰、意大 利、挪威、荷兰、葡萄牙、英国、瑞典、瑞士等十多个成员国。为了协调各成员 国对宇航设备上元器件的使用和质量保证，在e s a 成立的初期就成立了空间元器 件协调组( s p a c ec o m p o n e n t sc o o r d i n a t i o ng r o u p ) 协调各成员囤之间元器件的使用。 2 0 0 1 年以后e s a s c c 更改名称为e s c c ，其含义为“欧洲空间元器件协调( 组) ”哺3 。 第3 页 国防科学技术大学研究生院硕+ 学位论文 在元器件质量保证方面，e s a 主要致力于航天元器件方针制定和基础建设，其主 要职责是： 航天元器件发展战略的规划及实施； 1 ) 航天元器件标准体系( e s c c 体系，原称e s a s c c 体系) 的建设和完善； 2 ) 生产方认证的开展和完善； 3 ) 技术平台构筑，例如： ( 1 ) 欧洲元器件优选目录( e p p l ) 的制定和频繁更新； ( 2 ) 元器件抗辐射能力评价工作的持续开展和抗辐射能力数据库的不断充 实； ( 3 ) 元器件降额准则的发布和频繁更新； ( 4 ) 最坏情况分析( w c a ) 方法和所需元器件参数变化数据的发布。 这些基础建设为作为其项目乙方的即企业航天型号的承制企业提供了强大的 “平台”。 纵观美国和欧洲主管航天元器件的政府部门的活动，可以发现以下共同特点。 一是战略研究先行。美国国防部、n a s a 和欧洲e s a 均拥有高水平常设研究 机构，以极大投入进行元器件质量保证战略研究。通过航天型号未来需求、元器 件发展方向、竞争对手现状等方面的研究，制定航天元器件发展的战略方针。美 国国防部发布的“军用关键技术清单 就是这种战略方针的体现。又如，e s a 制定 了航天元器件“欧洲化”计划。该计划的持续执行已取得显著效果，例如s p a r ev 7 架构c p u 的研制成功和投入使用，改变了欧洲空间项目计算机用核心元器件受制 于美国的状况。 二是协调一致。美国国防部下属主管元器件的部门甚多，但它们在统一的国 防部指令下协调有序地运行。美国n a s a 下属主管元器件的部门也较多，但它们 之间有明确分工。欧洲的e s a 则更进一步做到了组织机构的精简。 三是不断改革与创新。美军标体系自上世纪八十年代起实施改革，元器件标 准也不例外，例如将元器件规范改为性能规范，将许多元器件标准改为手册。美 国政府斥巨资开展元器件质量保证方面的基础技术研究，例如元器件试验方法， 做到了不断创新。欧洲在航天元器件质量保证方面是从学习美国起步的，但欧洲 不照搬美军标，而结合欧洲的实际，创造性地学，创建并不断改进自己的元器件 第4 页 囝防科学技术人学研究生院硕十学位论文 标准体系。 四是抓源头。美国和欧洲主管航天元器件的政府部门都致力于鉴定合格清单 ( q p l 和q m l ) 和优选元器件目录( p p l ) 的建设，抓住了元器件质量保证的源 头环节。 五是技术平台构筑。在技术储备方面，固然航天企业也需有自己的投入，然 而，以国家和政府之力构筑，可为许多企业共用的技术平台，其广度和深度都是 以企业之力所无法比拟的。如著名的e e e i n s t - 0 0 2 ( ( i n s t r u c t i o n sf o re e ep a r t s s e l e c t i o n ，s c r e e n i n g ，q u a l i f i c a t i o n ，a n dd e r a t i n g ) ) ，它规定了以元器件使用方企业为 行为主体的元器件选择、筛选、鉴定和降额方面的工作，是一个全面深入的技术 平台。又如元器件试验方法标准，在美国，由国家和政府构筑的平台中有一个著 名的微电子器件试验方法标准m i l s t d 8 8 3 ，其内容之浩繁、更新之迅速，均非 任何企业之力所能做到的。而在微电子器件试验方法标准方面欧洲的情况则是， 在大量直接引用m i l s t d 8 8 3 的同时，又致力于自己的研究。从e s c c 逐年发布 的标准清单可以发现，欧洲自己在这方面的标准不断增多。这些研究为航天企业 构筑了强大的技术平台，其研究的力度绝非任何企业之力所能及 8 3 。 2 航天企业的在元器件质量保证体系中的作用 在美国和欧洲，作为国防部项目、n a s a 项目和民用项目承制方的航天企业 一般都拥有自己的元器件质量保证体系，运行元器件质量保证流程。元器件质量 保证体系涵盖本企业内部的元器件应用研究队伍、元器件质量保证专业队伍和管 理机构。元器件质量保证流程涵盖的大环节有：选择、监督和使用。“监督包 括元器件制造过程中的监制、验收、抽样检验和必要时的补充筛选等。“选择 环节还包括必要时的标准制定、生产方认证等，但是，在这些方面，航天企业均 是充分利用政府建设的“元器件质量保证平台”，仅做补充性的元器件质量保证 工作，开展选择和使用旧1 。 国外航天企业层面元器件质量保证的突出特点： 1 ) 高度重视元器件的选用控制环节 对于作为元器件质量保证上游环节的选用环节( 国外称“元器件工程 ) ， 无论在基础管理方面还是项目管理上，均有完善立法，给予充足投入。一方面狠 抓基础，以极大投入、精干队伍、超前考虑进行包括优选元器件目录( p p l ) 维护 第5 页 国防科学技术大学研究生院硕十学仲论文 在内的元器件选用研究；在项目管理方面，从航天型号的方案阶段就开始抓元器 件选用控制。另一方面狠抓关键元器件，将主要精力集中于核心元器件的选型与 开发，例如e s a 的s p a r ev 7 架构的c p u ，它的开发成功使e s a 得以在航天器用 c p u 方面不再受制于美国。 2 ) 岗位设置合理 在航天型号研制队伍中，美国和欧洲的航天企业层面大同小异地设置了若干 元器件质量保证技术岗位，例如属技术领导层成员的元器件项目经理和分布于分 系统、设备层面的元器件工程师。他们负责指导设计人员正确的选用元器件，是 电路设计人员和元器件生产人员之间的一道桥梁，为航天电子元器件质量保证工 作发挥了巨大的作用。 3 ) 元器件生产单位在元器件质量保证工作体系中的作用 元器件生产企业主要是从确保元器件的固有质量的角度，开展各项保证工作， 以提高元器件的固有质量。 1 2 2 国内现状综述 1 元器件质量保证工作发展历程 从上世纪七十年代丌始，我国国防工业主管部门就采取措施提高军用元器件 的固有质量。例如上世纪七十年代末期实施的“七专”( 专人、专机、专料、专批、 专检、专技、专卡) 质量控制、上世纪八十年代中期开始准备、九十年至今逐步实 施的贯彻国家军用标准( 简称“贯标) 等措施，都对提高国产军用元器件的固有 可靠性起了积极的作用。 上世纪七、八十年代国产元器件的固有质量与可靠性很低，元器件的失效大 多数是由于元器件本身缺陷造成的本质失效，因此，掩盖了由于使用不当造成的 误用失效。从九十年代开始元器件的固有可靠性有所提高，如何保证元器件的使 用质量与可靠性就显得更为重要和迫切了。元器件选用控制的主要任务就在于： 元器件生产完成后，使用方在选择和使用过程中，采取各项控制措施，保证元器 件在使用过程中满足航天器总体的质量与可靠性要求m 川。有关元器件使用方 的质量保证工作，在国内很早就丌展了。1 9 8 8 年5 月在“东方红二号甲 发射成 功的总结会上，总结了“东方红二号甲”元器件( 使用方) 质量保证工作成功的主 要经验是由于实施了：统一标准、统一定货、统一验收、统一筛选和统一失效分 第6 页 国防科学技术大学研究生院硕十学位论文 析的结果，这五方面的经验后来被总结为元器件质量管理“五统一 ，1 9 9 6 年以 后在航天系统及推广，2 0 0 0 年初国防科工委在国防科工委关于加强国防科技工 业质量工作若干问题的决定中，推广了我国航天工业部门的经验，要求各军用 元器件使用单位对元器件( 含进口元器件) 实行“五统一 管理。但航天系统及国 防科工委实施的“五统一”己在最初“五统一 基础上有所发展，将元器件全过 程质量保证的七个重要环节( 过程) ，按相似专业归纳为“统一选用、统一采购、 统一监制与验收、统一筛选与复验、统一失效分析”。所以现在的“五统一 实 际上包括了元器件的选用、采购、监制、验收、筛选、复验和失效分析七个环节( 过 程) ，由航天型号任务的抓总单位即型号总体院统一组织实施扣。 “五统一”把“统一选用”放在首位，也说明元器件的使用可靠性保证工作， 必须从源头抓起，作为元器件的使用方就必须抓元器件的选择与应用。 2 政府、航天产品最终用户在元器件质量保证体系中的作用 原国防科技工业技术委员会( 以下简称国防科工委) 、信息产业部和总装备部 分别作为航天企业的政府主管部门、电子元器件行业政府主管部门及航天产品的 最终用户，分别在元器件质量保证的大体系中履行着各自的职责。 国防科工委一方面是航天企业的行业主管部门，另一方面也是国有资产投资 的主管部门，负责电子元器件研制生产单位的技术改造，负责电子元器件国家标 准的组织制定工作。信息产业部是电子元器件的行业主管，负责电子元器件行业 的发展规划、行业监管等工作；负责电子行业标准的组织制定工作；同时，信息 产业部负责电子元器件生产单位资质认定，为各军工集团在元器件生产单位选择 方面提供参考。总装备部是航天产品的最终用户，从航天型号产品研制费中，预 留专用经费，用于元器件生产单位研制特殊元器件，以满足航天型号研制的需求。 此外，军用电子元器件质量认证委员会负责军用产品生产线及产品的认定工作， 制定合格生产方名单和合格产品名单( q p l 和q m l ) 。 与国外情况对比，国内的元器件质量保证工作方面起步较晚，体系还正处在 调整、修正、完善的阶段。目前的主要问题是多头管理，职责不清：对元器件的 发展缺乏战略规划；类似于美国和欧洲的由政府建设的元器件质量保证平台还远 未建立完备；元器件标准体系建设尚不完善；国内基础工业基础仍然薄弱，元器 件生产单位对元器件固有质量的保证尚不到位，固有质量问题时有发生，尤其是 第7 页 国防科学技术大学研究生院硕十学位论文 元器件批次性质量问题严重影响着航天型号的研制生产顺利进行。 3 航天企业元器件质量保证体系现状 根据航天型号发展需求和元器件供应状况，航天科技集团公司建立并不断完 善使用方的元器件质量保证体系。实行以型号总体院负责制为核心的分级管理； 实施以“五统一”管理为主的全过程控制；制订了一系列管理办法、标准、订货 技术条件、选用目录、供方目录；成立了集团公司和院两级元器件可靠性专家组， 对重点型号、重大问题的分析、处理提供技术咨询。各型号总体院建立了元器件 可靠性保证分中心，主要承担监制验收、复验筛选、失效分析等保证工作；采用 补充筛选，破坏性物理分析( d p a ) ，质量问题归零、信息通报、元器件专题评审 等技术和管理方法保证装机元器件质量与可靠性。再通过整机老炼、系统稳定运 行等措施迸一步暴露和剔除隐藏较深的元器件可靠性缺陷和应用问题口3 f 。从总体 上看这是一套行之有效的办法，但是随着航天科技工业的飞速发展，随着航天型 号任务对配套元器件越来越高的要求，现有的元器件质量保证体系暴露了不少薄 弱环节，有待进一步的改进、完善和提高。例如2 0 0 6 年在航天科技集团公司卫星 型号研制过程中，连续发现了多起元器件质量问题，对航天型号的研制造成重大 影响。这些元器件质量问题中，有些是元器件固有质量问题，有些是选用或使用 不当造成的问题。这些问题的发生，也反映了我们现有的元器件质量保证体系还 存在着薄弱环节，在目前我国电子元器件工业基础相对薄弱的环境下，这样的保 证体系还不能完全满足航天型号高可靠对元器件的要求。 与国外相比，航天企业元器件质量保证体系中缺乏专业人员队伍，对元器件 质量保证工作的源头即选用进行深入的研究；企业元器件质量保证工作缺乏政府 有力的技术平台支持，而企业本身又没有足够的力量去构建前文中描述的完备有 效的元器件质量保证的技术平台。 4 元器件生产单位情况 虽然经过几个五年计划，国内电子元器件研制生产技术飞速发展，但是与美 国、欧洲相比，国内电子元器件工业基础仍然相对薄弱。元器件生产厂的研发、 生产、质量控制水平也参差不齐，元器件质量与可靠性亟待进一步提高。 第8 页 国防科学技术大学研究生院硕十学位论文 1 3 国内外元器件质量保证工作对比 n a s a 、e s a 与我国航天元器件质量保证工作对比如下表所示。 表1 1国内外航天元器件选用控制措施对比表 保证 环节 n a s ae s a 航天科技集团公司 控制元器件质量保证大纲 元器件人纲：包括元器什 控制计划及元器件中报程元器件质量保证人纲 计划元器件控制计划 序 按m i l s t d 9 7 5 规定 优先从优选目录中选择， 优先选用一、二级标 选择目录外元器件时，优优先从优选元器件目录中选用， 准元器件；非标准元 选选择经e s a s c c 鉴定过按选用目录进行控制。选用时需 选用 器件应受相应规范控 的元器件，选用时需考虑考虑质量等级、静电敏感、辐射 制，合格鉴定基准虑 可靠性、辐射容限及可获 敏感及可获得性 一致，且高于标准元 得性 器件 采购前应以p a d ( 元器件 采购的元器件符合产 审批文件) 形式批准，按欧 根据评审过的采购文什签订合 采购洲规范系统采购。用户在 品规范要求同。 采购过程按p a d 的节点加 以监督和控制 应向订购方提供元器对、t - 导体器件进行封帽前 件清单及有问题元器 镜检( p r e c a p ) 。按e s a s c c监制分重点t 序监制和伞过程 监制 件清单。标识和控制 规范进行批验收试验 监制两种。验收时除了进行验收 与有问题元器件。对非( l a t ) 或按美军标准进行试验外，还要了解元器什制造过 验收标准什制造和检验进质量一致性检验( q c i ) ，必稗发生的技术问题或管理问题 行监督。需进行验收要时进行辐射验证试验以及问题处理的结果。 检验。 ( r v t ) 4 1 所有元器件应根据产 品规范或采购规范要 筛选 求进行筛选。对于达 按e s a s c c 规范规定进行对质量等级达不到规定要求的 与 不到要求质量等级的筛选；按e c s s q 一6 0 a 要 元器件进行补充筛选；复验分为 元器件应根据 求进行到货检验和库存元 入库复验( 剑货检验) 、装机前复 复验 m i l s t d 一9 7 5 规定进器件的超期复验验和超期复验 行二次筛选 ( r e s c r e e n i n g ) 制造、筛选、验收试验、 对验收、筛选、复验及使用过程 元器什控制部门参与到货检验、装机后试验、 失效解决问题失效报告贮存和搬运过程失效的元 中火效的元器件进行失效分析， 分析和纠正系统的全部元器件应进行火效分析，提 确定火效模式、失效机理和失效 器件问题供火效分析报告，作为处 原冈等，作为处理失效元器件的 依据 理火效元器件的依据 d p a 作为验收检验剑货检验或库存元器件进? 仁导体器件、瓷介电容器等元器 d p a 的组成部分或列为鉴行超期复验中包括d p a 项 件验收或超期复验中，要求进行 定的项目目 d p a 第9 页 国防科学技术大学研究生院硕十学何论文 保证 n a s ae s a 航天科技集团公司 环节 根据m i l s t d 9 7 5 附 降额 录a 降额准则进行降 选择元器件时应考虑降 按g j b z 3 5 规定的降额要求选择 额，降额方案需经 额，降额要求按p s s 一叭3 0 1 要求 元器件 n a s a 有关部门评审 规定 和批准1 5 3 承包商根据质量保证 包装人纲的规定，对元器对元器件的搬运和贮存规 贮存件装卸、包装、贮存定相应的程序，并采取静执行g j b z 1 2 3 规定的元器件贮 运输各环1 ，进行监控，并电放电防护措施，所有程存和超期复验的要求 要求采取静电放电防护措 序都具有可追溯性 施 承包商建立了一套接 信息 收、审查和传递元器 供方按e c s s - o 2 0 a 规定 建立验收、筛选、复验、失效分 件质量信息的系统， 建立闭环不合格控制系统析和d p a 数据库，向领导机关 系统和报警系统。各环1 ，中涉报告有关信息，在全系统进行信 为所有元器件提供舣 向可追溯性系统 及的文件应归档管理息交换 质量 在元器件产品规范中 元器什生产厂需进行认定；从事 保证 规定了筛选、鉴定检 供方应对空间用标准元器元器件试验和分析的机构需进 验和质量一致性检验 件进行鉴定；对标准元器行认可；新品、特种和自制( 或定 规定件制造厂进行评定制) 元器件等非标准件需经专| j 等质量保证要求 质量评定，并鉴定合格 我国对元器件的质量保证采取的措施与n a s a 、e s a 较为一致，不过由于控制 的对象以及技术水平的不同，所以具体操作上有所差异。例如：我国质量控制的 对象主要是国产元器件，由于其质量水平与美国和欧洲生产的军用或航天元器件 相比有很大差距，所以对国产元器件的监制、验收和补充筛选方面提出了从严的 要求，而美国标准中并未规定需要下厂监制；e s a 标准中未见到要作补充筛选。这 些额外的质量保证工作给航天型号承制单位带来了很大的工作量，需增加相应的 投入，分散了其对航天型号任务的精力。另外，n a s a 和e s a 都以采购规范或详细 规范作为采购元器件的依据，但在我国，由于详细规范不配套，所以采购时仍以 “七专”( 含“七专加严) 技术条件或与生产厂签订技术协议作为采购的主要依 据，造成标准不统一，质量保证困难。在技术方面我国与n a s a 和e s a 也存在不小 的差距，例如不久以前航天元器件的d p a 还局限于半导体器件，近年来已逐步扩 大至电容器、继电器等，但在n a s a 和e s a 到货检验或超期复验需要进行d p a 的元 器件品种多达十余种，我国要将d p a 扩大至所有关键元器件，还将有很长的过程们。 在n a s a 和e s a 的顶层管理标准中都规定了要设立相应的机构，负责航天型号 用元器件的全面工作。例如：n a s a 要求航天型号承制单位设立元器件控制委员会 ( p c b ) 全面负责元器件的选择、标准化和控制以及文件编制方面的工作；e s a 在元 第1 0 页 围防科学技术大学研究牛院硕+ 学位论文 器件大纲管理方面，要求建立“相应的机构对元器件大纲负责，而航天型号元 器件大纲是对元器件提出全面要求的纲领性文件，所以这“相应的机构 实际上 就是对元器件全面负责的机构。 我国航天元器件选用控制主要是总体院及分系统单位的设计师系统在抓元器 件的选用控制，集团公司及总体院都没有成立专门机构来负责航天型号元器件的 选用控制。集团公司、总体院的标准化部门虽然参照m i l n a s a 或e s a 制定了有关 元器件的选用控制标准，但由于缺乏相应的监督和检查机构，所以标准制定后还 不能全面实施。此外，航天科技集团公司、型号总体院虽然都设立了咨询机构， 类似于e s a 的元器件咨询委员会，但其组成及其职责与e s a 的元器件咨询委员会 有所不同，所以实际上只起到咨询的作用。 1 4 论文研究的意义 随着我国航天技术的发展，航天型号对配套的电子元器件要求越来越高。经 过几个国家五年计划的努力，特别是自“十五”以来，国家对元器件的重视程度 逐步提高，对元器件工业基础的投入逐步增大，国内元器件的基础水平跨上了一 个新的台阶。但是，相对航天型号对元器件的高要求而言，国内元器件的基础仍 然相对薄弱，国产元器件的质量与可靠性还不能完全满足航天型号的要求。因此， 要求政府有关部门、航天企业( 元器件使用单位) 、元器件研制生产单位共同努力， 加强元器件质量可靠性保证工作，提高元器件的固有质量和使用质量。但是，目 前我们的元器件质量保证工作体系中还存在着诸多方面的不足，亟待进一步改进 和完善。 本论文针对航天型号配套电子元器件的特点、航天科技集团公司的元器件质 量保证工作的具体情况以及航天型号元器件配套的外部环境，对航天电子元器件 质量保证工作组织体系进行设计，对元器件质量保证工作流程进行优化，其意义 在通过航天电子元器件质量保证工作体系建设，提升航天型号配套电子元器件使 用保证工作，提高电子元器件的质量与可靠性，确保航天型号研制生产任务的顺 利进行。本文是作者从事集团公司航天型号物资管理实际工作的总结，通过该课 题的研究，更清晰的了解掌握了当前电子元器件质量保证工作的现状，理顺了工 作思路，对建设适应航天型号任务要求的元器件质量保证体系有重要意义。 第li 页 国防科学技术人学研究生院硕十学位论文 1 5 论文研究内容 本文共分7 个章节，第一章是“绪论”，阐述了航天型号配套电子元器件的特 点，研究对比了国内外电子元器件质量保证工作的现状，梳理分析了航天电子元 器件质量保证工作中存在的主要问题；第二章是“航天电子元器件质量保证工作 特点及问题分析”，分析了航天型号配套电子元器件的特点、电子元器件质量保证 工作面临的形势及存在的主要问题；第三章是“航天电子元器件质量保证工作组 织体系设计”，重点分析了航天科技集团公司电子元器件质量保证工作组织体系现 状，提出了建设适应航天型号发展需要的元器件质量保证工作组织体系；第四章 是“航天电子元器件质量保证工作流程设计”，分析了欧美航天企业元器件质量保 证工作流程，针对航天电子元器件质量保证工作的特点，梳理了工作流程；第五 章是“航天型号电子元器件质量保证过程控制，提出了元器件保证过程中选用、 采购、监制、验收、补充筛选、装联、失效分析等各环节的程序和要求；第六章 是“航天电子元器件质量保证体系运行情况”，介绍了体系建设的情况、运行情况， 并提出了加强电子元器件质量保证基础管理工作的建议。 论文的主要研究工作：针对航天电子元器件质量保证工作特点和要求，对航 天科技集团公司以及总体院的元器件质量保证工作组织体系进行了设计；明确了 航天电子元器件质量保证基础工作的要求；梳理了元器件质量保证的现有流程， 根据航天型号对配套元器件质量保证工作的要求，对各环节的工作流程进行了设 计。 第1 2 页 围防科学技术大学研究牛院硕十学位论文 第二章航天电子元器件质量保证工作特点及问题分析 2 1 航天型号配套电子元器件的特点 随着高新技术的发展，现代武器具有电子化、自动化、智能化的特点。从海 湾战争和科索沃危机中可以看出，现代战争是立体的战争、电子的战争和高技术 的战争。作为高技术战争和电子战争的核心电子设备而言，其复杂程度很高， 而且发展速度很快1 刀。 根据可靠性理论，在系统可靠性要求不变的条件下，组成系统的元件、零件 越多，则对单个元件、零件的可靠性要求越高。航天型号( 导弹、运载火箭、卫 星、载人飞船) 采用了大量的电子元器件，一般运载火箭每发箭使用电子元器件 约2 至3 万只，每颗卫星使用电子元器件2 万至6 万只，而载人航天工程使用电 子元器件则达到1 3 万只，所以航天型号对电子元器件可靠性提出了很高的要求引 1 9 】 o 电子元器件质量问题占一般电子设备故障率原因的很大比例，严重影响航天 航空及重点工程的质量与可靠性，甚至影响工程型号任务的成败，其造成的损失 和影响是巨大的。航天型号使用的数以万计的电子元器件中只要有1 只元器件失 效，就有可能造成整个航天型号任务发射失利或不能正常运行。阿早安火箭已经 发射1 0 0 多次，其中有过8 次发射失利。这8 次发射失利中，1 次是阿里安5 型运 载火箭由于火箭导航的电脑软件系统发生故障造成的，其余7 次都是因为个别元 件故障而造成的r 2 0 o 日本“兰达 火箭从1 9 6 6 年9 月到19 6 9 年9 月，由于电子 元器件质量与可靠性不高，4 次发射均失败，损失惨重，影响巨大。 因此，要提高航天型号的质量与可靠性，确保航天型号任务的成功，必须确 保航天型号使用的电子元器件的质量与可靠性。 目前，航天事业的发展进入了一个新的发展阶段，新一代航天产品和航天工 程正在逐步展开。对元器件的要求也越来越高，例如，星载合成孔径雷达具有全 天时、全天候的特点和一定的穿透能力，已经成为对地观测的重要手段，而相控 阵体制的合成孔径雷达更是代表当今世界的最新发展趋势和最新技术水平。这些 新的航天产品使用的电子元器件品种越来越新，数量越来越多，技术要求