可靠性保證中低等級器件的生產批次表徵模型論文
可靠性保證中低等級器件的生產批次表徵模型論文
摘要：
結合當前形勢下武器裝備用元器件Itl失效模式浴盆效應、長貯存壽命、破壞性物理試驗等方面的需要與要求，填補了我國在國內外低等級器件生產批次規律研究的空白，對新一代武器裝備如何合理識別和判斷正確的生產批次進行了剖析研究，提出了低等級器件在型號研製中生產批次的表徵方式和分類模型，以便在新型號中進一步的推廣和應用。
關鍵詞：生產批次；低等級；表徵方式；元器件
中圖分類號：TJ03 文獻標識碼：A 文章編號：1003—0107（2017）05—0037—03
引言：
隨著航天科技的發展，型號研製試驗早已進入了批次化管理中時代。武器裝備在試驗和使用低等級元器件數量龐大，由於生產批次的表達方式不統一、無規律，難免陷入批次管理中混亂、複雜的局面。批次認知的界線模糊和各成體系，使元器件在批次管理過程中暴露出不少質量與可靠性問題[2]，亟需各型號研製單位重新歸納整理國內外型號用低等級器件的生產批次表徵模式。生產批次不僅關乎驗收環節的DPA試驗、貯存有效期和超期複驗的有效計算，也影響著篩選試驗中的老化試驗、超期複驗各項補充篩選試驗相關試驗機制。
1、器件生產批次的定義。
所謂生產批次，是指器件在大規模批次生產中，在一定時期內一次性生產的、在質量、結構和製造方法上完全相同的器件生產批[3]。器件的生產批次化管理不僅貫穿於器件生產製造過程的產品品種、質量、產量、成本、生產週期[4]等的方方面面，同樣貫穿於可靠性的試驗選用、分析、篩選試驗和板級考核評價嘲等質量保證的方方面面。
2、器件生產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應用的影響。
每批器件從投入到報廢為止的整個工作壽命週期內，其可靠性在封帽後的變化呈現浴盆效應，即器件生產後失效速度大量加快、進而減緩且穩定，最後器件重新大量失效的時間效應。正因為元器件的功能具有一定的時效性，在滿足型號用器件要求的可靠性質量保證過程中，需要對器件使用工作壽命的生產批次這個起始資訊進行無偏差的準確辨認。由圖1所示可知，當起始批次判斷滯後，處於耗損期件被誤認為處於中段安全期，或當起始批次判斷超前，處於早期失效期器件誤認為處於中段安全期，器件存在的故障隱患流入後續環節。當進入板級、整機考核階段失效發生，會耗費大量時間從整機、板級逐一排查，重新啟動採購週期輕者影響型號進度，重者失效後期發生，後果不堪設想。因此，生產批次的正確判斷，有助於科學地避免浴盆效應中器件因功能失效造成的經濟損失和時間成本。
（2）器件批次判斷在破壞性物理試驗中的.影響。
DPA有利於發現異常批次性的產品，只有在批次管理學及抽樣統計學的指導下，才能為可靠性試驗條件提供理論依據和實際分析手段，以提供是否要整批棄用的決策依據。生產批次是將大量生產的器件透過不同的封帽時間段分隔開來，採用化整體為部分的方式進行質量管控——生產批次是可靠性質量保證的橫向管理；破壞性物理試驗是源於物理或化學變化累積性衰退效應進行抽樣性的破壞試驗——是可靠性質量保證的縱向管理。有效的DPA試驗只有與準確可靠的批次管理資訊相結合，才能發揮應有的作用，才能在產品交付驗收中有現實意義。否則，器件的差批誤判良批，將導致DPA排除原理失能而引入錯批器件，造成嚴重後果；器件的良批誤判差批，又造成不必要的經濟損失和人力、物力的資源浪費，甚至影響、拖延國家型號的推進進度。
3、國內外低等級器件生產批次的表徵模型分類。
（1）研究低等級器件生產批次的必要性。
近幾年來，越來越多的國外大型宇航公司在宇航單機設計中打破禁用限用工業級甚至商業級器件的規定。低等級積體電路器件以其設計成本低廉、研製進度快、效能領先等優勢出現在國內外電子科學技術領域的PCB設計版圖中。市面上的低等級積體電路多采用PDIP、QFP和PFP封裝，比傳統的陶瓷、金屬密封器件抗機械振動更強，在抗衝擊和恆定加速度方面也更出色，並且沒有可動多餘物無法引發內部短路。因此本文中就國內外低等級器件的批次表達作為典型來分析。
（2）國內外低等級器件生產批次表徵模型及案例。
市場上流通低等級的器件源自不同生產單位，功能各異、種類繁多，其批次的表達也形式多樣，各成體系。總體來說，可以總結歸納為以下幾種表徵方式：
①直目型。
顧名思義，批次表達一目瞭然、清晰明朗，此類器件的批次一般都是由“年份+週數”或者“年份+月份”的形式表達，是當今半導體積體電路市場上最為簡潔、廣泛的批次表達方式。例如IDT公司的時鐘驅動器ICS854S015CKI—OILF，其器件列印“1508”代表15年08周，年周型的表達明晰、直觀易懂；又如VICOR公司的類比電路URAM2M21，器件列印“1606”，其批次代表16年的06月，以年月型表達。這兩例都是國外典型的直目型表達法，簡易淺顯。國內低等級器件以企標等級為例，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”。
②位倒置型。
在“年+周”基型或“年+月”基型的基礎上，對年份與週數或月份進行數位倒置來進行排列的一種批次表達法。典型代表如埃德電子的器件，該公司生產的EMP105—813—4A（J）電磁干擾濾波器，其批次列印就是位倒置型的表達。批次“MF0113”串中取數位後，需額外將4位數字兩相倒置方可得年周批次“1301”，表達方法新穎別緻。
③位增減型。
生產批次相比直目型相對隱匿，需對數字串的位數稍作調整，方可得真實批次。通常與“串中取位法”相結合，伴以位數上的增減，達到“曲徑通幽”之效。例如VISHAY公司的DG612AEQ單刀單擲開關，器件列印為“G524”，批次串中減除字母部分，留下三位連續數字串“524”無法表達一個完整的日期，須由使用者自行增補首一位“1”，方能形成“1524”的正常年周結構，就是利用了“串中取型+位增減型”相結合的年周型取位法；類似的，DALLS公司的產品溫度感測器DS18820U的批次串列印為“129C4”也可以同樣地得到“1129”這個最終批次。
④串中取位型。
器件批次由數字及字母混合而成的批次串，正確批次為其中兩位或幾位，是批次識別最為常見的方法。不同國家的不同生產廠商有著不同慣例，根據時間分配劃分，串中取位根據又分為串取年月型、串取年周型等；按照所取位數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，如進口器件LINEAR公司的開關穩壓器LTM4644IY#PBF，器可靠性保證中低等級器件的生產批次表徵模型 趙穎，等件列印為“1606MY”，直接摘取批次串中的數字串部分，即得年周型批次“1606”。
同時，“串中取位法”也是覆蓋其他型別也最為普遍的方法。國內外各大小廠商在設定批次形式時，經常採用“串中取法+”的形式。舉例說明，XILINX公司的儲存器XC18V04VQG44BRT，批次串“HP030AJP”首先串中取數“030”，再透過增減位法補充首位，則有批次“1030”。有些單位的批次情況較為複雜，批次串是全部由數字表達，只有識別其中真正表達生產日期的數位，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，的器件DC/DC電源模組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“2011。2”。
⑤字母替代型。
生產廠商出於保密的需要或智慧財產權的保護等原因，採取將生產日間的年份、月份、週數等資訊作一定程度的“偽裝”的一種方法。通常來說，將把年、月、周、日與為一系列字母對應起來。字母或截中串取英文字母表中的部分字母排列（a法），或毫無規律可循嚴格按照保密對應表格（6法）。字母內隱含的有效資訊被掩蓋，其中的對應關係只有內部人知曉。舉例來說，JBDRV594VFP（TI公司）是基於HB的PRPHL驅動器件，批次串“8CTCHID”慣於取前兩位分別代表年月，雙數月10月份、11月份和12月份分別用字母A、B、C來替代，即透過“串中取位+字母代月”的手法實現了批次的雙位元組簡易表達法；EUDYNA公司選用o法、6法交織的方式，用迴圈的“…S、T、U……Y、Z、A——”對應年份的“…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”來代替1—12月份。既巧妙又隱晦。如器件高功率GaAs場效電晶體FLL177ME，批次串“YT”代表的是“2016。7”；MCRON公司將每年的1—52周的雙數週對應字母排序“A。Z”：如隨機存取儲存器MT48LC4M328285—6AIT：L，列印串“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”三種批次表達法相結合。
4、結語。
電子元器件可靠性是可靠性工程的基礎，也是可靠工程中最為複雜的工作。型號用器件的大規模批次生產使生產批次這個重要概念從生產到二次篩選，一直延用到裝機除錯和最後的投入運用。為了提高低等級器件的質量與可靠性保證，有必要系統地對器件的生產批次的表徵方式進行模型化歸納，有助於提升武器裝備質量與可靠性的評價技術水平翻，促進國家在低等級器件質保的自主創新發展，從而推廣應用於其它研製型號領域。
參考文獻：
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