马 萍

（中国船舶重工集团有限公司第七一○研究所，湖北宜昌 443000）

0 引言

筛选试验是指为选择具有一定特性的产品或剔除早期失效产品而进行的试验。元器件生产厂在交付前按照产品规范对元器件进行的筛选试验称为“一次筛选”。当一次筛选的元器件质量不能满足使用方的可靠性要求，或生产方未进行筛选时，使用方根据使用要求对元器件进行的筛选称为“二次筛选”[1]。元器件的二次筛选是提高元器件使用可靠性的主要方法和途径。

1 元器件二次筛选的必要性和现状

元器件的质量是整机质量的基础，元器件的失效会导致整机产品失效，甚至造成重大损失。目前，国内某些元器件的生产水平与使用要求存在差距，即使生产厂一次筛选过的器件也不一定能满足整机产品研制生产的需求，甚至有些器件没有经过筛选，进口元器件是否筛选尚不能确定。军用整机产品对元器件的使用有严格要求[2]，对某些可能不适应整机使用环境条件的元器件，或有潜在缺陷及问题的元器件必须剔除，才能保证整机产品的可靠性。因此，除了通过加强元器件的选购质量控制[3]和使用设计[4]，提高元器件的使用可靠性外，元器件二次筛选也是提高元器件使用可靠性的重要措施之一，是元器件质量保证的主要手段，对整机产品的可靠性保证有着重要意义。

当前，许多整机研制生产厂的二次筛选方案是依据有关元器件筛选的国家标准、军企标准等裁剪而成。某些单位为了节省成本和时间，只选择少量筛选项目，没有达到筛选目的；有些单位认为筛选越严越好，盲目照搬标准或随意增加筛选项目，不仅增加了筛选成本，而且造成元器件损伤[5]。这些做法，使元器件的二次筛选变得收效甚微，有时还可能带来负面效果。

综上所述，元器件二次筛选试验是保证整机产品可靠性的重要环节，而合理的二次筛选试验方案是二次筛选试验效果实用性的保证，因此，如何制定元器件二次筛选方案是一个值得探讨的问题。

2 元器件二次筛选方案制定方法

2.1 确定筛选项目

元器件常规筛选试验项目主要有外观检查、温度循环、高温贮存、功率电老练、机械环境应力（包括机械冲击、振动加速度、恒定加速度）、密封性试验、电性能检测等。特殊环境筛选试验项目有抗辐射、冷热超高温真空、盐雾、霉菌、油雾等[6]。每个试验项目都针对一定的缺陷（失效模式），同一失效模式可采用多个试验项目筛选。元器件筛选项目的确定主要遵循以下原则。

（1）根据产品总规范的要求，按照有关元器件国家标准、军用标准和企业标准等相关标准选择筛选项目。

（2）针对整机产品使用环境条件和要求，以使用时可能产生的失效模式和失效机理为切入点，选择对早期失效有重大影响的项目，避免同一种元器件不管在什么地方使用，均采用同一项目筛选的做法。

（3）根据元器件生产过程中人为因素或原材料、生产工艺、设备条件的波动等造成的缺陷（失效机理）选择有效的筛选项目。

（4）不仅要具有理想的筛选效果，还要有较好的经济性，避免盲目增加筛选项目导致成本增加。

例如，对于在热带海洋环境的产品，潮湿、温度变化带来的失效机理很大，温度循环、密封性试验等就是重点筛选项目，但密封性试验是针对有空腔的器件，其他器件则不需要做。而对于贮存期长、工作时冲击力强的整机产品，如导弹类贮存环境的温度和发射时的冲击力对元器件的影响很大，那么高温贮存、温度循环、机械冲击等筛选就很重要。对于航空型号中地面辅助设备上的元器件，做机械应力的筛选意义不大。

因此，确定元器件筛选项目时首先要考虑整机的使用环境条件和要求；其次是元器件生产过程中可能产生的缺陷；最后是选择筛选试验项目要考虑经济性。

图1 元器件失效率的可接受水平和筛选应力量值

2.2 确定筛选应力量值

元器件质量等级（失效率）要求是确定元器件筛选应力量值的先决条件。不同的使用环境条件，不同质量等级（失效率）要求的元器件，其筛选应力量值也不同。图1所示为元器件失效率的可接受水平和筛选应力量值（包括温度值、筛选时间）的关系，筛选应力强度高、时间长，元器件的失效率可达到较低水平。也就是说，要求元器件失效率低 （质量等级高），就要适当提高筛选应力量值。

筛选应力量值是在掌握元器件失效模式、失效机理和失效分布规律的基础上，通过大量摸底试验确定，这需要耗费大量的时间和经费。为了缩短筛选时间、节约经费，通常在不改变失效机理的条件下采用恒定应力或步进应力加速试验法，通过加速暴露缺陷，在较短时间内获得加速应力下的试验数据，并运用数学模型和推算，得出加速应力量值。例如，根据剖面加速系数定义公式AFP=tpn/tpa，以及温度循环剖面加速系数公式[7]为：

式中：λpn为基准应力下剖面失效率；λpa为加速应力下剖面失效率；Rn为基准应力下温度范围；Ra为加速应力下温度范围；vn为基准应力下温变速率；va为加速应力下温变速率。

计算出给定加速应力条件下的筛选时间，或根据要求的筛选时间计算所需加速应力。不论采用什么方法确定筛选应力量值，都应遵循以下原则：所施加的应力量值能有效地激发早期失效，又不能使产品产生新的失效模式，损坏正常器件；去除施加的筛选应力后，不能使产品留下残余应力，影响产品寿命。

综上所述，确定筛选应力量值的方法如下。

（1）依据元器件失效机理，通过加速应力试验，使用数学模型和推算确定应力量值。

（2）借用类似试验数据，或积累的试验数据，采用统计和作图方式，得出元器件失效率与应力强度的分布关系，由定性到定量的方式确定筛选应力量值。

（3）按元器件质量等级（失效率）和用户要求，依据相应标准确定应力量值。

2.3 确定筛选项目顺序

合理的筛选顺序不仅能尽早激发早期失效，而且节约时间和成本。通常按如下原则进行[8]。

（1）对早期失效检测，最有效和最经济的筛选项目先做。

（2）把能触发其他失效模式发生的失效模式筛选放在前面。

（3）对同一种失效模式采用不同筛选项目进行筛选时，首先考虑触发失效的概率，触发失效概率大的筛选项目先做。

（4）从经济性和时间性考虑，操作简单、便宜、用时短的项目先做。

（5）测试顺序通常是把测试时会对元器件其他特性参数产生影响的参数测试放在前面，功能参数最后测试。例如：对有耐压和绝缘电阻，或对击穿电压和漏电流有测试要求的元器件，耐压或击穿电压先测，绝缘电阻或漏电流后测，最后测试功能参数。

3 结束语

本文针对当前有些二次筛选方案制定不当造成缺陷元器件未被剔除，或正常器件被损伤影响二次筛选效果的现象，提出了制定元器件二次筛选方案的原则。运用本原则制定元器件二次筛选方案，可有效提高元器件二次筛选试验效果，有助于保证元器件的可靠性，进而保证整机产品的可靠性。