GBT 41032-2021 宇航用元器件结构分析通用指南.pdf
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4.4.2结构单元及要素信息准备
针对性,宜首先对样品的结构单元进行分解,对结构要素进行确定。确定途径包括 a)在有条件时,可通过分析生产厂提供产品的设计文件、工艺文件获得; b 对同类样品以往的结构分析或破坏性物理分析(DPA)信息进行搜集整理; 选取少量样品进行非破坏性(如X光检查等)分析或破坏性分析(如样品剖面检查等),获取样 品的结构信息
船舶标准制定方案需要考虑的因素有: a)该类产品应该具有的通用固有可靠性:
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c) 产品的目标应用环境应力适应性; d) 同类产品的典型失效模式; 产品可能受到的线路中其他元器件的影响; f)用户的特殊需求
结构分析方案中宜考虑以下内容: a)样品基本信息,如元器件类别、名称、型号规格、质量等级、生产单位、数量、批次等; b)元器件目标应用背景、研制背景; C)元器件基本构成以及同类结构的典型失效模式; d)元器件的结构单元分解结果、结构要素识别结果及对应的分析试验项目; e)整合、优化后的分析试验流程
4.5结构分析试验实施
结构分析试验实施过程中的注意事项如下: a)根据分析方案所确定的试验流程,试验项目,试验人员、仪器设备、环境、方法等均符合相关技 术要求,试验数据记录应完整、详实 b)在各项目的实施过程中,应结合元器件的结构单元划分和每个结构单元所包含的结构要素以 及要素之间的界面进行数据采集; C 分析过程中应及时对采集到的信息和数据进行综合分析,当分析发现新的可靠性影响因素时, 应及时对前期方案进行必要的调整; d)在结构分析实施过程中特别是进行破坏性试验过程中需要注意对样品的保护,前序试验不应 对后续试验造成影响,如实施过程中无法避免,应及时道加样品,确保预定的结构信息获取准 确、完整。
在按照元器件结构分析方案对元器件进行相关分析试验项目后,需要基于分析试验结果结合宇航 应用条件,对元器件的设计、工艺和材料等方面进行判别与评价,判别及评价主要包含以下内容 a)结构设计合理性评价:查看是否使用了禁限用结构;以相关设计标准、规范以及要求为判据,结 合宇航使用要求,综合各项分析结果,评价结构设计的合理性; b)工艺设计和质量检查:查看是否使用了禁限用工艺;对元器件的生产工艺水平、工艺实现方式 的合理性以及是否存在潜在隐患等进行评价; C 材料适用性分析:查看是否存在宇航禁限用材料;对样品进行材料分析,评价样品材料选择是 否合理; 可装配性分析:根据样品的封装设计,结合宇航组装工艺的相关要求及可靠性要求,分析元器 件的封装结构、工艺、材料是否满足宇航的组装工艺要求; e) 失效隐患分析:根据样品的结构单元、结构要素的采集结果,结合同类元器件失效机理,以往失 效案例等,分析潜在的失效隐患; f 可靠性保证能力评价:根据元器件结构、工艺、材料之间的匹配性,分析生产单位在实现产品过 程中是否具备成熟的可以量产的工艺能力和稳定的合格材料获取途径
4.7结构分析结论和报告
4.7.1结构分析结论
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吉论。其中对样品本身的评价宜针对具体的结构单元和结构要素从设计满足性、固有可靠性和使用 性等维度给出全面的评价。产品实现能力宜结合研制单位的产品设计能力、工艺掌握成熟度以及 材料获取稳定性等方面针对后续提供大批量产品的能力进行评价。此外,还可根据分析提出应用或 进建议。 结构分析结论一般分为样品本身结构分析结论、产品实现能力分析结论、改进或应用建议三个 面: a)样品本身的结构分析结论可分为以下四种: 1)适合宇航应用(可用):与宇航常见或典型结构相符,该结构一般有成功飞行经历,风险度 较低,适合已知的宇航应用环境; 2) 特定范围可用(限用):存在结构单元或材料与宇航典型结构不相符,在某些型号或环境条 件下可用,并给出限用范围(可给出具体的运载、卫星等宇航型号类别)或者限用条件; 3 不适合宇航应用(禁用):器件中含有航大禁限用结构、工艺或材料,存在较大设计、结构可 靠性问题,给出不适合宇航应用的原因以及进行产品设计更改或者工艺改进的方面; 4)进一步评价:对于新型结构等可靠性未知的情况,目前无法给出明确结论,需要结合后续 的考核及验证结构给出最终评价,结论中需给出需要评价的内容。 b)产品实现能力分析结论分为: 1)产品实现力良好:产品结构、工艺设计成熟,原材料获取渠道相对稳定,利于稳定批量 生产; 2) 产品实现力较差:产品结构、工艺设计实现难度较高或者原材料获取不稳定,不利于稳定 批量生产。 C 改进或应用建议分以下几种情况: 1)对于可用结论,可以对使用方提出使用注意事项,以便后续确保产品的使用可靠性; 2)对于限用结论,说明产品的限用范围或者限制使用条件; 3 对于禁用结论,针对发现的问题给出元器件研制方提出生产改进建议,以便后续改进,提 高产品的固有可靠性; 4)对于进一步评价结论.提出相应的后续评价验证工作要求
4.7.2结构分析报告
结构分析报告宜包括以下内容: 样品信息:样品类别、名称、型号规格、质量等级、生产单位、数量、批次等信息,以及样品基本功 能、性能等方面的信息; b 分析背景:元器件的研制背景,本次结构分析预定达到的目的; C 结论分类:综合分析结果,给出适合宇航应用(可用)、特定范围可用(限用)、不适合宇航应用 (禁用)以及需进一步评价的结论分类; d 总体描述:对样品的设计、工艺和材料等方面的总体分析描述,对研制单位产品实现能力的综 合评价; 详细描述:结合样品的具体结构单元组成,对各部分的结构进行详细描述(包含典型结构特征 和缺陷的照片、图示等)
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5.1.1结构单元分解原则
结构单元分解是结构分析的关键步骤之一,主要划分原则如下: a)结构单元分解宜对元器件的整体结构按照物理单元逐层进行分解,获得结构要素,作为确定分 析项目、确定结构要素识别方向、策划试验流程的依据; b)一般宜分解到元器件的最小物理单元,以及工艺、材料的最小界限,但同时也需要注意结合器 件结构的典型性、成熟性等进行调整,对于公认的典型结构单元一般不需要再分解到该部分的 最小结构单元
5.1.2结构单元分解方法
结构单元分解的一般实施途径: a)对元器件的结构类别进行初步分析。 D 对同类结构的元器件以往结构分析情况进行了解,掌握其结构单元组成,作为待分析元器件的 结构单元组成的基础考虑 结合元器件的功能特性以及结构单元的成熟性,采用树状图的方式逐层分解待分析元器件的 结构单元,直至最低层级结构单元的结构要素可识别。附录A给出宇航用典型元器件结构单 元分解示例
5.2.1结构要素确定
各个结构单元的结构要素需要结合该结构单元具体的功能、性能进行识别确定,结构要素的合集应 能全面反映结构单元的可靠性,并有利于采用相应的试验或者仿真手段进行信息获取。附录B给出宇 航用典型元器件结构要素示例
5.2.2结构要素信息获取
在确定结构要素后,要综合结构要素所反映的可靠性属性以及结构单元的客观物理、化学特征,设 定对应的试验项目和仿真手段获取用以评价结构可靠性的结构要素信息。试验项目选定后,建立优化 的结构分析试验流程,按照先进行非破坏性分析试验、再进行破坏性分析试验的一般顺序统筹分配分析 品,形成试验流程的主要过程如下: a) 首先对元器件的标准试验方法以及以往开展的DPA和FA过程的非标准试验方法进行收集; b) 对元器件的结构单元所包含的结构要素以及对应的分析试验项目进行列举; c)结合元器件结构特点,对分析过程针对器件物理、化学、热学等方面进行的分析试验项目进行 整理、汇总: d) 对所有的分析试验项目进行整合、优化,获得完整的分析试验流程; e) 完成分析试验,并记录试验结果,结果包含但不限于数值、照片、图谱、文字描述等。 附录C给出了宇航用典型元器件结构分析试验流程示例
.3.1基于标准规范的判
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基于标准规范的判别依据包括: a 针对该类/型元器件的国家标准和国外军用标准和宇航标准、宇航企业的行业标准中关于元器 件的设计、工艺和材料方面的要求: b 各领域明确的相关的禁、限用清单和要求,以及明确不得采用的设计、工艺和材料等要求; 归纳总结具体要求条款和项目,并对其适用的范围进行分析,按类别形成的结构分析专用结构 判别的要求判据。附录D给出了标准规范判据示例
5.3.2基于元器件典型结构的判别
基于元器件典型结构的判别依据可按照以下程序获取: 按照元器件的结构类别,选取典型的宇航级或高可靠元器件样品,选取的型号规格可参照国内 外宇航企业的优选目录品种; b 按照结构分析的基本方法,对样品从外至内进行逐层次的结构单元分解和结构要素识别: C 通过对典型高可靠宇航用元器件的结构分析,获得该类型元器件结构设计、工艺和材料的详组 信息; d 按照结构单元分解的层次对获得的信息进行整理,并对使用原则和适用范围进行分析,作为结 构判别的实物判据内容
5.3.3基于失效案例的判别
基于失效案例的判别依据可按以下方式获取: a) 针对同类器件公开报道的以及各用户内部失效案例和失效机理进行调研。 b 针对失效原因与元器件的结构有关的案例进行分析,明确背景、失效过程、失效模式、失效机 理、失效原因等信息, C 对失效案例所反映出的元器件设计、工艺和材料方面的问题进行归纳,并对其适用的范围进行 分析,形成结构判别的以往案例判据。附录E给出了失效案例结构判据示例
5.3.4基于仿真结果的判别依据
元器件结构分析时,对于难以 拟的方式进行仿真分析,但仿真结果 型的准确性得到验证
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宇航用元器件结构单元分解如图A.1所示,以大规模集成电路为例。
附录A (资料性) 宇航用元器件结构单元分解示例
图A.1大规模集成电路结构单元分解图
附 录B (资料性) 宇航用元器件结构要素组成示例 宇航用元器件结构要素组成如表B.1所示,以大规模集成电路为例
宇航用元器件结构要素组成如表B.1所示,以大规模集成电路为例
B.1大规模集成电路结构要素组成和识别方法
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大规模集成电路结构要素组成和识别方法(续
宇航用元器件结构分析试验流程如图C.1所示,以大规模集成电路为例
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附 录 C (资料性) 宇航用元器件结构分析试验流程示例
图C.1大规模集成电路结构分析试验流程
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灌注桩标准规范范本标准规范结构判据示例如表D.1所示
表D.1标准规范结构判据示例
失效案例结构判据示例如表E.1所示
失效案例结构判据示例如表E.1所示
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锅炉标准规范范本表E.1失效案例结构判据示例
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