基于片式固体钽电容器标准变更的质量风险管理

支 越，梁永红，王之哲

（1. 江苏大学 管理学院，江苏 镇江 212013；2. 工业和信息化部电子第五研究所，广东 广州 510610）

基于片式固体钽电容器标准变更的质量风险管理

支 越1,2，梁永红2，王之哲2

（1. 江苏大学 管理学院，江苏 镇江 212013；2. 工业和信息化部电子第五研究所，广东 广州 510610）

片式固体钽电容器新版国军标 GJB2283A—2014《片式固体电解质钽固定电容器通用规范》相对于GJB2283—1995《有可靠性指标的片式固体电解质钽电容器总规范》，在增加宇航级质量等级（T级）及其相关要求的同时，还给出修改再流焊条件和浪涌电流条件的试验方法及要求，这对片式固体钽电容器研制过程的质量风险管理提出了新的要求与挑战。通过分析片式固体钽电容器标准变更的重点项目，研究制定质量风险检查表，为研制单位的质量风险管理提供指导和借鉴。

片式固体钽电容器；标准变更；质量风险管理；风险检查表；通用规范；宇航

片式钽电容器由于具有容量大、漏电流低、损耗低、寿命长、可靠性高以及对恶劣环境的适应性强等诸多优良性能，目前已广泛应用于移动智能通讯设备、汽车工业和国防航空等各大领域[1]。随着武器装备、航空航天、兵器、电子通信等技术的不断发展，对片式钽电容器提出了越来越高的要求，片式钽电容器正在向高可靠、小型化、大容量、低等效串联电阻、高电压方向发展，相应标准也在不断更新完善[2]。我国在2014年发布了GJB2283A—2014《片式固体电解质钽固定电容器通用规范》，用以取代 GJB2283—1995《有可靠性指标的片式固体电解质钽电容器总规范》，并于2015年开始实施。

新版国军标不仅增加了再流焊条件、浪涌电流条件试验方法和要求，还增加了宇航级质量等级（T级）及其相关要求。标准的变更在为生产高可靠的国军标级、宇航级片式固体钽电容器提供统一规范的同时，也给片式固体钽电容器的研制提出了新的要求和挑战。为了更好地指导片式固体钽电容器的研制，保障武器装备的质量与可靠性，本文从片式固体钽电容器的标准变更出发，通过分析标准变更的重点项目及其风险关注点，研究制定风险检查表，为研制单位的质量风险管理提供指导和借鉴。

1 标准变更情况

与 GJB2283—1995《有可靠性指标的片式固体电解质钽电容器总规范》相比，GJB2283A—2014《片式固体电解质钽固定电容器通用规范》的变更主要体现在增加再流焊条件试验方法和要求、增加浪涌电流条件试验方法和要求、增加宇航级质量等级（T级）及其相关要求三个方面。

1.1 再流焊条件试验方法和要求

增加再流焊条件是为了减少出厂的产品在使用早期出现开路失效。再流焊条件是用来剔除内部键合较差产品的一道筛选程序。其试验条件是：

(a)样品的安装：不安装；

(b)试验前后的测量：不适用；

(c)循环次数：1次；

(e)超过183 ℃的持续时间：至少45 s；

(g)温度上升率（183 ℃至峰值温度）：1～4 ℃/s：

(h)试验后的检查：不适用。

1.2 浪涌电流条件试验方法和要求

增加浪涌电流条件是为了减少出厂的产品在使用早期出现短路击穿失效，当外部施加的电压源功率较大（短路时能输出1 A以上的电流）时，介质氧化膜微缺陷处因通过大电流迅速发热而导致缺陷部位进一步劣化，直至短路击穿失效，浪涌电流试验就是利用片式钽电容器不耐大电流冲击的特性，快速有效剔除介质氧化膜存在缺陷的产品。因此浪涌电流条件也是一道通过瞬时大电流对电容器进行循环冲击而剔除介质氧化膜存在缺陷的产品的筛选程序，其试验条件为：

电容器应根据选定的条件，在每一温度下进行10次循环。

(a)温度：

选项A：(25±5) ℃，威布尔定级或电压老化后；

选项Z或无选项：无试验要求。

(b)施加电压：来自储能最小为50000 μF电源的额定直流电压±2%，施加在引出端上。

(c)充电时间：至少1 s。

(d)放电时间：至少1 s，放电后电压低于1%额定电压。

(e)在放电循环期间，对每次试验位置，包括电缆夹具和可调电源的输出阻抗的总直流电阻（不包括电容器内阻）不超过1.2 Ω。

在最后的循环，应分别按 4.5.6、4.5.7和 4.5.8的规定测量直流漏电流、电容量和损耗角正切。

1.3 宇航级质量等级（T级）及其相关要求

GJB2283A—2014《片式固体电解质钽固定电容器通用规范》增加了宇航级（T级）产品质量等级的规定，宇航级是所有产品质量等级中质量水平最高的等级，首先它规定了失效率等级至少达到威布尔C级（λ≤1×10-7/h），如果采用常规的寿命试验方法来评估和验证钽电容器的失效率等级，至少需要107～108元件小时，这显然极为费时、费钱，甚至不可能完成，更谈不上及时反馈纠正，因此标准规定采用加速寿命试验进行威布尔失效率定级，并且每批都要单独定级，其加速系数最大可达20000，在比正常应力高很多的条件下进行试验，使之提前或加速失效，从而在较短时间内取得必要的数据，用以评估产品的质量等级，指导和改进宇航级产品的生产。在威布尔失效率定级之前，必须进行再流焊条件和浪涌电流条件 C，再流焊条件剔除了内部键合差的产品，浪涌电流条件剔除了介质氧化膜存在缺陷的产品，浪涌电流条件C必须在低温（-55 ℃）和高温（85 ℃）下进行，这就极大地减少了宇航级片式钽电容器在使用早期出现开路或短路失效的可能性，提高了产品的使用可靠性。威布尔失效率等级定级后进行电参数测量，宇航级片式钽电容器要求直流漏电流和等效串联电阻的一致性不超过+3σ控制范围，剔除超过+3σ控制范围的产品，减少了电参数退化而引起的失效。宇航级片式钽电容器同时增加了X射线检查，100%检查电容器内部的结构缺陷，剔除电容器内部存在结构缺陷的产品。宇航级片式钽电容器每一批都要抽样进行DPA破坏性物理分析，验证电容器的设计、结构、材料和加工质量，以保证产品的可靠性。

2 基于标准变更的质量风险管理

2.1 基于标准变更的风险关注点

对于一般国军标级片式固体钽电容器，新版标准主要增加了再流焊条件和浪涌电流条件试验，并且放在A1分组进行100%的检验，同时增加了高可靠的质量等级——宇航级（T级）的要求，并明确规定宇航级产品失效率等级要求达到威布尔定级的C级（七级，λ≤1×10-7/h）或D级（八级，λ≤1×10-8/h），浪涌电流采用条件C，每批都要100%进行浪涌电流条件C和X射线检查，电参数测量要求直流漏电流和等效串联电阻的一致性不超过+3σ控制范围，每批都要抽样进行DPA破坏性物理分析。

标准的变更为生产高可靠的国军标级、宇航级片式固体钽电容器提供统一规范的同时，也给片式固体钽电容器的研制提出了新的要求和挑战，引入了新的质量风险关注点。如作为剔除内部键合较差产品以及介质氧化膜存在缺陷产品的有效手段，再流焊条件与浪涌电流条件的增加对片式固体钽电容器的材料、加工工艺以及检验条件都提出了新的要求[3-4]。高可靠宇航级的提出，更是从电容器的设计、结构、材料、加工质量到检验条件等多方面对片式固体钽电容器的研制提出了新的挑战。表1给出了基于标准变更的质量风险关注点。

表1 基于标准变更的质量风险关注点Tab.1 Quality risk based on standard alteration

2.2 基于标准变更的质量风险检查表

为了确保高可靠片式固体钽电容器研制项目的顺利实施，需要对上述质量风险关注点开展有效的质量风险管理，为片式固体钽电容器研制单位的生产提供借鉴与指导。常用的质量风险评价方法有评审法、德尔菲法和风险检查表(risk checklist)法等，其中风险检查表法因其简单适用而在生产生活中得到广泛应用，已成为目前最通用的质量风险评价技术[5]。

风险检查表法是通过将评估目标中可能存在的各种风险隐患系统性地编制成表，用提问或打分等形式进行检查和诊断的一种风险评价方法，可以有效辨识研制项目各个阶段的风险[6]。本文从片式固体钽电容器的标准变更出发，重点分析基于标准变更的质量风险关注点（见表1），研究制定质量风险检查表（见表2），为研制单位的质量风险管理提供指导和借鉴。

表2 基于标准变更的质量风险检查表Tab.2 Quality risk checklist based on standard alteration

质量风险检查表建立起来以后，在进行片式钽电容器研制项目策划时，负责进行风险估计的人员就可以参考质量风险检查表，对照项目实际情况，逐项检查，识别出基于标准变更的潜在风险，有针对性地采取风险缓解措施，将标准变更带来的质量风险后果降到最低，保证片式钽电容器研制项目的顺利实施，有效保障产品的质量与可靠性。

3 结束语

新发布的GJB2283A—2014《片式固体电解质钽固定电容器通用规范》在 GJB2283—95《有可靠性指标的片式固体电解质钽电容器总规范》的基础上，增加了再流焊条件、浪涌电流条件以及宇航级要求。标准的变更在为生产国军标级、宇航级片式固体钽电容器提供统一规范的同时，也给片式固体钽电容器的研制提出了新的要求和挑战。为了更好地指导片式固体钽电容器的研制，保障武器装备的质量与可靠性，本文从片式固体钽电容器的标准变更出发，通过分析标准变更的重点及其风险关注点，研究制定质量风险检查表，为研制单位的质量风险管理，特别是前期项目策划提供指导和借鉴。

[1] 廉军. 片式钽电容的结构及制造工艺 [J]. 电子工业专用设备, 2000(3): 60-63.

[2] 邓俊涛. 大容量片式钽电容器高低温性能稳定性研究[D]. 西安: 西安电子科技大学, 2015.

[3] 陈双平. 不同条件下片式固体电解质钽电容器击穿失效机理及耐压性能研究 [D]. 西安: 西安电子科技大学,2015.

[4] 潘齐凤. 片式钽电容器浪涌电流失效研究 [D]. 成都:电子科技大学, 2012.

[5] 苏光伟. 工程项目安全检查表风险评价方法的制定与应用 [J]. 石油化工安全环保技术, 2007, 23(4): 34-37.

[6] 施锦, 陈松, 刘井泉. 安全检查表法在预防性维修活动中的应用研究 [J]. 核科学与工程, 2013, 33(1): 89-96.

（编辑：曾革）

Quality risk management based on standard alteration of chip solid tantalum capacitor

ZHI Yue1,2, LIANG Yonghong2, WANG Zhizhe2
(1. School of Management, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, Jiangsu Province, China; 2. The Fifth Institute of Electronics of Ministry of Industry and Information Technology, Guangzhou 510610, China)

Compared with GJB2283—1995 General Specification for Chip Solid Electrolyte Tantalum Capacitors with Reliability Parameters, the test method and requirement under reflow welding and surge current conditions, and the assessment requirement of aerospace chip solid tantalum capacitors were added in the new standard GJB2283A—2014 General Specification for Chip Solid Electrolyte Fixed Tantalum Capacitors, which brought new requirement and challenge for quality risk management of chip solid tantalum capacitor manufacturing. A quality risk checklist was proposed by analyzing the key items of standard alteration of chip solid tantalum capacitor, which was instructive for the quality risk management of enterprises.

chip solid tantalum capacitors; standard alteration; quality risk management; risk checklist; general specification; aerospace

10.14106/j.cnki.1001-2028.2017.07.018

TM934.21

A

1001-2028（2017）07-0089-04

2017-04-07

支越

支越（1966－），男，江苏镇江人，高级工程师，博士研究生，主要从事电子元器件检测与质量管理，E-mail: zhiy@ceprei.org ；

梁永红（1966—），男，湖南涟源人，高级工程师，主要从事电子元器件检测 ；

王之哲（1988－），男，浙江金华人，工程师，博士，研究方向为电子元器件质量管理 。

时间：2017-06-29 10:25

http://kns.cnki.net/kcms/detail/51.1241.TN.20170629.1025.018.html