丁鋒 魏蘭 宋寶麗 趙軍號 章立軍 孟雙德

摘要：裝備制造的批產(chǎn)穩(wěn)定性和工藝一致性差，是當(dāng)前裝備產(chǎn)能擴(kuò)充、質(zhì)量提升中需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。工藝過程精細(xì)控制、缺陷檢測與持續(xù)優(yōu)化是產(chǎn)品“零缺陷”交付的基石，傳統(tǒng)以“合格”為目標(biāo)，以“事后檢驗(yàn)”為特征的故障檢測研究方法，已經(jīng)無法滿足當(dāng)代高可靠裝備的質(zhì)量評價(jià)要求。常規(guī)工藝檢測方法已難以區(qū)分實(shí)際工藝水平高低。間歇性故障作為電子產(chǎn)品非常常見的故障，由于其本身隨機(jī)性、間歇性且難以復(fù)現(xiàn)，所以非常難以檢測與診斷。對于電子產(chǎn)品的間歇性故障，國內(nèi)外均有相關(guān)先例的檢測標(biāo)準(zhǔn)，且國外標(biāo)準(zhǔn)無論在適用范圍還是量化指標(biāo)要求上均優(yōu)于現(xiàn)有國軍標(biāo)。如果對相關(guān)理論與技術(shù)進(jìn)行總結(jié)整理，進(jìn)行相關(guān)論證來明確技術(shù)指標(biāo)，對設(shè)計(jì)方案做出指導(dǎo)，提出一種可以實(shí)時(shí)在線檢測電子產(chǎn)品間歇性故障的標(biāo)準(zhǔn)，可以在研制早期剔除存在的隱性缺陷，在產(chǎn)品使用過程中識(shí)別微小缺陷和安全隱患、提前預(yù)知故障、提高安全性。在服役過程中通過積累數(shù)據(jù)，建立壽命模型，還可以實(shí)現(xiàn)智能預(yù)警和壽命預(yù)測。采用這種新技術(shù)，可以完善GJB1032《電子產(chǎn)品環(huán)境應(yīng)力篩選方法》的實(shí)驗(yàn)方案，使其更加科學(xué)；可以在熱、力、電、磁等多應(yīng)力耦合的場景下以更加微觀的視角抓取原來無法檢測的失效，彌補(bǔ)GJB4896《軍用電子設(shè)備印制電路板驗(yàn)收判據(jù)》目檢所不能看到的隱藏性缺陷；推進(jìn)GJB2547《裝備測試性工作通用要求》的工程落地，在不更改設(shè)計(jì)、不改變產(chǎn)品動(dòng)態(tài)運(yùn)行的技術(shù)狀態(tài)、不增加環(huán)境適應(yīng)性額外負(fù)擔(dān)的“三不原則”下，拿來即用。最終實(shí)現(xiàn)GJB299C《電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)手冊》與裝備真實(shí)傳感數(shù)據(jù)的緊密融合，從而實(shí)現(xiàn)對裝備電子產(chǎn)品真實(shí)的、精確的可靠性預(yù)計(jì)與壽命預(yù)測。

國內(nèi)專家學(xué)者通過對國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)的深入研究與試驗(yàn)驗(yàn)證，研制成功了電子產(chǎn)品間歇性故障檢測系統(tǒng)，結(jié)合實(shí)際電路經(jīng)過了大量的試驗(yàn)和充分的測試，取得了顯著的成果，為開展標(biāo)準(zhǔn)編制奠定了良好的基礎(chǔ)，在此建議有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)部門啟動(dòng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)、立題與研究。

關(guān)鍵詞：間歇故障；電子產(chǎn)品；故障檢測；標(biāo)準(zhǔn)研究；標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)

0引言

電子產(chǎn)品已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中不可或缺的組成部分。以汽車為例，電子產(chǎn)品在純電動(dòng)車型中的成本占比已高達(dá)65%。制造工藝的改進(jìn)使得電子產(chǎn)品體積越來越小，且功能越來越多、產(chǎn)能越來越高，對電子產(chǎn)品檢測的要求和難度都在不斷增加。根據(jù)美軍統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，裝備服役后期電子系統(tǒng)所發(fā)生的故障中，元器件失效和導(dǎo)電路徑失效各占50%，而后者中又有80%（約占總失效的40%）表現(xiàn)為間歇性故障，如：突然黑屏、信號不穩(wěn)等，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)在瞬間永久失效，導(dǎo)致災(zāi)難事故。

由于電子產(chǎn)品間歇性故障比較隱蔽，檢測難度大，往往被人們忽視。但實(shí)際影響卻非常巨大，甚至影響到裝備安全和公共安全。比如：汽車電子中某焊點(diǎn)存在微小裂紋，按照規(guī)定施加標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境應(yīng)力進(jìn)行檢測時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)均表現(xiàn)為合格。交付給用戶后，在很短的時(shí)間里（小于預(yù)期壽命）如果發(fā)生質(zhì)量問題，其事故風(fēng)險(xiǎn)卻轉(zhuǎn)移給了用戶。然而事故的根本責(zé)任方卻憑借檢測合格證明文件，不用承擔(dān)任何的責(zé)任。多起因自動(dòng)駕駛汽車引發(fā)的致命交通事故表明，依靠傳統(tǒng)的以質(zhì)量保障為中心的車輛安全體系已不能滿足新一代汽車安全保障需求，亟需建立全新的安全評判準(zhǔn)則、體系。因此，《國家產(chǎn)品質(zhì)量法》應(yīng)當(dāng)考慮在堅(jiān)守產(chǎn)品嚴(yán)格責(zé)任的歸責(zé)體系下，采納制造缺陷、設(shè)計(jì)缺陷和警示缺陷的功能性分類，制定相應(yīng)的缺陷判斷標(biāo)準(zhǔn)。

導(dǎo)致這一問題的主要原因有兩個(gè)層面：從管理層面來看，我國工業(yè)體系實(shí)行分段質(zhì)量監(jiān)管，各司其職，難免出現(xiàn)一些無人監(jiān)管的問題；從技術(shù)層面來看，由于檢測能力的不足，造成檢測盲區(qū)，讓很多隱性缺陷成為漏網(wǎng)之魚。

黨的十八大以來，黨中央和國務(wù)院發(fā)布和實(shí)施了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，“十四五規(guī)劃”明確了提高國防和軍隊(duì)現(xiàn)代化質(zhì)量效益是國家戰(zhàn)略部署，面對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革形勢，為確保實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品的服役安全，亟需提升檢測能力、完善檢測標(biāo)準(zhǔn)、建立完備的質(zhì)量檢測和試驗(yàn)鑒定體系，進(jìn)而推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量提升，并推動(dòng)我國新一代裝備的智能預(yù)警能力提升。本文重點(diǎn)從技術(shù)角度提供一種可以加速推進(jìn)全電子行業(yè)普遍適用的間歇性故障檢測解決方案，呼喚有關(guān)方面盡快形成電子產(chǎn)品間歇性故障檢測標(biāo)準(zhǔn)。

1間歇性故障問題背景

1.1間歇故障的定義

GJB451A《可靠性維修性保障性術(shù)語》中“間歇故障”一詞被定義為產(chǎn)品發(fā)生故障后，不經(jīng)修理而在有限時(shí)間內(nèi)或適當(dāng)條件下自行恢復(fù)功能的故障。美國國防部為解決頻繁出現(xiàn)的間歇性故障專門成立了JIT（Joint Intermittent Testing Working Group）小組，并制定了標(biāo)準(zhǔn)化文件MIL-PRF-32516《機(jī)箱和背板導(dǎo)電路徑的間歇性故障檢測和診斷標(biāo)準(zhǔn)》對間歇性故障（Intermittent faults）進(jìn)行了定義：間歇性故障是發(fā)生在機(jī)箱/背板中的導(dǎo)電路徑中的短時(shí)間非連續(xù)狀態(tài)（開路/短路）。該標(biāo)準(zhǔn)指出：間歇性故障是由各種操作環(huán)境刺激引起的，包括但不限于熱、振動(dòng)、氧化等，以及材料因老化和使用而發(fā)生的變化，如錫晶須的生長、材料的分層。間歇性故障無法使用傳統(tǒng)的自動(dòng)測試設(shè)備進(jìn)行檢測和診斷。由于缺乏檢測和診斷間歇性故障以及在測試和維修過程中提供環(huán)境刺激的能力，此類維修部件通常被報(bào)告為NFF（No Fault Found）故障（例如，無法復(fù)現(xiàn)、重新測試OK等）。

1.2間歇性故障檢測的技術(shù)難點(diǎn)

間歇性故障檢測的困難主要來自于兩個(gè)方面，一是故障可視性差，二是傳統(tǒng)的檢測手段缺少科學(xué)的、充分的、真實(shí)的工況模擬與數(shù)據(jù)采集，不能真實(shí)地反應(yīng)和記錄間歇性故障發(fā)生的過程。

目前電子產(chǎn)品大量采用BGA（Ball Grid Array Package，球柵陣列封裝）工藝。以BGA電路為例，在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，對缺陷的檢測有三個(gè)階段，如圖1所示。其中，前兩次檢測分別是對PCB裸板和PCBA整板進(jìn)行光學(xué)檢查和基礎(chǔ)通斷檢測，其間難以識(shí)別的各種隱性缺陷都是之后間歇故障產(chǎn)生的主因；第三次檢測在精密裝配之后的聯(lián)調(diào)測試階段。

PCB指的是印制電路板裸板，其上并無元器件，所有焊盤均裸露在外部。第一次檢測在PCB制成后，可以直接進(jìn)行光學(xué)檢測。第二次檢測在PCBA整板制成后，此時(shí)所有元器件已經(jīng)完成焊接，存在大量被遮蓋不可見的區(qū)域，尤其是BGA封裝的所有引腳均不可見。同時(shí)，由于精密裝配時(shí)尚未連接適配器，沒有外部必要信號連接的PCBA單板無法正常工作，目前行業(yè)內(nèi)對PCBA單板不進(jìn)行加電檢測。但實(shí)際上此時(shí)的PCBA單板由于焊接工藝的復(fù)雜性和隨機(jī)性，存在多種難以檢測到的隱藏缺陷，如：枕頭效應(yīng)、微小裂紋等。這些缺陷會(huì)嚴(yán)重縮短裝備壽命，一旦產(chǎn)生裂紋，在振動(dòng)情況下便會(huì)引發(fā)間歇性故障。其成因在于某些工藝控制有所欠缺，由于缺少有效檢測手段和標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)被貼上“合格”的標(biāo)簽交付給用戶，服役之后若干年（小于預(yù)期壽命）會(huì)批次性的遭到投訴，極難排查定位。此階段主要參照GJB4896A-2003《軍用電子設(shè)備印制電路板驗(yàn)收判據(jù)》進(jìn)行檢測，由于可視性差，發(fā)現(xiàn)BGA微小裂紋導(dǎo)致的間歇性故障的可能性幾乎為零。

第三次檢測在裝配完成后的聯(lián)調(diào)測試階段，對聯(lián)調(diào)測試合格的產(chǎn)品將會(huì)參照GJB1032《電子產(chǎn)品環(huán)境應(yīng)力篩選方法》進(jìn)行篩選，此階段由于絕大多數(shù)產(chǎn)品采用了升溫/降溫過程中不加電，僅在恒溫點(diǎn)加電結(jié)合環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)進(jìn)行篩選的方式，GJB1032能夠?qū)⒋嬖诿黠@缺陷的產(chǎn)品在出廠之前篩選出來。局限性在于不能全程高速、高精度地開展間歇性、隱藏性微小缺陷的檢測與記錄。由于間歇性故障的持續(xù)時(shí)間極為短暫（只有微秒或納秒），加之缺少與試驗(yàn)密切結(jié)合的高精密采集分析儀器，很多裂紋型缺陷無法被檢測和記錄。多數(shù)離線檢測儀器雖然技術(shù)成熟，可以實(shí)現(xiàn)較高的精度，但是由于隱藏焊點(diǎn)無法接觸且受采樣率限制，檢測到間歇故障的可能性微乎其微。不能有效保證產(chǎn)品質(zhì)量零缺陷交付。

最后，在失效分析環(huán)節(jié)，由于缺陷隱蔽具有隨機(jī)性且十分微小，采用X-ray射線檢測也難以識(shí)別，只有將電路或器件“切開”，用掃描電鏡（SEM）等高端失效分析設(shè)備才能看到裂紋。整個(gè)過程一旦觸發(fā)“雙五歸零”GJB 5711《裝備質(zhì)量問題處理通用要求》、ISO18238《航天質(zhì)量問題歸零管理標(biāo)準(zhǔn)》，便需要耗費(fèi)大量的財(cái)力、人力，才能在較長時(shí)間后獲得準(zhǔn)確的檢測結(jié)果。

在裝備服役環(huán)節(jié)，無法進(jìn)行板卡級的測試、拆裝、維修，對間歇故障的檢測手段更為匱乏，只能依靠BITE（Built-In Test Equipment，機(jī)內(nèi)自檢設(shè)備）測試性自檢程序或現(xiàn)場ATE（Automatic Test Equipment，自動(dòng)測試設(shè)備）測試設(shè)備。遺憾的是制造商為了追趕研制進(jìn)度，在設(shè)計(jì)初期往往忽略BITE。現(xiàn)場ATE由于無法模擬間歇故障發(fā)生時(shí)的狀態(tài)和環(huán)境，無法對其進(jìn)行檢測。因此經(jīng)常發(fā)生拆下的維修部件送到維修廠檢測時(shí)，并未發(fā)現(xiàn)故障，裝機(jī)運(yùn)行后故障又再次發(fā)生的情況。

因此離線檢測基本不能實(shí)現(xiàn)對間歇故障的檢測和診斷，提升BITE測試性設(shè)計(jì)與在線檢測技術(shù)的融合，提高在線檢測和預(yù)警的能力，是當(dāng)前行之有效的解決方案。

2當(dāng)前技術(shù)發(fā)展情況概述

2.1間歇故障檢測思路

電子產(chǎn)品失效率服從浴盆曲線規(guī)律（如圖2所示），其全壽命周期的失效率分成了三個(gè)不同的階段。即早期失效、隨機(jī)失效和耗損失效，它們分別對應(yīng)失效率的下降、恒定和再次上升。

早期失效便是由于電裝和精密裝配階段未能充分檢測的各種隱藏性缺陷在應(yīng)力作用下被激發(fā)出來所導(dǎo)致。因此一些高可靠、高價(jià)值的裝備通過HALT（Highly Accelerated Life Testing，高加速壽命試驗(yàn)）施加多應(yīng)力載荷，且全程加電，明顯地提高了對隱患的篩選能力，使缺陷在早期得以顯現(xiàn)，進(jìn)而對工藝控制的薄弱點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)焊接工藝質(zhì)量的提升和批產(chǎn)的穩(wěn)定性提升。

損耗失效階段可以通過檢測能力的提升來獲得更多故障信息，可行的思路是將BIT測試性設(shè)計(jì)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)相融合，嵌入式的形成開機(jī)告警、在線監(jiān)測的PHM（Prognostics Health Management，預(yù)測與健康管理）系統(tǒng)來遏制該階段失效的發(fā)生。海恩法則指出：每一起嚴(yán)重事故的背后，必然有29次輕微事故、300起未遂先兆以及1000起事故隱患。識(shí)別輕微的間歇故障并進(jìn)行告警，是確保裝備安全和任務(wù)成功的有效手段，對制造、檢測環(huán)節(jié)的過程數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究微小缺陷劣化直至失效的規(guī)律，形成檢測并量化缺陷的標(biāo)準(zhǔn)，形成預(yù)測模型并嵌入到設(shè)計(jì)中，就可以將間歇故障檢測成為裝備全電系統(tǒng)、全壽命周期的智能診斷、安全預(yù)警系統(tǒng)。

2.2國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

ISO26262《Road vehiclesFunctional safety》指出：系統(tǒng)性失效（Systematic failure）之外存在隨機(jī)硬件失效（Random hardware failure）。它的起因是由于物理過程，比如疲勞、物理退化或環(huán)境應(yīng)力等。典型失效形式為裂紋擴(kuò)展、阻值漂移等。它是在硬件要素的生命周期中，非預(yù)期發(fā)生并服從概率分布的失效，并且可在合理的精度范圍內(nèi)進(jìn)行預(yù)測。因此，裂紋擴(kuò)展導(dǎo)致的間歇性故障是可以被預(yù)測的。

國內(nèi)外針對電子產(chǎn)品間歇性故障檢測的思路不約而同地集中于對接觸電阻和中斷時(shí)間等指標(biāo)進(jìn)行檢測。我國的GJB681《射頻同軸連接器通用規(guī)范》中對射頻同軸連接器的接觸電阻和振動(dòng)工況下的電氣連接中斷時(shí)間間隔均提出了檢測方法和相關(guān)要求，美國國防部在2015年3月23日發(fā)布了MIL-PRF-32516《機(jī)箱和背板導(dǎo)電路徑的間歇性故障檢測和診斷》，用于電子設(shè)備、機(jī)架和背板導(dǎo)電路徑間歇性故障的檢測和診斷隔離，其認(rèn)為導(dǎo)電路徑中出現(xiàn)持續(xù)時(shí)間100ns以上的10Ω阻值可以被認(rèn)定為短間隔故障，可能會(huì)導(dǎo)致10MHz或更高頻率的電路出現(xiàn)問題。JEDEC22-B111標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為，菊花鏈路的總電阻超過1000Ω并持續(xù) 1μs以上即可以認(rèn)定為一次瞬態(tài)失效事件。IPC785和IPC9701 菊花鏈路的總電阻超過1000Ω并持續(xù)1μs的現(xiàn)象，應(yīng)記錄為故障。

目前在該領(lǐng)域內(nèi)，美軍標(biāo)準(zhǔn)無論在適用范圍還是指標(biāo)要求上均優(yōu)于現(xiàn)有國軍標(biāo)（見表1）。間歇故障的檢測標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)盡可能廣泛地適用于各類電子設(shè)備，尤其是結(jié)構(gòu)及線路較為復(fù)雜、隱蔽的電子產(chǎn)品，并輔以可行的檢測手段和明確的檢測指標(biāo)。對于檢測指標(biāo)的要求，應(yīng)盡可能地將指標(biāo)量化，提高檢測精度，不能從標(biāo)準(zhǔn)和手段便開始落伍，導(dǎo)致自己看不到別人能看到的缺陷。

3檢測技術(shù)改進(jìn)構(gòu)想

3.1基于學(xué)術(shù)理論審視檢測原理

應(yīng)力作用是裂紋發(fā)生擴(kuò)展的直接原因，而應(yīng)力本身卻是多種因素共同作用產(chǎn)生出來的，是多物理場耦合作用的結(jié)果。在相關(guān)理論支持下研究間歇性故障的失效機(jī)理，搭建失效數(shù)學(xué)模型，結(jié)合實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可以將失效條件量化為相關(guān)指標(biāo)，從而為隨機(jī)硬件失效的預(yù)測提供可能（圖3）。

從斷裂力學(xué)的觀點(diǎn)來看，任何產(chǎn)品在制造完成之初都會(huì)有缺陷，具體表現(xiàn)為微小的裂紋，導(dǎo)電路徑（如引腳、焊球、焊盤等）的缺陷在隨機(jī)工況應(yīng)力作用下發(fā)生擴(kuò)展，導(dǎo)致相關(guān)位置的電氣性能發(fā)生變化，不能完成預(yù)期功能（圖4）。

搭建斷裂力學(xué)模型是將斷裂條件（應(yīng)力作用）和斷裂行為關(guān)聯(lián)并進(jìn)行計(jì)算，通過模型計(jì)算可以預(yù)測裂紋是否會(huì)發(fā)生擴(kuò)展以及擴(kuò)展的程度、趨勢等（圖5）。

對裂紋缺陷進(jìn)行量化，從機(jī)械角度來講應(yīng)該以最大裂紋的長度和裂隙的寬度來衡量，從電氣角度來講則是以導(dǎo)電路徑的電阻和中斷時(shí)間來衡量，這是可以落實(shí)到標(biāo)準(zhǔn)中實(shí)際測量的量。通過斷裂力學(xué)模型可以直接獲得機(jī)械角度的相關(guān)量（后簡稱為機(jī)械量），通過實(shí)驗(yàn)可以直接測得電氣角度的相關(guān)量（后簡稱為電氣量），通過力學(xué)計(jì)算和電阻計(jì)算可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械量和電氣量的相關(guān)性描述和相互轉(zhuǎn)換。

3.2質(zhì)量控制點(diǎn)前移

圖6為質(zhì)量控制點(diǎn)前移的思路圖。質(zhì)量控制點(diǎn)前移的手段包括加嚴(yán)檢驗(yàn)和新型號設(shè)計(jì)改進(jìn)。其中加嚴(yán)檢驗(yàn)主要解決檢測精度、測試覆蓋率和檢測效率的問題，比如將導(dǎo)電路徑的間隙性故障的定義從μs級提高到ns級，從1000Ω提高到100Ω，就可以提高我們對缺陷的識(shí)別能力。具體的做法是：工藝部門提出質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)的要求，產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期，對不可見的關(guān)鍵隱藏焊點(diǎn)設(shè)計(jì)外延測試點(diǎn)。在電子裝配之后，精密裝配之前，首先排除電源對地短路等低級問題，即對單板進(jìn)行加電測試，對關(guān)鍵的隱藏焊點(diǎn)進(jìn)行阻值測試，行成初始模型，此時(shí)可以識(shí)別存在輕微缺陷的焊點(diǎn)。在完成聯(lián)調(diào)測試開展環(huán)境應(yīng)力篩選時(shí)，采用全程加電的方式記錄關(guān)鍵隱藏焊點(diǎn)在多應(yīng)力耦合情況下阻值與時(shí)間的微小變化，對比初始模型，就可以及早剔除存在隱患征兆的電路。在排故歸零階段，對比初始模型，就可以快速定位產(chǎn)生失效的焊點(diǎn)，做到智能化的精準(zhǔn)定位。從工藝本源上提升單板可靠性和批產(chǎn)穩(wěn)定性，降低模塊級間歇性故障，降低維修排故困難的問題。

ISO 13374《機(jī)器的工況監(jiān)測和診斷》給出了從測試點(diǎn)設(shè)計(jì)、傳感器采集、特征信號提取到壽命預(yù)測、維修決策的技術(shù)路線圖，GJB2547A《裝備測試性工作通用要求》中規(guī)定：允許BIT硬件占系統(tǒng)硬件的5%～20%。因此結(jié)合測試性要求在新型號設(shè)計(jì)初期就進(jìn)行測點(diǎn)布局，以焊接點(diǎn)裂紋擴(kuò)展導(dǎo)致的隨機(jī)硬件失效為特征，構(gòu)建PHM系統(tǒng)的意義更為重大，傳統(tǒng)PHM設(shè)計(jì)手段，以電壓、電流、溫度為特征，需要引入新的設(shè)計(jì)要素，對研制流程構(gòu)成較大壓力，會(huì)增加可靠性與環(huán)境適應(yīng)性的風(fēng)險(xiǎn)。因此行業(yè)內(nèi)尚無普適的、量化的成熟PHM系統(tǒng)可用。然而，以虛焊為特征的間歇性故障在裝備服役后期具備可以量化監(jiān)測、故障占比高的特點(diǎn)，便于測試性設(shè)計(jì)與功能設(shè)計(jì)融合，具有極好的普適性與準(zhǔn)確性，只需要在產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初，按照工藝質(zhì)量要求預(yù)留需要監(jiān)測的關(guān)鍵端口（如：四個(gè)端角應(yīng)力最集中的焊點(diǎn)、關(guān)鍵信號端口周邊的焊點(diǎn)、具有隨機(jī)代表性的焊點(diǎn)等），不更改設(shè)計(jì)、不影響功能、不占有硬件資源、不增加環(huán)境適應(yīng)性負(fù)擔(dān)，采用嵌入測試軟件的方式，就可以實(shí)現(xiàn)BIT自檢，讓新一代裝備在工藝鑒定時(shí)實(shí)現(xiàn)微小瞬間失效數(shù)據(jù)積累、在電裝階段實(shí)現(xiàn)微小缺陷在線檢測、在試驗(yàn)篩選環(huán)節(jié)剔除隱藏缺陷、在交付驗(yàn)收時(shí)形成產(chǎn)品健康狀態(tài)履歷本、在服役現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)開機(jī)告警、在運(yùn)行使用過程中實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測、在關(guān)鍵任務(wù)執(zhí)行前給出安全預(yù)警、在排故歸零時(shí)實(shí)現(xiàn)智能診斷和精準(zhǔn)定位，從而在全壽命周期實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)高效的故障檢測和智能預(yù)警。

4國內(nèi)工程應(yīng)用情況

通過對國外先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行消化、吸收、再創(chuàng)造，北京唯實(shí)興邦科技有限公司聯(lián)合北京科技大學(xué)開展了大量的工程實(shí)踐，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的VHDL TEST電路焊接工藝質(zhì)量評估與完好性快速檢測系統(tǒng)，以高于GJB681、IPC-9701A、JESD22-B111的指標(biāo)，在工藝選型階段以ns級時(shí)序監(jiān)測電路焊接故障，以阻值和時(shí)間兩個(gè)維度量化識(shí)別間歇性故障，進(jìn)行焊接工藝質(zhì)量數(shù)據(jù)的量化采集、回放與分析，指導(dǎo)工藝選型；在工藝鑒定時(shí)結(jié)合環(huán)境試驗(yàn)對焊接工藝質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)證、在生產(chǎn)車間對隱藏缺陷進(jìn)行在線檢測與篩選。在服役階段對電路焊接完好性進(jìn)行快速檢測、故障預(yù)警，對剩余壽命進(jìn)行評估，可以快速實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品隱患檢測與PHM健康管理、壽命預(yù)測與維修優(yōu)化、自主保障。

對于已經(jīng)交付的裝備，還可以在不更改產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造結(jié)構(gòu)的情況下，只需要把測試探針連接到關(guān)鍵信號端口，即可實(shí)現(xiàn)開機(jī)告警的功能。

同時(shí)，北京唯實(shí)興邦科技有限公司融合相關(guān)專業(yè)技術(shù)創(chuàng)造性的形成了四維智檢（熱、電、光、軟）解決方案?？梢跃_有效的在10s內(nèi)通過熱學(xué)檢測進(jìn)行故障異常定位，結(jié)合0.1%精度電學(xué)測試進(jìn)行故障原理分析，輔助360°光學(xué)無目鏡顯微鏡進(jìn)行故障微觀檢驗(yàn)，最后用多學(xué)科&可靠性融合仿真軟件進(jìn)行虛擬熱/振動(dòng)仿真試驗(yàn)驗(yàn)證，指導(dǎo)故障歸零與持續(xù)改進(jìn)。成功實(shí)現(xiàn)了精確有效的電路故障復(fù)現(xiàn)與快速智能定位、電子裝備焊接工藝質(zhì)量評估與完好性快速檢測、故障預(yù)警。前期已經(jīng)在十大軍工集團(tuán)的30多個(gè)廠所成功進(jìn)行了200余次工程實(shí)踐（圖7和圖8）?？梢杂行椭髽I(yè)提升工藝技術(shù)水平、強(qiáng)化質(zhì)量控制能力。讓工藝水平更加精細(xì)化、檢測手段更加智能化、質(zhì)量控制更加科學(xué)化。

5總結(jié)

隨著電裝工藝的改進(jìn)，電子產(chǎn)品集成度越來越高，檢測難度也越來越高，大量的隱性缺陷無法被有效檢測，傳統(tǒng)PCBA不加電、環(huán)境應(yīng)力篩選不加電的檢測方法導(dǎo)致很多隱性缺陷無法識(shí)別，如BGA枕頭效應(yīng)、裂紋缺陷等。這些缺陷會(huì)導(dǎo)致模塊組合乃至整機(jī)在檢測、試驗(yàn)中出現(xiàn)間歇性故障，按照排故歸零程序，再返回電裝進(jìn)行排查返修，往往會(huì)消耗大量的人力、物力和時(shí)間。這些質(zhì)量隱患一旦流入戰(zhàn)場，可能會(huì)成為導(dǎo)致戰(zhàn)爭失利的因素，會(huì)給國家造成極大的損失。

質(zhì)量問題關(guān)系官兵生命、關(guān)系戰(zhàn)爭勝負(fù)，構(gòu)建先進(jìn)實(shí)用的、實(shí)戰(zhàn)的試驗(yàn)鑒定方法與體系，是確保裝備實(shí)戰(zhàn)適用性和服役安全的有效手段。科技是現(xiàn)代戰(zhàn)爭的核心戰(zhàn)斗力，是習(xí)總書記對現(xiàn)代戰(zhàn)爭中制勝機(jī)理的重大論斷，充分發(fā)揮傳統(tǒng)可靠性技術(shù)優(yōu)勢、結(jié)合人工智能、數(shù)據(jù)挖掘等先進(jìn)技術(shù)，構(gòu)建可以快速實(shí)現(xiàn)的隱患檢測、健康管理系統(tǒng)，確保參戰(zhàn)的裝備健康完好、無隱患，就是對來之能戰(zhàn)的科學(xué)詮釋，確保參戰(zhàn)的裝備安全可靠，是實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)之必勝的質(zhì)量基石。

黨的十八大提出，把推動(dòng)發(fā)展的立足點(diǎn)轉(zhuǎn)到提高質(zhì)量和效益上來。2017年9月5日中共中央、國務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于開展質(zhì)量提升行動(dòng)的指導(dǎo)意見》中提出以提高發(fā)展質(zhì)量和效益為中心，將質(zhì)量強(qiáng)國戰(zhàn)略放在更加突出的位置，開展質(zhì)量提升行動(dòng)，加強(qiáng)全面質(zhì)量監(jiān)管，全面提升質(zhì)量水平，加快培育國際競爭新優(yōu)勢，為實(shí)現(xiàn)“兩個(gè)一百年”奮斗目標(biāo)奠定質(zhì)量基礎(chǔ)。2018年國防科工局發(fā)布了“雙百”工藝攻關(guān)專項(xiàng)行動(dòng)。航天科技集團(tuán)、航天科工集團(tuán)也推進(jìn)了一系列的“質(zhì)量零缺陷”項(xiàng)目。

在十四五規(guī)劃，舉國推進(jìn)質(zhì)量提升的背景下，為了更好的解決本文提出間歇性故障檢測困難這一普遍存在的問題，進(jìn)行相關(guān)論證，明確技術(shù)指標(biāo)，提出一種可以實(shí)時(shí)在線檢測電子產(chǎn)品間歇性故障的標(biāo)準(zhǔn)，可以在研制早期剔除存在的隱性缺陷，在產(chǎn)品使用過程中識(shí)別微小缺陷和安全隱患、提前預(yù)知故障、提高安全性。在服役過程中通過積累數(shù)據(jù)、形成模型，還可以實(shí)現(xiàn)智能預(yù)警和壽命預(yù)測。采用這種新技術(shù)，可以完善GJB1032《電子產(chǎn)品環(huán)境應(yīng)力篩選方法》的實(shí)驗(yàn)方案，使其更加科學(xué)；可以在熱、力、電、磁等多應(yīng)力耦合的場景下以更加微觀的視角抓取原來無法檢測的失效，彌補(bǔ)GJB4896《軍用電子設(shè)備印制電路板驗(yàn)收判據(jù)》目檢所不能看到的隱藏性缺陷；推進(jìn)GJB2547《裝備測試性工作通用要求》的工程落地，在不更改設(shè)計(jì)、不改變產(chǎn)品動(dòng)態(tài)運(yùn)行的技術(shù)狀態(tài)、不增加環(huán)境適應(yīng)性額外負(fù)擔(dān)的“三不原則”下，拿來即用。最終實(shí)現(xiàn)GJB299C《電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)手冊》與裝備真實(shí)傳感數(shù)據(jù)的緊密融合，從而實(shí)現(xiàn)對裝備電子產(chǎn)品真實(shí)的、精確的可靠性預(yù)計(jì)與壽命預(yù)測。

北京唯實(shí)興邦科技有限公司聯(lián)合北京科技大學(xué)組成的間歇性故障檢測分析項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)經(jīng)過長期科學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與經(jīng)驗(yàn)積累，為標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布提供了良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，創(chuàng)造了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)條件，正在編寫相關(guān)的技術(shù)規(guī)范。急迫的呼吁有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)部門啟動(dòng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)、立題與研究。同時(shí)，結(jié)合人工智能技術(shù)將間歇性故障檢測數(shù)據(jù)形成預(yù)測模型，還可以實(shí)現(xiàn)多層、全維度監(jiān)控裝備的狀態(tài)，預(yù)測健康狀態(tài)趨勢，推理未知故障原因，分析故障蔓延影響，在線推薦處置措施，阻斷故障傳播通道，按需推薦維護(hù)保障需求。

李克強(qiáng)總理說要用先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)倒逼產(chǎn)業(yè)升級，形成先進(jìn)的、自主可控的技術(shù)手段和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，解決電子產(chǎn)品間歇性故障的檢測問題，是非常具有研究和推廣意義的共性技術(shù)，是軍民融合技術(shù)應(yīng)用的典型代表，這一技術(shù)的成功應(yīng)用不僅為新一代武器裝備的智能化提升和質(zhì)量提升提供了一種有效的方法，還可以為未來自動(dòng)駕駛等高端制造產(chǎn)業(yè)奠定穩(wěn)固的質(zhì)量基石，全面提升中國制造的質(zhì)量水平，培育更多的國際競爭優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，成為制造強(qiáng)國。

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[作者單位： 丁鋒（原總裝備部）、魏蘭（原總裝備部）、宋寶麗（中國和平利用軍工技術(shù)協(xié)會(huì)）、趙軍號（陸軍裝備部第七代表室）、章立軍（北京科技大學(xué)）、孟雙德（北京唯實(shí)興邦科技有限公司）]