航空电子产品电子装联外协特殊过程的确认与分析

摘要：航空电子产品具有多品种、小批量、工艺复杂的生产特点，为解决产品交付压力，亟须引入外协单位协助生产。然而外协单位在电子装联过程中质量问题不断出现，存在产品发生故障导致最终难以按时交付的隐患。文章从多维度对外协单位电子装联的特殊过程进行要求和确认，为航空武器装备生产企业审核外协单位电子装联水平和提高航空电子产品质量提供参考。

关键词：航空电子产品；外协单位；电子装联；特殊过程

中图分类号：TN605 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）31-0116-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

0 引言

电子装联（以下简称“电装”）是航空电子产品制造的重要环节，是实现装备小型化、轻量化、多功能化和高可靠性的重要基础。随着航空工业的快速发展，引入外协单位协助生产，可降低企业的交付压力，按时完成生产制造任务及科研项目[1]。

然而，外协单位的电装生产质量问题不断发生。究其原因，一方面，电装属于特殊过程，产品的焊接质量与可靠性不易或不能通过后续的检验和试验得到充分验证，只能通过金相切片、拉脱及剪切测试等破坏性手段来测试焊点的强度及结构。另一方面，外协单位电装的水平参差不齐，焊接质量无法得到有效保证。

论文从电装的特殊过程入手，研究切实有效电装特殊过程的评价方法。通过对电装的特殊过程进行确认与分析，为航空武器装备生产企业审核外协单位电装生产特殊过程提供参考，对于提高航空电子产品质量具有一定意义。

1 特殊过程确认

1.1特殊过程定义

GJB 1405A《装备生产术语》指出“特殊过程”的定义为：直观不易发现、不易测量或不能经济地测量的产品内在质量特性的形成过程。注：特殊过程亦称特种工艺，通常包括光学、电子、生物等过程。在机械加工中，焊接、铸造、热处理均属于特殊过程[2-3]。电装特殊过程主要包括手工焊接、波峰焊接和回流焊接。根据电装特殊过程的工艺特点，结合“ 人、机、料、法、环、测”等6个因素（5M1E），利用鱼刺图对电装特殊过程进行分析，如图1所示。

1.2 人员确认

人员确认主要是参与特殊过程的操作人员、检验人员及工艺人员确认。操作人员应通过掌握设备的操作方法及保养规范，具备独立操作设备的能力。检验人员应熟悉产品电装的检验标准，如IPC-A-610 《电子组件的可接受性》和企业制定的相关标准，能识别电子装联过程中的焊接缺陷，如虚焊、桥接、拉尖、堆焊等。工艺人员应熟悉电装的焊接原理，了解元器件的焊接属性，能编写详细、完整的焊接工文件并解决电装生产的问题[4-5]。

外协单位的人员还应满足以下要求：1）上岗证应在特殊过程的有效期内；2）参与相应岗位专业技术的培训及验证记录，包括理论知识培训及实操培训，培训和验证应覆盖该工种人员的工作范围；3）应对人员进行监督，定期确认作业人员的上岗资质；4）如在特殊过程中有新增人员，应更新人员清单，实现对人员的管控。

1.3 设备确认

设备确认包括加工设备、检测设备及辅助设备的确认，所有设备的技术参数和性能应满足电装生产需求，主要包括：1）特殊过程使用的设备及工具的型号、精度等应符合相关文件的要求；2）参与特殊过程的设备完成验收，设备合格且配备“合格证”标牌；3）特殊过程中使用的计量仪器仪表应定期检定及校准；4）特殊过程中使用的设备应定期维护保养，确保设备持续满足生产的技术要求。

根据电装特殊过程的特点，外协单位应配备完成电装特殊过程全流程的设备，提供设备名称、设备型号、生产厂家及性能参数等信息，确保外协单位具备完成该特殊过程的设备基础，设备清单应包括但不仅限于表1中所列内容。

1.4 材料确认

材料确认包括原材料和辅助材料确认。材料在使用前应确认供应商、生产日期、有效期及合格证等信息，对于有检验周期的原材料，应按照文件规定进行检验/试验，使材料的性能满足使用要求。入厂的原材料应按照相关要求进行贮存和记录。

电装特殊过程的原材料及辅助材料主要有焊锡丝、焊锡膏、助焊剂及清洗溶剂等，外协单位应提供原材料合格证、供应商、生产厂家及入库检验记录等资料，确保原材料经过确认，质量满足特殊过程的要求且在特殊过程的有效期内。

1.5 工艺方法确认

1.5.1元器件及印制板确认

电装焊接器件的封装类型主要包括DIP封装、SMD 封装、BGA封装和CSP封装[6]等。因焊接工艺的不同，故需要选择相应的元器件，使所选器件覆盖焊接工艺可焊种类及企业要求，常用焊接器件种类如表2所示。

除元器件选择外，外协单位还应根据企业需求选择印制板，一般可根据1.6～2.0mm，2.0～2.5mm和3.0～ 4.0mm等厚度范围进行选取，使印制板的厚度及尺寸能代表企业典型产品且印制板的焊盘设计满足器件的焊接要求。

1.5.2工艺确认

电装工艺主要包含元器件和印制板预处理、元器件安装、焊接以及检测等工序，外协单位应根据焊接工艺和器件类型及特性编制工艺文件，工艺文件应可用、完整、清晰，具有可操作性，经过批准，现行有效。各工序应有对应编号的作业文件，使相关人员能严格按照作业要求操作。各工序过程应形成记录，保证电装准备、生产及检验工序、选用的工具及设备及工艺参数等信息均可追溯，实现对特殊过程的过程控制[7]。

1.6 环境确认

特殊过程作业过程中，应保证现场生产环境符合相关作业文件要求，同时还需要对相应指标定期进行监测和记录。环境条件经实际测量符合要求时，方可进行特殊过程作业。

1.6.1 温湿度确认

电装特殊过程的环境应满足温度18～30℃，湿度（RH）：40％～70％的要求，实时监控数据并定期记录，超过阈值时应自动报警。

1.6.2光洁度、洁净度确认

作业现场地应保持洁净并且按照相关要求管控。焊接作业区域及目检区域的亮度要求大于1000Lux，其他区域不做限定，如企业有特殊要求时按照特殊要求执行。

1.6.3 防静电确认

作业现场应进行周期性防静电测试，包括防静电腕带、工作鞋、防静电台垫、货架、工作台、静电接地点等，确认作业环境接地良好，无松动、脱落，导线破损等。测试结果应符合GJB 3007A《防静电工作区技术要求》[8]。

1.7 检测结果确认

电装特殊过程检测包括外观检测、X-ray检测、金相切片检测。特殊过程完成后，外协单位应提供产品检验合格证、X-ray检测报告以及金相切片检测报告，检测项目及结果应满足企业相关要求。

1.7.1 外观检测

应对元器件的焊点进行100％目检，目检可采用放大镜或显微镜进行辅助检验。如引脚润湿良好，引脚无焊接桥连、虚焊等现象，焊点质量符合标准IPC- A-610《电子组件的可接受性》Class3或外协单位与生产单位约定军品级相关标准要求，则可判定试验件外观合格。

1.7.2 X-Ray 检测

对特殊过程中BGA、QFP、LCC等表贴器件及通孔器件应进行X-ray检测，焊点质量应符合IPC-A-610 《电子组件的可接受性》Class3 相关要求，一般要求如下：

1）空洞：X光图像内焊球的孔洞面积≥焊球面积的25％为不合格；

2）桥连：X光图像可见焊料桥接为不合格；

3）引脚漏焊：X光图像可见焊料球缺失或直径过小为不合格；

4）爬锡高度：插装孔内焊料爬锡高度不小于75％；

5）锡珠、锡渣：X光图像下区域存在多余焊料为不合格。

1.7.3 金相切片检测

1）切片原则。

为了检测器件的焊接质量，随机选择1块进行金相切片检测，切片位置应覆盖所有器件类型，切片方法可参考IPC-650《电路板品质检测的标准方法》2.1.1 中手动微切片法进行[9]，截面应能看到焊球状态及器件引脚的爬锡情况。

①BGA、LGA 和PGA 等器件可按照图2 进行切片。

②鸥翼型引脚器件可沿着两侧引脚切片，如图3 所示。

③片式阻容类器件可沿电极方向进行切片，如图4所示。

④单排或双排插装器件或轴向、径向通孔器件切片方式如图5所示。

⑤多排（≥3排）插装器件切片方式如图6所示。

⑥导线应沿焊点切开，判断线束焊点状态，如图7 所示。

2）结果判定。

检测结果采取测量试样实际值的方法进行评判，一般判据如下：

①测量焊接界面的金属间化合物（IMC）厚度，若IMC连续且厚度适中（一般认为0.5～5μm），则可判定为合格；

②焊点切片表面无裂纹，焊点的爬锡高度大于75％，则可判定为合格；

③所有焊点切片结果应满足IPC-A-610 Class3 相关要求，否则判定焊点不合格。

2 现场审核

电装特殊过程现场审核包括正在实施生产的特殊过程，已完成工序的过程生产记录，人员资格及能力鉴定，设备认可和操作过程记录，物料存储及作业环境等，对电装生产能力的输出进行监视和测量，使特殊过程的操作按照规定的工序及参数实施，确认外协单位具备执行电装特殊过程的能力。

3 特殊过程确认

依据电装特殊过程要求，确认特殊过程合格的依据为人员确认、设备确认、材料确认、环境条件确认、检测结果确认均合格，否则电装特殊过程确认不合格。如特殊过程结果确认不合格，应对不符合项进行纠正并重新确认F，直至外协单位特殊过程满足企业要求[10]。

4 特殊过程再确认

已经完成电装特殊过程确认的外协单位，在后续生产时应按照确认的人员、设备及工艺、进行生产，使产品质量可控，具有可追溯性。然而在实际生产过程中，“人、机、料、法、环、测”6大要素均有可能发生变化，如出现人员变动、设备停用、使用物料变更、工艺方法优化等情况，或特殊过程运行已达到规定时间，应对外协单位的电装特殊过程进行“ 再确认”，以便电装生产过程质量特性的稳定输出。

5 结束语

通过对外协单位进行电装特殊过程确认，可对外协单位的电装生产能力进行评价。外协单位特殊过程满足企业要求，有助于后期承担批量任务时能更多生产出质量稳定、性能可靠的模块，降低产品的不良率PPM值，这也为航空武器装备生产企业保质保量按时交付提供有力保障。

【通联编辑：梁书】