203所晶体宇航级晶体元器件为重大型号任务提供保障

烈火烧金,千锤百炼,铸就了铮铮铁骨

——203所晶体宇航级晶体元器件为重大型号任务提供保障

  一只指甲盖大小的宇航级晶体元器件,却有着不平凡的经历,它从“出生”到“成才”,要经历40余项各种冲击、振动、X光照相等严酷的考验,如同经历了千万磨砺的宝剑,炼得了“铮铮铁骨”,保障了嫦娥、探月、北斗等重大型号任务的完成。2017年航天科工203所共完成万余只宇航级晶体元器件的生产交付,一次交验合格率达到了100%。

蛰伏:经历最严酷的试验

宇航级晶体元器件不同与普通的晶体元器件,它要经历大大小小40余项最严酷的试验,其中,有20余项极限试验,来验证同批产品的极限能力。例如,稳态寿命试验要让它在125度的高温下工作2000小时;耐焊接热试验要让它模拟用户焊接过程,保证用户正常使用;耐湿试验要让它在热带雨林般的气候下,在98%的湿度、25度至65度的循环变温下长时间工作。

  除了极限试验,每一只宇航级晶体元器件都要经历10余项筛选试验,来淘汰“体质”稍差的产品。比如,恒定加速度试验的离心率为5000个G,这就意味着将有5000个自身重量的力度加在一个元器件之上,试验后产品不能有丝毫损坏。再比如,温度循环试验,模拟航天器在太空中经历的高低温循环环境,产品要经历从-55度到+125度,1个小时一个循环,总计20次的循环往复环境试验。

  在这样残酷的外力作用下,宇航级晶体元器件要确保性能如一,如同美丽蝴蝶的蛰伏,造出宇航级晶体元器件强健身躯。

蜕变:设计优化和可靠性改进

  宇航级晶体元器件对性能指标的要求极为严格。例如,用于北斗三号的晶体滤波器技术指标要求非常高,过去接收机指标宽,北斗三号总体要求提高相位精度, 203所将原有的设计进行优化,提高了产品相位精度,改善了接收机的信号纯度,确保型号发射任务顺利完成。晶体元器件室郑文强主任介绍道。

  宇航级晶体元器件的可靠性是产品的生命线。203所通过异常产品处理数据库的建立,给异常产品建“病历”,摸索出一套给元器件“强身健体”的办法。通过将近7年时间的所有失效产品的失效分析数据库总结,进行各类产品失效模式研究和失效数据分析,提出了一种晶体振荡器失效检测方法,这样的方法这好比医生通过病人症状,运用望闻问切的方法进行诊断。通过晶体元器件的失效现象,对照数据库中的故障模式,找到可能失效的原因,并初步判断问题所在,再进行X光检查、颗粒碰撞试验,密封检查等,检验是否有多余物、漏气等情况,最终用最简洁的方法定位故障原因。根据晶体元器件的失效分析结论,可以提出改进措施,改进工艺设计,最终提升产品可靠性。

  宇航级晶体元器件的设计优化和可靠性改进能从根本上提高产品的质量,如同美丽蝴蝶的蜕变,体现宇航级晶体元器件与众不同的气质。

破茧化蝶:交付前的各项检验

  交付前的各项检验为产品最终的“破茧化蝶”提供保障。例如,宇航级晶体元器件要想有个健康的体魄,都要经历一个X光体检,检查产品在X光下如同骨骼一般的结构是否存在诸如“骨折”现象的发生;宇航级晶体元器件中芯片电路也需经1000倍的显微镜体检,检查芯片是否存在缺陷。此外,同批的个别产品,还需经历更严格的扫描电子显微镜检查,放大检查的倍数可以达到5500倍,以此保证同一批次不出现批次性的质量问题。

   “宝剑锋从磨砺出,梅花香自古苦寒来”,203所宇航级晶体元器件正是经过这些烈火烧金,千锤百炼,才铸就出了一身强劲的体魄,经历了严酷的太空环境,确保不能有一丝问题,保证了型号任务的顺利完成!





X光测试



冲击试验



电老练寿命试验



恒定加速度试验
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