[发明专利]基于随机振动的密封电子元器件多余物的检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种密封电子元器件多余物的检测装置及方法。

背景技术

半导体元器件、集成电路、航天继电器等密封电子元器件是广泛应用于航空航天、武器装备等国防电子系统的基础性元件，在控制、导航、信号传递、电源分配、姿态调整等分系统中起着重要的作用。例如，某运载火箭控制系统使用的密封电子元器件数以万计，由此可见密封电子元器件的可靠性直接影响着航天型号的可靠性。

由于密封电子元器件制造工艺复杂，需求批量小，种类繁多、手工装配，容易把一些灰尘、塑料屑、焊锡等颗粒封装在内而附着在电子元器件内部构件中，形成多余物。在元器件工作的失重、超重、冲击振动环境下，激活游离出来，可能造成其内部的短路或断路故障。密封电子元器件生产制造的各个工艺环节都可能产生或引入多余物，难于控制，所导致的故障具有较强的突发性和随机性，故障之前不易被察觉，事后又很难确认，因此危害特别严重。由于元器件内部可移动多余物微粒造成的运载火箭、卫星、导弹、航天飞机的发射运行事故已多次发生，造成了无法估量的损失。因此，研究多余物检测技术及预防措施，对保证整个国防电子系统，尤其是航天型号的可靠性具有重要的理论意义和实用价值。

多余物问题控制是关键，但在现阶段，我国元器件的设计基础理论薄弱，制造工艺水平落后，对多余物问题的控制效果并不理想，因此，只能通过一定的检测手段来确保密封电子元器件中不含有多余物。目前国内外普遍采用的多余物检测方法包括：显微镜观察法、X光照相法、复合检测法、微粒碰撞噪声检测(Particle Impact Noise Detection，PIND)法等，其中PIND方法由于具有快速、方便、成本低和灵敏度高等优点而被广泛应用。目前，PIND方法已经被列入我国军事工业标准，在军用电子元器件多余物筛选，确保航天型号可靠性方面起到了重要的作用。

PIND方法的基本原理是：将被检测器件固定在专用振动台上，按标准规定对其施加一定频率和加速度的振动及冲击，当器件中存在多余物时，此多余物将产生不规则的噪声信号，此信号经放大电路放大后显示于示波器中，当噪声信号超过预定阈值时，说明被测器件中含有多余物。其中冲击使附着在内壁的多余物激活，为碰撞创造条件，振动使多余物获得能量，从而与外壳相碰而发出声音，达到检测的目的。PIND方法是一种基于碰撞的多余物检测方法，碰撞强度越大，越有利于检测。

PIND方法从产生至今，经历了几十年的发展，得到了广泛的应用，并被列入我国多个军事工业标准，如GJB360A方法217，GJB548A方法2020A，GJB128A方法2052，GJB65B附录B，GJB2888附录B等。

目前广泛应用的PIND设备都是基于单频正弦激励控制的，在多年实践中，人们发现对于腔体高度一定的被测对象，应用不同振动频率的试验条件的检测效果是不同的，即存在最佳振动频率。因此，上述规范分别以图、表、经验公式等方式规定振动频率与腔体高度的关系。分析发现，各个军标中的图、表、经验公式是统一的，都是基于刚性球碰撞理论，从理想小球和标准空腔的简化模型推寻而来。

但是在实际检测中，由于多余物粒子形态(材质、形状、硬度等)的多样性和被测元器件腔体形状不规则导致的腔体高度的多变性，最佳振动频率的确定难度较大，甚至无法实现。有时甚至由于粒子形状的不规则，增加了碰撞的随机性，导致最佳振动频率往往不是一个频率点而是一个频率段。由此可见，最佳振动频率的确定仅具有理论意义，现实中很难得到与实际吻合的最佳驱动频率，基于单频正弦激励的定频振动的PIND方法没有发挥出其最优的检测效果。

现有PIND检测设备驱动系统存在以下问题：

(1)驱动系统的振动试验条件均采用定频的正弦振动，目前军标中规定的最佳振动频率的计算方法过于理想化，与实际出入较大，试验条件单一，最佳振动频率与理论计算值很难符合，不能发挥检测设备的最佳检测能力；

(2)冲击是多余物激活的重要试验条件，过大可能导致被测元器件损坏，过小又不能有效地激活多余物，以往的试验系统对冲击的控制精度较差，分散性较大。

发明内容

本发明是为了解决现有的密封电子元器件多余物自动检测装置和方法由于采用定频的正弦振动导致不能发挥检测设备的最佳检测能力的问题，从而提供一种基于随机振动的密封电子元器件多余物的检测装置及方法。