【电子行业标准(SJ)】 电子变压器和电感器可靠性保证要求

中华人民共和国电子行业军用标准FL5950
SJ20473—94
申子变压器和电感器可靠性
保证要求
Requirement for relibility assurancein -electroaics transformers and inductors1994-09-30发布
1994-12-01实施
中华人民共和国电子工业部批准中华人民共和国电子行业军用标准电子变压器和电感器可靠性
保证要求
Requirement for relibilityassurancein electronics transformers and inductors1范围
1.1主题内容
本标准规定了电子变压器和电感器（以下简称元件）可靠性保证要求。1.2适用范围
本标准适用于有高可靠要求的变压器和电感器。2引用文件
可靠性基本名词术语及定义
GB 3187---82
3定义
本标准采用GB3187中规定的定义。4一般要求
4.1设计
4.1.1职责
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设计部门有责任编制符合用户要求的设计、制造文件（详图、工艺及其程序等）及试验程序。生产开始以后，设计部门应检查生产控制数据，以便查出对交货产品的可靠性可能造成不利影响的偏差。当要求元件必须具有高可靠性时，有关的技术人员应经常对制造区域予以监督和技术上的帮助。
设计人员对制造过程中有关管理范围做决策所付出的工作量当然要反映到对用户交货产品的价格中去。
图1列出了本章和以后各章节叙述的职责相互关系。4.1.2用户要求
设计部门有责任设计满足用户需要且符合技术要求的元件。这些要求是在由用户或为用户编制的正式采购文件和控制规范中规定的。这是与元件的设计、制造、预定使用和工作条件有关的管理文件。这一文件还应规定满足产品要求和应进行的试验。中华人民共和国电子工业部1994-09-30发布1994-12-01实施
典型的控制规范应包括以下内容：a.一般结构特征；
设计审核
用户要求
电路要求；
使用环境；
质量控制要求；
预生产试验；
试验分类，
预期寿命。
采购定单
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和制造
图1职责相互关系图
+认可的资料
要求的
质量试验
鉴定试验
控制规范
在安排生产任务之前，严格按照制造文件生产出来的样品必须满意地通过全部有关的预生产试验和鉴定试验。鉴定试验是按前最严酷的环境条件考核设计能力的。用户可以要求以预生产的样品证实电路性能且满足典型系统的需要。4.1.3设计准则
当为特定应用设计最佳元件时，设计者必须考虑很多因素。结构材料和生产工艺影响元件寿命和可靠性。与特定应用（例如宇宙飞船、导弹等）有关的独特环境可能使元件在工作中承受特殊的应力。任何高可靠性计划需要多方面鉴定试验，以便在正式生产以前使设计能力得到检验。此外，为了检验制造工艺水平没有降低，在制造期间必须进行维持试验（批验收试验）：在高可靠性计划中，已证明在设计方面采取以下措施是成功的：使用以往经验证明其为适用的材料和绝缘系统；a.
b使用合用的并能用以改善可靠性的优质材料（绝缘、电磁线等）；2
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c.计算电气和机械强度时，应考虑足够的安全系数；d，使用能满足性能要求的绕制机器、工艺设备和电气试验设备。4.1.4文件的提供
工程设计机构应将生产中使用的一套完整的图纸、规范、工艺规程提供给制造部门。这些资料必须详细地说明制造过程的每个阶段，例如，如何绕制线圈等。所推荐的样品和有关的外观检查辅助设备的资料作为补充书面说明。4.1.5设计评审
设计评审应在完成设计以后、开始生产以前进行，评审的目的是为了使最终的设计方案与用产达成协议，这涉及到工程技术、制造质量和质量保证措施。在设计评审会议期间，可要求负责设计的技术人员对设计特点或编制的文件进行答辩。制造方的代表可以就某些操作、工序、试验等提出问题并提出替代方法。所有这些问题得到解决、并达成协议同时在技术上做必要的改动后，对制造来说，设计可以放行。4.2人员与制造控制
这一章规定了为获得所制造的产品的最高可靠性而要求的人员的条件和对设备、材料、制造操作、工艺和工艺流程的控制。4.2.1人员条件
在任何高可靠性计划中，人的能动性都是重要因素，在元件的制造中也是特别重要的。在制造过程中，在很多手工操作，人的操作失误很可能大于自动操作失误。应保证在控制可靠性生产中涉及的所有操作者和检验者均已成功地完成了训练计划。训练计划应是连续的，并符合所要求的可靠性。制造厂应将训练计划的特点、包括的人员和完成的日期记录下来。
通常，在此计划中所选择的操作人员，不应采取以产量为基础来支付报酬的方案，因为经验已经表明这种报酬容易造成使操作者将注意力集中在产量而不注意质，应设立生产图表，以便为每个制造阶段的操作安排合理的时间。此外，鼓励报告事故、失误或有缺陷的材料和性能也是训练计划的一部分内容。4.2.2设备
制造控制可靠性产品的区域内，设置关键设备、关键工序地点的典型温度为25士5℃、相对湿度为不超过65%。
所有的机器和设备应处于良好的工作条件；定期进行清洁工作。制造厂应建立维修和校准制度。
4.2.3材料
4.2.3.1原材料的检验
所有的原材料在用于生产以前，应进行检验而且必须符合规范的要求。此外，所有材料应根据材料采购订单进行鉴别。
4.2.3.2贮存
已经验收的材料应放在选定的贮存区域，以防止损伤和污染（最好是捆束贮存）。有贮存寿命的材料应标志寿命终止日期。所制订的预防措施应能防止在材料的寿命终止以后在制造受控的可靠性产品中使用这些材料。需要特殊贮存环境的材料，在制造区域也应进行防护。4.3跟踪能力
根据设计定型制造出的各个产品应按下面其中一个规定进行跟踪：3
4.3.1批的控制
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最初，按规定数量制造的元件作为一组，应给这些元件指定批号并标在每个产品上，应连续对每个组进行记录，包括整批原材料，所进行的操作、所涉及的操作人员和所进行的检验和试验。
4.3.2连续记载
应保存每个产品的完整史料，这些产品以编号加以识别。连续性由制造的初始阶段开始（即绕制线圈），对每个产品在制造过程中每个相互连续的阶段均应记录下来。虽然，这种控制方法从时间乃至经费都需要付出极大的代价，但是，它提供了每个产品精确的完整记录。4.4文件和记录
4.4.1文件
制造厂应保存以下文件：
详细的工程图纸和制造规范；
详细的工艺规范；
原材料的采购规范；
d.验收时原材料的检验报告；
制造期间进行的机械检验和电气试验的综合报告。e.
当采购者有要求时，他应得到以上资料，但是在程序开始时，制造厂作为专利工艺和规程除外。制造厂应将专利工艺和规程编写成文件作为自已的档案，当有要求时，应将这些工艺的合格证书提交给采购者。
4.4.2记录
制造厂应保存产品制造过程全部史料。记录的详细情况是由所要求的控制的工作量决定的。记录应包括但不限于下列内容：a.
材料的标志；
每个操作者的姓名；
所使用的设备以及维修和校对的史料：d.
进行操作的日期；
温度、真空、压力、湿度和所承受的时间：f.
外观和机械检查及数据；
所进行的电气试验和这些试验的结果。g
除非另有规定，制造厂至少应将这些记录保留三年，当用户有要求时，他可得到这些记录。4.5合格保证
制造厂应保持一个质量管理机构（不同于普通制造检验或试验机构），该机构的主要职能是监督并保证生产是按所有的制造文件进行的。该机构的特定责任是：发布原材料的管理编号和产品编号；a,
b，监督所的制造操作并确定任何附加试验以保证符合规范的要求；证明产品的记载中所有资料是正确完整的。这些资料包括电气试验、机械检查、包括c.
在专利资料中的工艺控制、材料、操作者等：确认训练计划并鉴定操作者的技能；d.
确定清除不适合的材料或零件需要的附加程序；e.
保存所有的记录和文件；
g提供发贷前产品合格的证明。
5详细要求
5.1试验
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试验方案总的目的是为了暴露设计中的缺陷，保证制造工艺是在控制条件下进行并证实满足合同要求。为了证实预定的设计能力满足电气和环境要求，以预生产样品进行初始试验是合理的。按照规定的制造文件生产的产品更严格的试验在此阶段之后进行。试验分3类进行：鉴定试验，批验收试验和寿命试验。按标准的方法进行可靠性试验在经济上是不可取的，而只能做简单的讨论。
5.1.1初始试验
就性质来说，初始试验是摸底性试验，进行这种试验是为了保证元件在适合的范围内能满足电气要求并适应环境应力的要求。在这一阶段的试验过程中，电气试验电压和环境应力可以增加到元件失效。这将验证元件承受规定应力的基本能力并确定元件的使用应力与最大能力之间的差值。如果这些试验属于正常制造过程的一部分试验，则在初始试验阶段以后，必须对特定元件的各个试验项目及试验程序作出全面规定。5.1.2鉴定试验
鉴定试验由一系列试验组成，这些试验使被试样品受到的应力比运输、装卸、贮存、安装和工作中预期受到的应力更严酷。如果发现设计中的弱点，在开始生产以前可以更改，同时可以进行附加试验。
物理和环境试验
普通环境
可燃性
标志耐久性
耐潮湿
耐焊接热
耐溶剂
特殊环境
加速度
冲击波压力
爆炸性大气条件
核辐射
宇宙模拟
普通环境
可焊性
引出端强度
热冲击
特殊环境
表1列出了为鉴定试验方案选择的试验项目。那些与外部空间和独特军用环境有关的试验分别列在独特环境中。表中列出的试验包括所有的气候条件（即热、冷、湿度等）。这些条件的极限值已经确定下来，而且大部分军事应用的试验方法已经制订出来。当设备必须在外部空间工作时，为了评价预定在异常环境条件下工作的元件质量，通常要进行特殊试验，例如核播射、太阳辐射、高真空试验等。表1也包括对元件施加外部物理作用的试验以便模拟工作或非工作环境（即冲击、振动、加速度等）。元件在运输、装卸中的危险试验包括在这类试验中。5.1.3批验收试验
批验收试验是在鉴定试验满意地完成以后，使用将要向用户交货的产品进行的。由制造厂的质量保证机构进行的试验分成下列4类：a.A组试验；
B组试验；
e.抽样试验；
d.筛选和老化试验。
5.1. 3.1A组试验
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表2列出了元件典型的A组试验。从此表中选择的试验是利用所有的样品进行的，采用的拒收极限在控制规范中规定。这些非破坏性试验是为了检验元件的设计参数，保证正确的电路性能。
5.1.3.2B组试验
表3列出的一些试验项目是使用抽样的样品进行的，试验结果主要是由设计特性决定的，只有小部分误差是由制造工艺引起的，这些试验作为B组试验并列于表3。通常，在任何一种应用中，这些特性只有一部分是关键性的参数。这些试验是非破坏性的。表2A组试验
外观和机械检查
(外部的）
电气强度试验
（直接试验）
电气强度试验
(感应试验）
绝缘电阻
空载”
匝数或电压比
极性”
直流电阻
注：1）通带，不要求电感器做这些试验。表 3B组试验
谐波畸变
频率响应\
耦合”
静电屏蔽
脉冲或
波形参数
相位变化1）
注：1）通常，不要求电感器做这些试验。5.1.3.3抽样试验
额定电压、额率有直流登加
时的电感量
额定负载\
短路电感\
插入损耗巧
虽然，对高可靠性元件的结构进行了严格的控制，但是检查制造工艺水平的降低，仍然比较困难，因此，应经常从制造批中抽取样品经受从下列试验中选择的环境试验：a.
振动；
潮湿；
热冲击：
高度（空间应用）；
e.寿命试验。
因为这些加速试验可能对产品寿命和可靠性造成不利影响，因此，这些产品不作为交货使用。
5.1.3.4筛选试验
对于未筛选过的产品考虑改善可靠性水平时，可通过老化和其他筛选技术将很多电子元器件（即半导体和电容器）中低于标准的部分产品加以清除。但是，由于变压器和电感器的独特设计和结构性能，进行筛选是困难的。变压器和电感器使用的筛选方法如下：6
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热冲击（典型温度为85℃~-55℃）；b.
在最高环境温度下至少进行250h的负载试验；潮湿或浸渍试验；
d短期振动试验。
对试验以后电气性能发生明显变化的产品应予以筛除。手工操作中人的失误是早期失效的主要原因。要注意工艺过程中的检验，不能把筛选作为消除差错的最有效手段。5.1.4寿命试验
5.1.4.1总则
在高要求的应用中，预计和规定元件可靠性的重要性不断增加，这就更加强调了元件寿命试验。元件的寿命试验涉及以下因素：棋拟工作寿命需要长的试验时间，样品的品贵价格：在烘箱中进行试验的费用以及电气负载状态。除非将很多样品进行很长时间的试验，否则，试验结果在统计上是无意义的，这一事实进一步说明进行寿命试验需付出高的代价。应考虑的另一个因素是失效的确定。除突然失效，即绕组内开路或绕组之间断开之外，有可能逐渐发生破坏。静态寿命试验不能真实地代表工作状态，在实际工作期间电源的接通或断开是轮换进行的，也可能出现振动和温度循环。此外，用户不可能等待若干年才取得有关产品可靠性试验结果。
还必须注意辩认元件的老化。例如，在较高的环境温度下，材料发生变质；也可能生成有害的分解物；不同的材料之间发生化学作用，最后可能发生击穿。上述因素说明验证元件失效率的静态寿命试验的有效性是有疑问的。对元件以挫少的样品和较短的试验时间在超过额定条件下进行的加速试验不像其他元件（例如，半导体器件）那样得到广泛地承认，但是，在检验和比较不同绝缘系统的元件的设计时，这些试验是有效的。5.1.4.2通电寿命试验
通常，寿命试验是在温度受控的烘箱或有热流的箱内加上负载进行的。通常，试验应在引起绕组出现最高温升的环境温度下进行，以达到绝缘等级的最高温度或在特定设计规定的最高环境温度下进行。对产品施加额定工作电压和负载；为了保证试验合宜地进行，对大的产品，应背对背地施加负载。为了模拟实际工作情况，在试验期间，可以规定特定条件，例如，在绕组之间可以施加极化电压。
通常，功耗很低的元件（0.8W以下的元件）不进行寿命试验。实例：在高可靠应用中的变压器寿命试验按下列程序进行：a.一周五个寿命循环，至少十二周（2016h）。通电20h，断电4h，共四个循环。第五个循环通电68h，断电4h。通电期间，在最高工作温度情况下，施加全功率。在断电期间，拆去电源，使温度下降到室温。
b.每五个循环后将上述试验中断，将样品按下列顺序经受环境试验：振动：10~55Hz;7min；
低温：-55℃2h；
潮湿试验：48h。
为了暴露设计和制造缺陷，全部试验顺序应使试验样本承受电、热和环境应力的综合作5.1.5.可靠性试验
为了确定在置信度为90%时，每千小时的失效率为0.01%，要求2.3×10元件小时无-7-
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失效。这就相当投入2300只样品，经受10000h的试验，假设失效率不变，就是说2300只样品经受10000h的试验，相当于230只样品经受100000h的试验，或者使23000只样品经受1000h的试验。但是，元件的概率寿命差异很大。在一些应用中，例如，海底电缆系统，元件预计连续工作二十年或更长的时间，相反，类似的元件用于导弹中，预计工作的时间可能不到50h（包括试验和检查时间）。由此可见，长寿命可能不是强制性的，但是，高可靠是强制性的。总而言之，即使验证适中的可靠性，其试验所付出的代价也是相当大的。5.1.6失效分析
在任何高可靠性计划中的所有失效均应仔细解剖检查。正式的失效分析和报告应包括详细内容和正确的信息，至少包括以下内容：失效模式。例如：绕组开路。
b失效原因。例如焊接。
失效责任。例如：粗劣的加工质量。c.
d.推荐的纠正措施。例如：改进工艺。在上述实例中对焊接特定连接的专门培训是推荐的纠正措施的一部分，或改变连接方法，或两种方法兼用。
大量的信息可以通过实现高可靠性计划中发生的失效加以积累。例如，可以利用可能的失效模式和失效机理对特定设计和结构为固有的这一特点来获得数据。这种分析能够揭露设计缺陷、粗劣的加工质量、检验的不足以及制造中控制和试验程序的一般不足之处。这些弱点在鉴定试验中可能没有暴露出来，但是可在批验收和寿命试验中暴露出来。纠正措施的责任应由设计、制造和质量保证部门共同分担。为了防止同样的失效再现，应迅速采取纠正措施。5.2质量保证程序
本章规定了保证制造的产品符合制造文件并满足控制规范和高可靠性计划中要求的较高质量标准的质量保证程序。
5.2.1总则
制造厂应维持质量保证方案，该方案应具备检验程序。只要可能，这些检验程序应符合国家标准、国家军用标准，或任何其他规范中一般可接受的程序。这些程序应在检验方法、材料和产品验收和拒收的依据以及不合格的处理和检验文件中详细地规定。应明确规定不适合预定应用的材料和产品拒收的原因。制造厂应保留该程序的记录以供用户检查。在质量保证措施中，应明确规定人员的作用和职权。在质量保证方案中，检验程序应包括三个基本方面：买进原材料和零件（见5.2.2）、检验设备和装置（见5.2.3）以及所制造的产品（见5.2.4）。以上三种检验内容应按5.2.5的规定编制文件。
5.2.2进料检验
元件制造厂采购的全部材料和零件应使用号码打上标记，根据这种号码可以查找采购订单。在使用这些材料制造产品以前，应对照这些材料的各个规范严格地进行检验。所有不符合规范要求的材料应予以拒收。
5.2.3检验设备和装置
所有检验设备和装置，包括校准用的设备均应加以标志以供识别。其精度必须在设计允差之内，每一项目均应校准，并注明下次按预定计划校准的日期，以保证连续维持设计精度。校准记录应详细说明校准程序、通行日期、特性、观察到的故障或缺陷数、每次校准所进行-8
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的调节和修理的性质以及下次校准安排的日期，还应包括为付诸于使用而对所校准设备放行的人员姓名。每一设备的校准记录对三年内的审查是有效的。用于控制机械要求一致性的生产工具和夹具的适合性应在生产以前确定并在规定的时间间隔内做进一步检查。
5.2.4产品检验
在生产期间，最好能在工艺流程检验中来检查制造质量、工艺和方法，因此推荐这种方案作为经常性的检验。为了考核所有的处理、工艺，应进行检验，并推荐使用检验一览表。这种一览表的实例如下：
绕圈绕组
线的张力，
间距；
线的排列；
交送；
端空余量；
适合的绝缘；
引线固定、脱落、应力消除和连接；外形尺寸；
存在的杂质或污物；
拆开检验的周期。
叠片的紧固；
模入物的位置；
紧固装置；
磁心的调整；
登片的垂直度：
空气间隙；（有要求时）。
对引出端的连接
使用的待定连接工艺；
所有电气和机械引出端的连接状态；导体的间隔：
不存在污物、松动或杂质粉粒。d.
装外亮
a.定位和配置；
线圈、外壳和金属构件的紧固。b.
遵循的检验：
（1）规定的程序；
（2）规定的温度、压力和真空度；（3）规定的时间周期；bzxZ.net
（4）合成物的数量。
规定材料的使用；
在贮存寿命期内的材料。
符合密封方法；
气密密封试验；
无裂缝、气泡和孔隙；
清洁处理、修整和标志
符合规定的程序和图纸
规定的试验装置；
在规定范围内的所有测试；
合格的试验设备；
被认可的试验设备的校准。
贮存和装运
良好的保管方法；
符合规定览存和装运程序。
采用规定的程序；
包括所有零件和附件；
适合的包装材料；
d.特有的识别标记。
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所记录的在生产期间或最终组装以后的不合格情况应呈交给质量管理部门，该部门召集设计、制造和质量检验三方面的代表来确定是否将不合格的产品剔除、返工或接收。书面记录应保存三年。
此外，对于最后试验结果失效的完全组装好的产品应进行失效分析，以便鉴别异常状态。根据失效调查的结果，制订出用户赞同的纠正措施，以防止重新出现这种失效。对所有不合格的产品应予以清出，并将其记录下来。5.2.5检验记录
应将所有的检验结果记录下来，对于审查而言，这些记录至少在三年内是有效的，这些记录至少包括以下内容：
a.经检验的材料、物品或工艺的识别标志；b.所提交并经检验的材料、零件或组件的数量及对这些物品的处理；c.在检验中，按照变量检验判别结果时，则应记录仪表读数；按照计数检验判别结果时，则应记录所发现的缺陷类别；
d。接收或拒收；材料、零件或组件的批或批量的处理；e。检验日期；
f.检验者标志。
5.2.6控制规范
控制规范是控制采购元件的正式文件。此文件明确规定了产品的基本技术要求和确定产品是否满足要求的程序，此文件还包括包装、标志内容及一般说明。10
5.2.6.1通用规范和具体规范
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当技术要求对不同型式或规格的产品为通用时，可以制订该门类产品的通用规范，通用规范包括该门类产品通用的全部技术要求。然后，依据通用规范编制每一分门类产品的具体规范，这两种规范组成总要求。
通常，这些规范是由用户提出的。在开始制造以前，设计和制造部门应确认那些要求，而且要很好地理解规范中制造控制要求。5.2.6.2规范的结构
本标准推荐的规范结构概要如下：a.第1章范围；
b.第2章
引用文件；
要求；
第3章
d.第4章
质量保证规定；
第5章交货准备；
f.第6章说明事项。
编制这些章节的说明如下：
5.2.6.2.1范围（第1章）
范围是对有关产品及其应用的简要叙述。例如：本规范规定了导弹中电子设备用密封式矩形波输入变压器的详细要求。
5.2.6.2.2引用文件（第2章）
这一章仅列出与第3、4和第5章有关而且在控制规范发布时为现行有效的标准和规范。5.2.6.2.3要求（第3章）
这一章规定了控制元件设计、性能和可靠性的所有要求和说明以及接收及拒收的判据。一些要求的分类如下：
a。外观检查
外观检查应规定低于标准加工质量的拒收判据。此外，还应包括图样和加工质量优劣的描b.鉴定要求
在开始生产以前，鉴定方案（在控制规范第4章简要作了说明）的试验结果应得到批准。鉴定试验必须预先安排，以避免耽误生产。c.电气要求
所有电气要求应对电压、电流、电源和负载阻抗以及测试精度等加以详细规定。适用时，应规定试验后（即温度循环后）允许的性能变化。d.机械要求
应规定独特的机械性能（即外壳、安装细则、尺寸、引出端、表面涂层等）。如果内部的具体结构（即导线的最小规格、材料、引线、绝缘和布线形式等）对性能和可靠性来说是重要的，也应对此作出规定。
e.环境要求
应规定模拟异常环境要求，这些异常环境是元件在实际工作时预期会遇到的环境。f.标志
标志（即名牌、标签等）应明确规定有关位置、内容、特性等。还应规定标志的耐久要求。-11-
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