一种鱼雷DC/DC电源模块质量比测模型及方法

郭如鹏; 宋婉潇; 朱天鹏; 朱俊琦; 杨冰

doi:10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0028

一种鱼雷DC/DC电源模块质量比测模型及方法

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2023-0028

1.
中国船舶集团有限公司第705研究所, 陕西西安, 710077
2.
西安西谷微电子有限责任公司, 陕西西安, 710077

详细信息

作者简介:
郭如鹏(1976-) ，男，高级工程师，主要研究方向为工程质量技术研究及管理

中图分类号: TJ630.32
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出版历程
- 收稿日期: 2023-03-17
- 修回日期: 2023-07-09
- 录用日期: 2023-08-17
- 网络出版日期: 2023-11-17

Quality Comparison Model and Method of DC/DC Power Modules for Torpedoes

1.
The 705 Research Institute, China State Shipbuilding Corporation Limited, Xi’an 710077, China
2.
Xi’an Xigu Microelectronics Corporation Limited, Xi’an 710077, China

摘要

摘要: 为了能够有效识别和甄选出可供鱼雷使用的性能优良、质量可靠的DC/DC电源模块, 提出了一种鱼雷DC/DC电源模块质量比测模型, 该模型的建立以DC/DC电源模块工作原理和失效模式以及鱼雷使用中出现的故障为切入点, 从性能与功能、结构与形成、设计开发过程、质量保证能力等多个维度总结和分析了对鱼雷DC/DC电源模块质量有相对重要影响的关注点, 进而提炼出相关要素构建了鱼雷DC/DC电源模块质量比测通用模型。在此基础上重点对性能与功能、结构与形成等方面的比测方法进行了研究, 同时, 根据比测模型和鱼雷产品应用场景, 对比测结果的判定提出依据和方法。质量比测模型、比测方法及相关判据的研究, 为鱼雷产品选用DC/DC电源模块提供了系统解决方案, 同时也为鱼雷电路可靠性分析和保障提供了理论支撑。
- 鱼雷 /
- DC/DC电源模块 /
- 失效模式 /
- 质量比测模型 /
- 比测方法
Abstract: In order to effectively identify and select DC/DC power modules with great performance and reliable quality available for torpedoes, a quality comparison model of the DC/DC power module for torpedoes was proposed. The model was based on the working principle and failure mode of the DC/DC power module, with the faults during torpedo operation as the starting point. This paper summarized and analyzed the concerns that have an important influence on the quality of the DC/DC power module for torpedoes from the aspects of performance and function, structure and formation, design and development process, and quality assurance. Then, the related factors were extracted, and a general model of quality comparison of the DC/DC power module for torpedoes was constructed. On this basis, the comparison methods for performance and function, as well as structure and formation were studied. At the same time, the basis and method for the comparison results were put forward according to the comparison model and the application scenario of torpedo products. The research on quality comparison model, comparison method, and the basis of comparison results provides a system solution for selecting DC/DC power modules for torpedo products and provides support for the reliability analysis and guarantee of torpedo circuit.
- torpedo /
- DC/DC power module /
- failure mode /
- quality comparison model /
- comparison method

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图 1 DC/DC电源模块构成及原理图

Figure 1. Structure and principle of DC/DC power module

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图 2 鱼雷DC/DC电源模块质量比测模型

Figure 2. Quality comparison model of DC/DC power module for torpedoes

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图 3 镀层异常

Figure 3. Abnormal coating

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图 4 锡须生长

Figure 4. Growth of tin

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图 5 键合点布局不合理

Figure 5. Unreasonable layout of bonding points

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图 6 引线形貌异常

Figure 6. Abnormal lead shape

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图 7 两层电极结构异常

Figure 7. Abnormal structure of two-layer electrode

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图 8 外电极与芯组之间存在的缝隙

Figure 8. A gap between external electrode and chipset

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图 9 电容焊点处扇形裂纹

Figure 9. Fan-shape crack at capacitor solder joint

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图 10 电容焊料层出现不润湿情况

Figure 10. Non-wetting of capacitor solder layer

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图 11 内键合点与键合区存在的虚接现象

Figure 11. Virtual connection between internal bonding point and bonding area

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图 12 芯片与基板之间存在的虚接现象

Figure 12. Virtual connection between chip and substrate

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表 1 DC/DC电源模块主要失效模式与机理

Table 1. Main failure mode and mechanism of DC/DC power module

失效模式	失效部位	失效机理
电学参数漂移	分立器件	参数漂移
	IC
	片式电阻、电容
开路	分立器件、IC	焊料层疲劳
		有机胶层老化
		器件老化降级
	键合引线	键合引线腐蚀
	键合引线	键合引线颈部断裂
短路	分立器件、IC	器件短路
	焊／粘料短路	焊料中锡离子迁移
	焊／粘料短路	导电胶中银离子迁移
	键合引线短路	键合引线与芯片短路
	键合引线短路	引线之间相碰

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表 2 鱼雷产品关注的DC/DC电源模块功能性能电参数

Table 2. Function, performance and electrical parameters of DC/DC power module for torpedo products

静态参数	动态参数
输出电压V_O	启动延时T_TR
输出电流I_O	输入电压跃变时输出响应V_VOR
电压调整率S_V	输入电压跃变时恢复时间T_VOR
电流调整率S_I	负载跃变时输出响应V_LOR
输入电流I_I	负载跃变时恢复时间T_LOR
效率η	—
输出纹波电压V_RIP	—

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表 3 鱼雷DC/DC电源模块质量比测模型各层级指标权重

Table 3. Weight of indicators at each level of quality comparison model of DC/DC power module for torpedoes

1级指标		2级指标		3级指标
指标名称	指标权重	指标名称	指标权重	指标名称	指标权重
性能与功能	0.3318	外部特征	0.3158	结构尺寸	0.5491
		外部特征	0.3158	质量	0.4509
		特殊环境适应	0.2631	高温	0.3818
		特殊环境适应	0.2631	振动	0.6182
		基本功能性能参数	0.4211	V_O	0.0573
				I_O	0.0692
				S_V	0.0705
				S_I	0.0471
				I_I	0.0621
				η	0.0967
				V_RIP	0.0782
				T_TR	0.0804
				V_VOR	0.1086
				T_VOR	0.0992
				V_LOR	0.1104
				T_LOR	0.1203
结构与形成	0.3152	元器件和材料	0.2868	元器件选用	0.4232
				材料检查	0.3396
				封装管壳和引脚材料镀层检查	0.2372
		结构与布局	0.2757	元件布局符合性	0.1391
				焊点布局合理性	0.1806
				电极结构符合性	0.2429
				内部焊接质量	0.4374
		生产工艺	0.4375	键合强度	0.1638
				密封工艺	0.2972
				粘接工艺	0.5390
设计开发过程考察	0.1854	—		—
质量保证能力考察	0.1676	—		—

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表 4 评级建立

Table 4. Establishment of evaluation grade

评分	评级
(85~100]	优秀
(70~85]	良好
[60~70]	中等
[0~60)	差

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参考文献(12)

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