Андрей Мацак, Валерий Грузиненко, Николай Сергеев

О повышении качества и надежности изделий пьезоэлектроники

Наряду с высокими потребительскими свойствами изделий пьезоэлектроники, уровнем электрических параметров и функциональными возможностями, миниатюрностью и стабильностью важное значение имеют системы обеспечения качества и надежности поставляемой продукции, принятые на предприятии.

Практика контроля качества и надежности пьезоэлектронной продукции, сложившаяся в последние годы, не обеспечивает требования разработчиков радиоэлектронной аппаратуры. На российском рынке появилось большое количество дешевых резонаторов, генераторов и фильтров, которые относятся к наиболее низкой категории качества — так называемым «коммерческим» изделиям. Их дешевизна обеспечивается за счет использования упрощенных технологий, низкосортных конструкционных и технологических материалов и корпусов, отсутствием входного и пооперационного контроля. Такие изделия могут применяться в простейшей продукции: дешевых игрушках, сувенирах, устройствах разового или кратковременного использования. Анализ этих изделий показывает, что в большинстве своем они негерметичны, изготовлены с серьезными отклонениями от общепринятых технологий и не могут выполнять функции стабилизации или селекции частоты. Количество брака в предоставленных для анализа изделиях составляло от 20 % до 80 %. В основном это изделия импортного производства.

Изделия «индустриального» назначения стоят в 2–3 раза дороже. Они изготавливаются с контролем на определяющих технологических операциях и поставляются после 100 % контроля ОТК на соответствие параметрам, указанным в технических условиях. Эта система обеспечивает поставку изделий, при которой брак не превышает 0,01 %.

Изделия «военного» и особенно «космического» назначения изготовляются со 100 % контролем основных конструкционных и технологических материалов и комплектующих, с большим количеством контролируемых параметров и характеристик, регулярным проведением периодических испытаний на больших выборках. Надежность таких изделий значительно выше. Активно возрождаемая в настоящее время сертификация систем обеспечения качества способствует повышению не только эксплуатационной надежности, но и технического уровня изделий пьезотехники. Ряд основополагающих документов, позволяющих создать на предприятиях пьезотехники современную систему обеспечения качества и повысить технический уровень выпускаемой продукции, разработан и внедряется 22 УНИ МО РФ и «Электронстандартом». Однако предусмотренные программами средства на предприятия не поступают, работы проводятся за счет использования собственных ограниченных средств. Такая ситуация, естественно, сдерживает темпы внедрения современной системы управления качеством выпускаемой продукции, наиболее сложной в технологическом и конструктивном отношениях. Отсутствие гарантируемого спроса приводит к недопустимому нарушению ритмичности производства, вызывающему снижение качества и приводящему к увеличению себестоимости продукции, усложняет отладку технологических процессов и создание запаса технологических материалов и веществ. При этом возникают не только научно-технические проблемы, но и кадровые, социальные. В этих условиях система управления качеством должна быть достаточно гибкой и мобильной, учитывающей вопросы организации и управления производством, повышающей эффективность работы в условиях быстрой смены номенклатуры, усложнения изделий и технологических процессов. Разработанная на нашем предприятии система управления качеством ставит своей основной целью создание продукции высокого качества при минимуме затрат. Сочетание высококвалифицированных научных, инженерных и рабочих кадров с современной производственной базой позволяет предприятию решать постоянно усложняющиеся задачи оперативной разработки и организации производства высококачественных пьезоэлектрических материалов, резонаторов, микрогенераторов и фильтров высокого технического уровня.

Необходимым звеном в системе обеспечения качества является наличие современной испытательной и контрольно-измерительной базы. На нашем предприятии имеется испытательный центр, обладающий российским свидетельством об аттестации, всем необходимым испытательным оборудованием и большим парком контрольно-измерительной аппаратуры, включающим высокостабильные эталоны частоты. Имеющееся у нас оборудование позволяет проводить оценку резонаторов, генераторов, фильтров на соответствие требованиям современных стандартов «Климат 7» при механических и климатических воздействиях на изделия. Парк контрольно-измерительного оборудования и приборов позволяет оценивать любые конструкции изделий на объемных акустических волнах на соответствие требованиям технических условий и дополнительным требованиям потребителей.

Наше предприятие проводит испытания собственной продукции и выполняет заказы на проведение испытаний аналогичной продукции других предприятий пьезоэлектроники, а также коммерческих фирм, занимающихся реализацией изделий пьезоэлектроники отечественного и зарубежного производства. ОАО «Пьезо» обладает уникальными приборами и оборудованием для оценки качества кристаллических элементов (точность ориентации, качество обработки поверхности и др.). Это позволяет обеспечивать высокое качество продукции и оказывать помощь в обеспечении качества другим предприятиям пьезоэлектроники.

В зависимости от назначения (коммерческое, индустриальное, военное, космическое) устанавливаются требования к допускам на параметры и технологические процессы при изготовлении изделий пьезотехники, а также требования к производству при оценке системы качества и лицензировании. Естественно, что более высокие требования, предъявляемые к изделиям военного и космического назначения, приводят к существенному увеличению объема испытаний и контроля параметров, что, в свою очередь, увеличивает стоимость изделий.

Поэтому очень важно сотрудничество между потребителем (разработчиком РЭА) и экспертом в области качества пьезоэлектронной продукции с целью оптимизации требований к изделиям: обеспечения их достаточности и реалистичности, исключения избыточных требований к поставщику. Нашим экспертам хорошо известна продукция ведущих пьезоэлектронных фирм мира, качество этой продукции, их способность удовлетворить требования потребителя по затратам, техническим характеристикам, количеству, времени поставки и т. д.

При оценке качества на предприятиях пьезоэлектроники России применяются требования, принятые в международных стандартах серии ИСО 9000 и в комплексе новых стандартов России «Климат 7», в который входят ГОСТ РВ 20.57.412-97 (требования к системе качества и производств). Понятно, что наиболее высоким уровнем эффективности систем качества обладают предприятия, прошедшие лицензирование своей системы контроля и обеспечения качества продукции военного и космического назначения. Предприятия группы «Пьезо» получили лицензии на три года, разрешающие осуществлять разработку пьезоэлектрических приборов (пьезоэлектрические резонаторы, генераторы и фильтры), их производство и поставку.

В настоящее время ряд изделий группы предприятий «Пьезо» включены в очередную редакцию перечня МОП 44001.10-2000 «Приборы пьезоэлектрические и фильтры электромеханические».

Большинство потребителей пьезоэлектронных приборов предпочитают получать резонаторы, фильтры и генераторы коммерческого и индустриального назначения от предприятий с сертифицированной системой качества, поскольку на них проведена оценка технического состояния оборудования и других средств оснащения, аттестация производственного персонала, испытательного оборудования, технологических процессов, контрольно-измерительной техники. Это особенно важно в современных условиях, когда предприятием ведется нерегулярное и мелкосерийное производство.

Группа предприятий «Пьезо» ежегодно обеспечивает поставки продукции индустриального назначения более чем 150 российским и зарубежным предприятиям. Пьезоэлектрические резонаторы, генераторы и фильтры, выпускаемые группой предприятий «Пьезо», выполнены на высоком техническим уровне и по ряду электрических параметров и характеристик, а также условиям эксплуатации превосходят аналогичные изделия ведущих зарубежных фирм. По температурной стабильности частоты, величине динамического сопротивления, добротности и другим параметрам кварцевые резонаторы типа РК-374, РК-435, РК-451 и др. выше требований, предъявляемых международными и национальными стандартами, а также спецификациями других фирм. Следует особо отметить, что ширина полосы пропускания фильтров, диапазон перестройки генераторов, выпускаемых нашими предприятиями, не имеют аналогов в зарубежных фирмах. Наряду с повышением производительности и точности технологического и испытательного оборудования ведутся работы по модернизации контрольной и измерительной техники, используемой в различных технологических операциях и выходном контроле качества продукции.

При изготовлении пьезоэлектрических изделий используется более 100 различных материалов и веществ, в зависимости от типа изделия выполняются от 100 до 500 технологических операций, применяется большое количество различных видов оборудования и специальной оснастки. Обеспечение заданных при проектировании и производстве изделий требований к свойствам используемых материалов, комплектующих деталей, условиям и режимам работы оборудования, точностным характеристикам контрольно-измерительных и испытательных средств измерений определяют качество и надежность поставляемых изделий. Важное значение имеет систематический анализ результатов контроля качества выпускаемой продукции и сведения об их эксплуатационной надежности. На протяжении последних пяти лет уровень рекламаций не превышает 0,002 %, что подтверждает эффективность действующей на предприятии системы качества.

На ОАО «Пьезо» наряду с техническими условиями, конструкторской и технологической документацией разработаны и действуют более 40 стандартов предприятия. В прошедшем году ОАО «Пьезо» в соответствии с требованиями МС ИСО серии 9000, ГОСТов «Климат 7» переработано около 20 стандартов предприятия, среди которых «Порядок проведения анализа дефектных изделий», «Внутренние проверки качества», «Анализ контракта» и др.

Стандарты предприятия предусматривают строгое соблюдение технологических процессов, метрологическое обеспечение, систематический анализ причин ненадежности пьезоэлектрических резонаторов, генераторов и фильтров, анализ всех видов отказов и повреждений. С этой целью проводятся статистические исследования эксплуатационной надежности. Это позволяет выяснить качество функционирования наших изделий в конкретной аппаратуре, определить пределы их работоспособности в конкретных условиях, выявить критичные режимы (например, допустимые уровни возбуждения резонаторов, внешние воздействия). Проведение подобных исследований позволяет определить резервы качества наших изделий, их недостатки, условия поставок изделий повышенного качества, направления работ по созданию новых типов изделий.

Повышение качества и надежности изделий пьезоэлектроники требует проведения систематической работы, для чего необходимы дополнительные значительные капиталовложения. В то же время за последние 10 лет предприятие не получало никаких средств для реализации указанных задач, что в большей степени затрудняет дальнейшее повышение технического уровня наших изделий, повышение их качества и надежности.

Литература

Андрей Мацак,
Валерий Грузиненко,
Николай Сергеев
(095) 963-2663

Статьи по: ARM PIC AVR MSP430, DSP, RF компоненты, Преобразование и коммутация речевых сигналов, Аналоговая техника, ADC, DAC, PLD, FPGA, MOSFET, IGBT, Дискретные полупрoводниковые приборы. Sensor, Проектирование и технология, LCD, LCM, LED. Оптоэлектроника и ВОЛС, Дистрибуция электронных компонентов, Оборудование и измерительная техника, Пассивные элементы и коммутационные устройства, Системы идентификации и защиты информации, Корпуса, Печатные платы