融硅思创|电子雷管质量管理及品质追求

一、电子雷管发展现状

2022年10月工业和信息化部安全生产司发布了《关于进一步做好数码电子雷管推广应用工作的通知》,电子雷管需求量爆发式增长。然而,当前电子雷管产品质量水平参差不齐,现场盲炮、早爆等问题频现,严重威胁生产和作业人员的生命财产安全。尽管国家有关管理部门制定了严格的本质安全要求,但由于电子雷管的研发、生产、使用涉及供应链条长、元器件生产经营分散、产业信息化程度低等鲜明特点,产品质量控制面临更大的挑战。

 

二、 质量提升的研究方向

控制模块作为电子雷管的核心部件,对成品雷管的质量起着至关重要的影响。为了提升电子雷管的安全性、稳定性和可靠性,我们需要对控制模块的研发质量、生产质量和应用质量进行全面管控。在这方面,技术迭代、工艺创新、供应链协同、大数据应用和产业生态共建已成为当前重要的研究方向。

 

 三、芯片设计与电子模块制造是电子雷管质量的基础与保证

满足现有爆破作业场景基本功能研发、支持稳定性、可靠性研发是对电子雷管芯片的基本要求。但伴随芯片大规模应用、适应更复杂更恶劣的现场环境、具备智能化功能扩展等需求将对芯片提出更高要求,支持高可靠性、高稳定性、高安全性研发,拥有丰富的边缘计算能力的超工业级和车规级芯片是未来主流方向。

(1)制造工艺奠定芯片产品迭代基础

芯片设计、研发和制造质量的基础重点在于晶圆厂的选择。理想的晶圆厂应具备深厚的数字产品及Power Discrete产品研发经验,以及优异的生产工艺和定制化IP开发能力;应具备以8寸晶圆和12寸晶圆为主流的量产工艺,保证出片率高、工艺稳定且产品一致性强。

(2)高集成化和高可靠性设计决定芯片质量水平

双能量电路系统架构是当下电子雷管领域国际安全系数最高的设计。

  • 高集成能够有效提升芯片的防护等级,减少外界ESD、EMC损伤

  • 安全裕度能够有效提升模块对火工品药剂的包容性和点火可靠性

  • 电磁兼容防护、振动防护及通讯抗干扰防护,能够有效提升模块稳定性、安全性和可靠性

     

四、供应链生态协同,推动质量共建

(1)供应链联合研发构建合作生态

整合芯片研发、器件定制和模块生产全供应流程,构筑高效一致的生产制造联合体,展开多维度管理与协作,共求发展,提升供应效率和质量。

  • 共同开发定制化物料,共同研究创新产品

  • 组织行业标准规范培训,增强供应商行业意识,促进物料品质改进

(2)器件共研与标准共建提升产品品质

每颗器件都是成就电子雷管模块质量的重要因素。应针对应用场景需求严格筛选器件供应商,协同推动定制化研发;应追求军品级品质,与供应商共同制定检测标准,携手提升品控能力。

(3)通过保供促进供应链上下游健康发展

对供应链开展的稳定性、韧性和安全性管理,组织建立关键元器件的专属供应模式,保障芯片、电容、PCB、TVS等关键器件的大规模、高质量交付能力。

 

五、电子雷管模块生产管理和质量管控

每一发产品的质量都必须与一亿发产品保持高度一致,这是电子雷管交付质量一致性、稳定性和可靠性的严格要求。只有通过精细化的控制和科学的管理,才能确保每一发产品都达到高品质标准。

(1)引进国际先进的生产管理与质量管控方法

  • 采用APQP和PFMEA工具预防生产过程失效

  • 实行TQM方法开展全员参与的多层次管理,持续改进产品质量

  • 利用SIX SIGMA和SPC技术进行统计过程控制和产品质量管控

(2)原材料质量控制决定生产质量

  • 依据器件种类,结合用途和指标建立差异化测试大纲与工艺判断模型

  • 将模块技术要求与原材料技术指标结合,建立元器件质量和可靠性的评价数据模型

  • 采用工艺能力评价CPK方法预判元器件PPM级良品率,判断物料制造高质量和高可靠性的产品潜力

(3)生产制造过程的质量控制决定着产品的交付质量

模块生产过程涉及到60多个控制节点、300余项过程控制技术要求,200余项功能及电性能指标评估。任何一个节点的失效都有可能导致整批产品性能不达标,甚至造成组装的成品雷管存在拒爆风险。

(4)大数据检测平台为生产监控及问题分析改善提供数据支撑

  • 生产信息化:自动采集、存储、汇总和分析生产控制的实时数据,实时预警

  • 控制智能化:围绕数据建模分析、整合,将生产状态波动、产品不良率变化、设备参数的稳定性控制在可靠范围内,同时对质量风险监测和预警

  • 运用DOE方法对产品质量和工艺参数进行量化分析和优化,打造PPM级产品交付质量

六、数据链生态建设促进电子雷管模块及雷管的产品质量提升

(1)数据链助力产品质量共建

以芯片为基础、以雷管生产为核心,以管厂为中心整合全产业数据链,构建大数据平台及质量管理平台。再以数据为基础,建立全产业链正向质量管理机制,促进电子雷管品质的科学化智能化管理。

(2)数据链构筑追溯体系促进质量改善与技术迭代

  • 运用数据链追溯属性,实现电子雷管生产使用全生命周期可追溯,快速定位故障原因

  • 依托大数据分析,快速制定质量改进措施,推动产品迭代与技术创新,带动整体产业链进步

七、产业链生态共建促进民爆产业高质量发展

随着当下电子雷管的大规模应用,只有通过产业链生态共建,从芯片设计、晶圆工艺选择、模块设计、产品化研发与验证、生产质量检测与管理等全生命周期实施追溯与管理,才能全方位提升电子雷管的安全性、稳定性、可靠性,促进民爆行业高质量和可持续发展。