電子產(chǎn)品的可靠性評價,是對電子產(chǎn)品根據(jù)其可靠性模型、結(jié)構(gòu)、材料、工作環(huán)境等信息定量估計其組成單元及系統(tǒng)的可靠性水平,是對電子產(chǎn)品可靠性評估的有效工具。目前,可用于電子產(chǎn)品可靠性評價的方法有很多種,包括應(yīng)力分析法、元器件計數(shù)法、專家評分法、相似產(chǎn)品法、馬爾科夫法、故障物理法、性能參數(shù)法、圖解法、有源組件法、上下限法、蒙特卡羅法、故障樹法等。在對工程實踐中常用的電子產(chǎn)品(硬件)的可靠性評價方法分類后,主要將可靠性評價方法分為兩類——基于故障率經(jīng)驗?zāi)P偷姆椒ǎ煽啃栽u價手冊或標(biāo)準(zhǔn)的采用的方法,因此也成為基于手冊的方法)和基于故障物理模型的方法。但在工程界至今仍然沒有形成關(guān)于電子產(chǎn)品可靠性評價的統(tǒng)一的方法論。
基于故障率經(jīng)驗?zāi)P偷目煽啃栽u價方法主要是指基于MIL-HDBK-217F手冊的評價方法,主要有:PRISM,RIAC-HDBK-217 PlusTM,Telcordia SR-332,CNET RDF2000(IEC-TR-62380(2004)),Simens SN 29500-1999,IEEE Gold book Std 493TM-2007,GJB/Z 299C-2006,GJB/Z 108A-2006,F(xiàn)IDES Guide 2009。主要基于失效概率統(tǒng)計的方法進行失效率計算?;痉椒ㄊ窃诟鞣N基礎(chǔ)失效率的基礎(chǔ)上,利用環(huán)境、制程、工作應(yīng)力相關(guān)的多種修正因子,對基礎(chǔ)失效率進行修正,并得到最終的元器件失效率,在此基礎(chǔ)上,再利用系統(tǒng)參數(shù)修正得到設(shè)備或系統(tǒng)的失效率(若有)。
基于故障物理(Physics of Failure)模型的方法是指根據(jù)電子產(chǎn)品的應(yīng)用環(huán)境和設(shè)計、工藝等信息,構(gòu)建應(yīng)力-損傷模型?;诖四P蛯﹄娮赢a(chǎn)品進行可靠性評價。目前,常用的基于PoF模型的評價方法主要應(yīng)用在元器件和電路板級。因為PoF方法不能對整個系統(tǒng)構(gòu)建故障機理的物理模型,實施難度較大,所以不能作為唯一的方法來使用。所以,至今沒有完全基于失效物理模型的可靠性評價方法和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),主要以探索與建議為主。目前設(shè)計到PoF方法的標(biāo)準(zhǔn)有:IEEE1413.1,IEEE1413-2010。給出了可靠性評價建議的輸入對象和因素。IEEE1413.1中對各類可靠性評價方法有概括性的介紹,并且對各類方法進行對比后,認為基于應(yīng)力損傷和失效物理的可靠性評價方法更符合IEEE1413對可靠性評價的建議,但并未給出具體、詳細的計算方法和模型。
值得一提的是,很多方法在嘗試將基于故障率經(jīng)驗?zāi)P秃凸收衔锢砟P偷姆椒ㄟM行結(jié)合使用,目前主要的做法是基于故障物理模型計算環(huán)境影響參數(shù),并代入整體故障率經(jīng)驗?zāi)P瓦M行修正,比起傳統(tǒng)的按照經(jīng)驗對修正參數(shù)進行賦值,這種方法考慮了環(huán)境因素,對修正參數(shù)的取值更加合理。
在這些方法中,應(yīng)用最合理、考慮故障物理因素最全面的是FIDES Guide 2009。FIDES評價方法考慮了目前電子產(chǎn)品的主要影響應(yīng)力類型和失效模式,將器件/系統(tǒng)的工作環(huán)境剖面量化,明確了溫度、溫循、機械、濕度等幾方面應(yīng)力的施加條件,代入失效模式對應(yīng)的典型失效物理模型,計算修正因子,用于對器件失效率的修正。與傳統(tǒng)的217、299C和RDF2000等相比,此種修正方式更接近于器件/系統(tǒng)的真實工作環(huán)境和失效過程,對電子產(chǎn)品的可靠性評價更有指導(dǎo)意義。
但總體上,F(xiàn)IDES方法認為:雖然微觀上來看,失效機理不能嚴(yán)格滿足“恒定失效率”,但對于許多離散的失效機理,隨著累積和時間的推移,在所考慮的一段時間范圍內(nèi)可以認為失效率是恒定的。即使在單板上,元件的大量和多樣性的積累也使得故障率接近一個常數(shù)。在同一系統(tǒng)中的設(shè)備之間的壽命差異往往會使系統(tǒng)級的失效率為常數(shù)。對于系統(tǒng)可靠性的評估,利用恒定的故障率仍然是最推薦的方法。因此FIDES 2009等依然是基于217的失效率計算方法,即在器件基礎(chǔ)失效率的條件下進行修正得到可靠性評價結(jié)果。
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原文標(biāo)題:【融融元器件】電子產(chǎn)品可靠性評價方法簡介
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