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元器件失效率如何量化

嘉峪检测网        2024-06-07 19:26

谈“量化”的原因:感觉可靠性工程师最关注元器件失效率量化数据。参加一个可靠性活动,几期下来上百个问题,把问题简要分类,发现“量化”是最关注的问题,最直接的是某类器件的失效率数据。还有一个前同事参与一个复杂设备的可靠性活动,就是提供量化数据, 不知为什么,特别是后面效果如何?这里说说自己对元器件失效率“量化”的一点认识。

    

 可靠性指标:对可靠性参数明确要求的量值,失效率没有描述失效的实质内容:失效模式和失效机理。一般通过四个方面来表征硬件的可靠性:

1、初始性能及其随时间的变化量,即产品性能特性的稳定性描述——参数寿命特征。

观察变化量是否在允许的变化范围内,并有必要为用户提供产品主要性能参数的变化曲线。

2、环境适应能力:即产品的环境适应性。一个元器件产品首先应能适应预期的微环境。

3、失效率及寿命(数字)规定功能、规定条件下和规定时间内发生失效的概率,不能离开前提条件而孤立的讲失效率等级。

4、失效模式、机理及其分布,失效模式相当于病症,失效机理则相当于病理。

    

再谈量化的时候,实际就更具体了,现代可靠性水平下的元器件可靠性的“量化”评价实际是一个系统信息的综合判断,不是靠最后的鉴定实验来给出。从业界实践看,现代高水平的可靠性水平评价包含的主要方面:

1、可靠性风险识别及可靠性设计、分析结果;

2、结合不同风险的可靠性验证结果(可能包含寿命实验、强化实验及常规的认证实验)

3、影响可靠性结果的关键参数一致性信息。

结合三个大的方面的信息,综合判断产品是否能够满足设计目标,甚至超越目标。

从上面简述可以看出,要有信心的给出元器件的失效率数据,需要采集较多信息。如果能够用这些数据,表示整个系统比较完整,如军方的元器件数据,从设计、验证到生产线的受控比较完备。而消费端的器件信息,厂家完全给用户或者一次性给用户基本不可能,与使用方和供方的合作关系有关。同时,发展变化较快,总是有一个成熟阶段。对可靠性设计工程师,怎样来认识元器件的失效率数据并应用呢?简要说一下:最最重要的是“相对论”,而不是拿到个绝对数据就万事大吉。

失效率数据主要有三大来源:业界组织发布,自己公司历史数据,厂家发布数据。不管哪个来源数据,从产品设计角度都有些不足(不详述,各自可以脑补)。从我看,最主要的是大家对量化的绝对化需求,与实际操作有较大差距,基本不可行。所以首先要明确“相对论”,就是首先要知道这套数据背后影响可靠性结果的相关要素,然后看可靠性影响要素“变化”,大致就知道新设计在原来基础上可能带来的影响及”风险“,需要进一步确认的信息,可靠性设计活动就进行下去了,可以说总是在“量化“的路上。后面这句是曾经一个产品线专家听我诉说后总结的,自己认可。

作为一个可靠性设计工程师,怎样来建立元器件失效率基础数据呢?简要说一下:

1、持续收集自己产品的历史数据并规范化,以便对平均值有个基本判断。随着数据变化,公司的可靠应用能力会有变化,判断”变异“也会越来越清楚。

2、坚持收集厂家具体型号的可靠性相关信息,信息积累越完整,越能评估公司的可靠性系统能力。

随着自己对数据量化结果影响因子的深入,对于现代电子产品的可靠性数据,会发现与 217的基础数据有较大差异,现在电子元器件的可靠性水平很高(在自己的应用条件下)特别是支撑这个数据的系统如果管理不善,出现”批次事故“,而没有应急机制,那将真的成为组织的”事故“。这种批次事故对复杂产品影响会更大,对组织能力是一种考验。

 

附:对有些厂家还在用的 MIL-HK-217 的要素进行简要说明。(主要源于《电子产品可靠性预计》)

1、这个数据主要源于美军方相关企业型号的信息,整个质量可靠性系统管理是比较完整的。那么,对于民用的电子产品型号,整个可靠性系统是否有这能力呢?这个基础信息要有。

2、217 不考虑 行业发展趋势的影响, 就是基本数据变化不大,但民营产品的元器件的技术肯定在变。有些对结果好,有些需要特别措施才能保证,特别是一些”降成本“引入的型号,要实现降成本不降质量,需要用户和供应商的目标和措施都到位。

3、实际应用应力,如”温循“,随着 IC 的发展,温变可能的影响增大,自己的产品是不是还可以不考虑这个应力呢?  

业界用得最多的预计方法MIL-HK-217的特性:

特性

MIL-HK-217

预计多个元器件的工作失效率

预计多个元器件的非工作失效率

失效率模型考虑行业发展趋势(增长因素)

假定恒定失效率-器件失效率可相加

包括的环境类别

18种

包括的电子部件类别

大多数·

模型考虑工作温度·

模型考虑温度循环

模型考虑生产控制/筛选级

提供部件数方法

提供部件应力方法

考虑系统级设计和生产因素

提供分析现场数据的方法

考虑软件

考虑机械部件

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来源:Internet