[發明專利]一種宇航用SiP器件的FMEA分析方法和系統

有效

• 申請號: 201810169184.2
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108460209B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 丁鷙敏;吳照璽;王小青;田陽;段超
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院
• 主分類號: G06F30/398
• 分類號: G06F30/398
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

1.一種宇航用SiP器件的FMEA分析方法，其特征在于，包括：

根據宇航用SiP器件的組成結構，對宇航用SiP器件的各個模塊進行層次定義；包括：對宇航用SiP器件按組成功能進行結構單元分解，將宇航用SiP器件分解為封裝體和內部元器件兩部分；將封裝體按層次分解為：陶瓷外殼、蓋板、LTCC基板和鍵合絲；將內部元器件層次分解為：ASIC芯片、總線驅動芯片、薄膜電阻片和獨石電容；

采用無損檢測和有損檢測對宇航用SiP器件的各個模塊進行潛在失效模式分析，確定宇航用SiP器件的各個模塊存在的潛在失效模式；其中，無損檢測包括：外觀檢查和電性能檢查；有損檢測包括：破壞性物理分析、結構分析，針對器件內部結構進行檢查；

對各潛在失效模式進行失效原因和機理分析，得到第一分析結果；

對各潛在失效模式進行故障影響和嚴酷度分析，得到第二分析結果；

根據所述第一分析結果和第二分析結果，輸出FMEA分析結果表；包括：針對當前宇航用SiP器件的各個模塊的潛在失效模式，對故障原因、機理、影響以及設計改進措施和使用補償措施進行分析總結，列出最終的FMEA分析結果表并輸出；

根據潛在失效模式、第一分析結果和第二分析結果，進行前位識別，將當前宇航用SiP器件質保方案與所述潛在失效模式、第一分析結果和第二分析結果進行對比，根據對比結果確定檢測漏洞；

其中：

所述對宇航用SiP器件的各個模塊進行潛在失效模式分析，確定宇航用SiP器件的各個模塊存在的潛在失效模式，包括：根據陶瓷外殼的材料屬性及陶瓷外殼對應的歷史失效案例，確定陶瓷外殼存在的第一潛在失效模式；根據蓋板的材料屬性及蓋板對應的歷史失效案例，確定蓋板存在的第二潛在失效模式；根據LTCC基板的材料屬性及力熱試驗、可靠性試驗中的歷史失效案例，確定LTCC基板存在的第三潛在失效模式；根據鍵合絲的可靠性試驗數據及鍵合絲對應的歷史失效案例，確定鍵合絲存在的第四潛在失效模式；根據ASIC芯片和總線驅動芯片的功能、應用情況、可靠性試驗及歷史失效案例，確定ASIC芯片和總線驅動芯片存在的第五潛在失效模式；根據薄膜電阻片的生產工藝、功能、應用情況、可靠性試驗及歷史失效案例，確定薄膜電阻片存在的第六潛在失效模式；根據獨石電容的應用案例及可靠性試驗，確定獨石電容存在的第七潛在失效模式；

第一潛在失效模式包括如下模式中的至少一種：開裂、絕緣電阻失效、短路、開路、外引線脫落失效、電鍍層銹蝕和密封性；第二潛在失效模式包括：彎曲變形；第三潛在失效模式包括如下模式中的至少一種：基板附著力下降、基板焊接可靠性下降、基片開裂和開路；第四潛在失效模式包括如下模式中的至少一種：鍵合力下降、脫鍵和鍵合引線失效；第五潛在失效模式包括如下模式中的至少一種：短路、電參數退化、金屬化互聯線開路或高阻和無輸出；第六潛在失效模式包括如下模式中的至少一種：開路和阻值超差；第七潛在失效模式包括如下模式中的至少一種：開路、短路和參數漂移。

2.根據權利要求1所述的宇航用SiP器件的FMEA分析方法，其特征在于，還包括：

根據潛在失效模式、第一分析結果和第二分析結果，確定宇航用SiP器件的薄弱環節，以反饋到設計生產單位，為產品改進提供依據。

3.根據權利要求1所述的宇航用SiP器件的FMEA分析方法，其特征在于，所述第二分析結果，包括：宇航用SiP器件故障影響與嚴酷度類別之間的對應關系；其中，宇航用SiP器件功能失效對應第I類嚴酷度，宇航用SiP器件功能部分失效對應第II類嚴酷度，宇航用SiP器件參數超差對應第III類嚴酷度。

4.一種宇航用SiP器件的FMEA分析系統，其特征在于，包括：

定義模塊，用于根據宇航用SiP器件的組成結構，對宇航用SiP器件的各個模塊進行層次定義；

分析模塊，用于采用無損檢測和有損檢測對宇航用SiP器件的各個模塊進行潛在失效模式分析，確定宇航用SiP器件的各個模塊存在的潛在失效模式；以及，對各潛在失效模式進行失效原因和機理分析，得到第一分析結果；以及，對各潛在失效模式進行故障影響和嚴酷度分析，得到第二分析結果；以及，根據潛在失效模式、第一分析結果和第二分析結果，進行前位識別，將當前宇航用SiP器件質保方案與所述潛在失效模式、第一分析結果和第二分析結果進行對比，根據對比結果確定檢測漏洞；其中，無損檢測包括：外觀檢查和電性能檢查；有損檢測包括：破壞性物理分析、結構分析，針對器件內部結構進行檢查；

結果輸出模塊，用于根據所述第一分析結果和第二分析結果，輸出FMEA分析結果表；

其中：

定義模塊在根據宇航用SiP器件的組成結構，對宇航用SiP器件的各個模塊進行層次定義時，包括：對宇航用SiP器件按組成功能進行結構單元分解，將宇航用SiP器件分解為封裝體和內部元器件兩部分；將封裝體按層次分解為：陶瓷外殼、蓋板、LTCC基板和鍵合絲；將內部元器件層次分解為：ASIC芯片、總線驅動芯片、薄膜電阻片和獨石電容；

結果輸出模塊在根據所述第一分析結果和第二分析結果，輸出FMEA分析結果表時，包括：針對當前宇航用SiP器件的各個模塊的潛在失效模式，對故障原因、機理、影響以及設計改進措施和使用補償措施進行分析總結，列出最終的FMEA分析結果表并輸出；

分析模塊在對宇航用SiP器件的各個模塊進行潛在失效模式分析，確定宇航用SiP器件的各個模塊存在的潛在失效模式時，包括：根據陶瓷外殼的材料屬性及陶瓷外殼對應的歷史失效案例，確定陶瓷外殼存在的第一潛在失效模式；根據蓋板的材料屬性及蓋板對應的歷史失效案例，確定蓋板存在的第二潛在失效模式；根據LTCC基板的材料屬性及力熱試驗、可靠性試驗中的歷史失效案例，確定LTCC基板存在的第三潛在失效模式；根據鍵合絲的可靠性試驗數據及鍵合絲對應的歷史失效案例，確定鍵合絲存在的第四潛在失效模式；根據ASIC芯片和總線驅動芯片的功能、應用情況、可靠性試驗及歷史失效案例，確定ASIC芯片和總線驅動芯片存在的第五潛在失效模式；根據薄膜電阻片的生產工藝、功能、應用情況、可靠性試驗及歷史失效案例，確定薄膜電阻片存在的第六潛在失效模式；根據獨石電容的應用案例及可靠性試驗，確定獨石電容存在的第七潛在失效模式；

第一潛在失效模式包括如下模式中的至少一種：開裂、絕緣電阻失效、短路、開路、外引線脫落失效、電鍍層銹蝕和密封性；第二潛在失效模式包括：彎曲變形；第三潛在失效模式包括如下模式中的至少一種：基板附著力下降、基板焊接可靠性下降、基片開裂和開路；第四潛在失效模式包括如下模式中的至少一種：鍵合力下降、脫鍵和鍵合引線失效；第五潛在失效模式包括如下模式中的至少一種：短路、電參數退化、金屬化互聯線開路或高阻和無輸出；第六潛在失效模式包括如下模式中的至少一種：開路和阻值超差；第七潛在失效模式包括如下模式中的至少一種：開路、短路和參數漂移。