[發(fā)明專利]一種電子產(chǎn)品性能退化加速因子的計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910864884.8
• 申請(qǐng)日: 2019-09-09
• 公開（公告）號(hào): CN110580329B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李鴻志;王鳳姣;王文晴;楊明遠(yuǎn);吳雪微;徐笛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海無線電設(shè)備研究所
• 主分類號(hào): G06F17/18
• 分類號(hào): G06F17/18
• 代理公司: 上海元好知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31323
• 代理人: 張妍;周乃鑫

本發(fā)明公開了一種電子產(chǎn)品性能退化加速因子的計(jì)算方法，包含以下步驟：細(xì)化溫變應(yīng)力試驗(yàn)過程中電子產(chǎn)品的溫度變化過程；計(jì)算溫度變化過程中電子產(chǎn)品的性能加速退化速率；綜合得到溫變應(yīng)力條件下的電子產(chǎn)品性能退化加速因子。本發(fā)明應(yīng)用在電子產(chǎn)品可靠性加速試驗(yàn)中，縮短試驗(yàn)時(shí)間和成本，快速的評(píng)估電子產(chǎn)品的可靠性水平。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及可靠性加速試驗(yàn)領(lǐng)域，具體地，設(shè)計(jì)一種電子產(chǎn)品性能退化加速因子的計(jì)算方法。

背景技術(shù)

對(duì)于高可靠、長(zhǎng)壽命電子產(chǎn)品，利用傳統(tǒng)的壽命試驗(yàn)評(píng)估產(chǎn)品的可靠性越來越困難，通常需要花費(fèi)大量的時(shí)間和成本，影響產(chǎn)品研制進(jìn)度和可靠性評(píng)估。然而，產(chǎn)品故障或者功能失效，是由構(gòu)成其物質(zhì)的原子或分子在應(yīng)力條件下，隨著時(shí)間發(fā)生了物理或化學(xué)的反應(yīng)，引起產(chǎn)品的性能退化，當(dāng)這種性能退化效應(yīng)累積到一定程度時(shí)產(chǎn)品就必然會(huì)發(fā)生故障或失效。利用高加速應(yīng)力，產(chǎn)品內(nèi)部的化學(xué)或物理反應(yīng)會(huì)加速進(jìn)行，反應(yīng)越快，故障或失效越早發(fā)生，利用應(yīng)力條件的變化與產(chǎn)品性能退化之間的關(guān)系，即性能加速退化模型，可以由高應(yīng)力下的產(chǎn)品失效壽命或性能退化速率，外推到常應(yīng)力條件下的產(chǎn)品失效壽命或性能退化速率，此即為可靠性加速試驗(yàn)的基本思想。

對(duì)于性能加速退化模型，目前已有許多豐富的成果。阿倫尼斯在研究溫度對(duì)酸催化庶糖水解轉(zhuǎn)化反應(yīng)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出某產(chǎn)品的性能退化速率與激活能的指數(shù)成反比，與溫度倒數(shù)的指數(shù)成反比，提出阿倫尼斯模型，該模型主要應(yīng)用在恒溫條件下的可靠性加速試驗(yàn)。李進(jìn)在對(duì)阿倫尼斯模型研究的過程中，提出了應(yīng)用Tolman的激活能定義，即激活能為某個(gè)反應(yīng)發(fā)生所需的臨界能量與給定溫度T下反應(yīng)物分子平均能量之差，修正了加速因子。

任志乾利用預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)于國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB899A-2009所選擇的可靠性鑒定試驗(yàn)方案中所采用的高斯隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力用超高斯隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力替代，其它應(yīng)力保持不變。根據(jù)兩件預(yù)試驗(yàn)對(duì)象在預(yù)試驗(yàn)中激發(fā)出同一故障模式所需的試驗(yàn)時(shí)間，確定預(yù)試驗(yàn)對(duì)象在超高斯隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力與高斯隨機(jī)振動(dòng)應(yīng)力作用下的加速系數(shù)，兩件預(yù)試驗(yàn)對(duì)象激發(fā)出同一故障模式所需的試驗(yàn)時(shí)間之比即為加速系數(shù)。該方法需要有多個(gè)預(yù)試驗(yàn)對(duì)象，對(duì)于只有單個(gè)產(chǎn)品時(shí)，該方法難以應(yīng)用。

GJB899A-2009中規(guī)定的可靠性鑒定和驗(yàn)收試驗(yàn)中，一般都是功態(tài)的模擬產(chǎn)品在全壽命周期或任務(wù)期間中所遇到的典型使用環(huán)境，試驗(yàn)剖面包含的應(yīng)力較多，汪啟華利用某產(chǎn)品已知的故障機(jī)理及故障統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，確定其敏感應(yīng)力，對(duì)可靠性試驗(yàn)剖面進(jìn)行剪裁，縮短試驗(yàn)時(shí)間，去掉對(duì)暴露產(chǎn)品故障沒有作用的“無效時(shí)間”，每一個(gè)循環(huán)中的“有效時(shí)間”并沒有縮短，該方法實(shí)際上提高了可靠性試驗(yàn)的效率。

郭恒暉考慮在每種電應(yīng)力下的失效比，將步加試驗(yàn)的每一個(gè)階段看成是一個(gè)獨(dú)立體，以條件概率的方法處理每一步進(jìn)行試驗(yàn)的產(chǎn)品的累積損傷問題，利用極大似然估計(jì)方法，給出了某應(yīng)力下失效情況計(jì)算方法，進(jìn)而推導(dǎo)出加速因子。

朱學(xué)旺在基于窄帶模型的隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)條件的加速因子表達(dá)式的基礎(chǔ)上，應(yīng)用隨機(jī)振動(dòng)疲勞損傷的頻域估計(jì)方法——基于窄帶模型的修正方法，得到了寬帶隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)條件加速因子計(jì)算的通用表達(dá)式，即基于疲勞損傷等效的寬帶隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)條件的加速因子。

以上對(duì)產(chǎn)品性能加速退化模型過程的分析方法中，主要是應(yīng)用在恒溫度應(yīng)力、隨機(jī)振動(dòng)、恒電應(yīng)力條件下的性能加速退化過程，不適用于溫度變化的應(yīng)力條件。由于電子產(chǎn)品的元器件和印制板的熱膨脹系數(shù)有差異，當(dāng)溫度循環(huán)變化時(shí)，元器件焊點(diǎn)會(huì)交替發(fā)生應(yīng)變，造成焊點(diǎn)疲勞類失效。調(diào)查統(tǒng)計(jì)表明，溫度循環(huán)試驗(yàn)是最有效的激發(fā)產(chǎn)品故障的應(yīng)力實(shí)施方式，由于溫度循環(huán)試驗(yàn)中的應(yīng)力隨加載時(shí)間發(fā)生連續(xù)地變化，使得溫變應(yīng)力的實(shí)施和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析過程都比較復(fù)雜，目前對(duì)于溫變應(yīng)力的加速模型具體研究工作較少。電子產(chǎn)品在溫變應(yīng)力條件下具有多種潛在的失效模式，是開展溫變應(yīng)力條件下電子產(chǎn)品可靠性加速試驗(yàn)方法研究所需要解決的關(guān)鍵問題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種電子產(chǎn)品在溫變應(yīng)力條件下的性能退化加速因子的計(jì)算方法，該方法應(yīng)用在可靠性加速試驗(yàn)中，可縮短試驗(yàn)時(shí)間和降低試驗(yàn)成本特點(diǎn)，并且快速的評(píng)估電子產(chǎn)品的可靠性水平。