电子产品热振联合可靠性仿真评估技术研究

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    进入21世纪以来，电子产品得到了飞速发展，逐渐成为了人们生活和工作中的重要组成部分。随之而来的可靠性问题也始终伴随着产品使用者，并造成不同程度的损失。为此，在研制阶段开展可靠性评估工作，发现产品设计中薄弱环节是非常有必要的。

    数十年来，基于T&E的可靠性评估方法一直占据着主导地位，并由环境模拟试验技术发展到加速试验技术。其中，G.K.Hobbs等人研究的高加速寿命试验(HALT)技术，以及波音公司提出的可靠性强化试验(RET)技术，极大的提高了评估效率。但是，随着产品更新换代的速度不断加快，T&E方法已经满足不了电子产品研发周期与成本的逐渐紧缩。

    面对大量的陆军装备系统可靠性评估问题，美国军方在2007年底提出低成本高效益的可靠性评估方针，极力推动基于故障物理（Physics of Fai1ure，PoF)的电子产品可靠性评估方法。PoF是从机理上建立故障与环境应力之间关系的可靠性理论。经过长时间的理论研究与数据积累，很多PoF模型已经得到了认可并广泛使用。在美国国防部、NASA、通用公司、波音公司和联邦航空局等大型机构的赞助下，DfRSolutions公司开展了基于PoF方法的集成电路空间环境可靠性仿真评估研究。美国航空航天飞行器系统研究所(AVSI)与可靠性仿真协会(RSC)于2013年合作开展了关于半导体可靠性评估方法的研究项目，期望通过欧美各大元器件制造商提供的数据结合PoF理论，获得具有指导性的元器件可靠性仿真评估方法。基于PoF理论的可靠性仿真评估方法在国外已得到了越来越广泛的研究和应用。

    建立基于PoF理论的可靠性评估方法，必须了解产品在寿命周期中受到的应力及其影响。对于电子产品，在运输、贮存和使用过程中很多因素都会影响其可靠性。根据美国空军航空电子设备完善计划的统计数据，温度和振动是影响电子产品可靠性的主要环境因素，两者的失效数据占总数的75%。然而，利用单一热环境载荷或振动环境载荷评估产品的可靠性，不但不能准确覆盖产品的使用环境，而且对设计中潜在缺陷的剔除缺少力度。特别是用于航空与地面移动工具的电子产品，由于其长期暴露于热振联合环境载荷下，可靠性问题突出。为此，本文将热振联合环境作为典型环境载荷，以P〇F理论为基础提出了一种应用于电子产品的热振联合可靠性仿真评估方法。最后，将该评估方法应用于几类典型电子产品的数字样机，并发现了产品设计上的薄弱环节，为产品研制阶段的设计改进提供了依据。

    1 方法流程