تحليل موثوقية المعدات الإلكترونية المعرضة للصدمات والاهتزازات - نظرة عامة

المجلة: الصدمة والاهتزاز 16 (2009) 45-59
المؤلفون: روبن أليستير إيمي، جولييلمو إس. أجليتي (البريد الإلكتروني: [البريد الإلكتروني محمي]) ، وجاي ريتشاردسون
انتماءات المؤلفين: مجموعة أبحاث الملاحة الفضائية، جامعة ساوثهامبتون، كلية العلوم الهندسية، ساوثهامبتون، المملكة المتحدة
شركة ساري لتكنولوجيا الأقمار الصناعية المحدودة، جيلدفورد، ساري، المملكة المتحدة

حقوق الطبع والنشر 2009 مؤسسة الهنداوي للنشر. هذه مقالة ذات وصول مفتوح وموزعة بموجب ترخيص Creative Commons Attribution، الذي يسمح بالاستخدام والتوزيع والاستنساخ غير المقيد في أي وسيط، بشرط الاستشهاد بالعمل الأصلي بشكل صحيح.

مجردة. ومن المتوقع في المستقبل أن تتمتع جميع المعدات الإلكترونية الحديثة بوظائف متزايدة مع الحفاظ على القدرة على تحمل أحمال الصدمات والاهتزازات. إن عملية التنبؤ بالموثوقية صعبة بسبب الاستجابة المعقدة وخصائص الفشل للمعدات الإلكترونية، لذا فإن الأساليب الحالية تمثل حلاً وسطًا بين دقة الحساب والتكلفة.
يعد التنبؤ الموثوق والسريع بموثوقية المعدات الإلكترونية عند التشغيل تحت الأحمال الديناميكية أمرًا مهمًا جدًا للصناعة. توضح هذه المقالة مشاكل في التنبؤ بموثوقية المعدات الإلكترونية التي تؤدي إلى إبطاء النتائج. وينبغي أيضًا أن يؤخذ في الاعتبار أن نموذج الموثوقية يتم تصميمه عادةً مع الأخذ في الاعتبار مجموعة واسعة من تكوينات المعدات لعدد من المكونات المماثلة. تتم مقارنة أربع فئات من طرق التنبؤ بالموثوقية (الطرق المرجعية وبيانات الاختبار والبيانات التجريبية ونمذجة الأسباب الفيزيائية للفشل - فيزياء الفشل) في هذه المقالة لتحديد إمكانية استخدام طريقة أو أخرى. تجدر الإشارة إلى أن معظم الأعطال في المعدات الإلكترونية تكون ناجمة عن الأحمال الحرارية، لكن هذه المراجعة تركز على الأعطال الناجمة عن الصدمات والاهتزازات أثناء التشغيل.

ملاحظة المترجم. المقال عبارة عن مراجعة للأدبيات حول هذا الموضوع. على الرغم من عمره نسبيًا، فهو بمثابة مقدمة ممتازة لمشكلة تقييم الموثوقية باستخدام طرق مختلفة.

1. المصطلحات

مصفوفة شبكة الكرة BGA.
معالج DIP Dual In-line، والذي يُعرف أحيانًا باسم Dual In-line Package.
FE العنصر المحدود.
مصفوفة شبكة PGA Pin.
لوحة الدوائر المطبوعة PCB، والتي تُعرف أحيانًا باسم PWB (لوحة الأسلاك المطبوعة).
حامل الرقائق البلاستيكية المحتوي على الرصاص PLCC.
مطلي بـ PTH من خلال الثقب، ويُعرف أحيانًا باسم الدبوس من خلال الثقب.
حزمة QFP الرباعية المسطحة - المعروفة أيضًا باسم جناح النورس.
سبائك الذاكرة ذات الشكل SMA.
تقنية التثبيت السطحي SMT.

ملاحظة من المؤلفين الأصليين: في هذه المقالة، يشير المصطلح "مكون" إلى جهاز إلكتروني محدد يمكن لحامه بلوحة دوائر مطبوعة؛ يشير المصطلح "حزمة" إلى أي مكون من مكونات الدائرة المتكاملة (عادةً أي مكون SMT أو DIP). يشير مصطلح "المكونات المرفقة" إلى أي لوحة دوائر مطبوعة مدمجة أو نظام مكونات، مع التركيز على أن المكونات المتصلة لها كتلتها وصلابتها الخاصة. (لم تتم مناقشة التغليف البلوري وتأثيره على الموثوقية في المقالة، لذا فيما يلي يمكن اعتبار مصطلح "الحزمة" على أنه "حالة" من نوع أو آخر - تقريبًا. ترجمة.)

2. بيان المشكلة

تتسبب أحمال الصدمات والاهتزازات المفروضة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور في الضغط على ركيزة ثنائي الفينيل متعدد الكلور وحزم المكونات وآثار المكونات ومفاصل اللحام. تنتج هذه الضغوط عن مزيج من لحظات الانحناء في لوحة الدائرة والقصور الذاتي الشامل للمكون. في أسوأ السيناريوهات، يمكن أن تتسبب هذه الضغوط في أحد أوضاع الفشل التالية: انفصال ثنائي الفينيل متعدد الكلور، أو فشل وصلة اللحام، أو فشل الرصاص، أو فشل حزمة المكونات. في حالة حدوث أي من أوضاع الفشل هذه، فمن المرجح أن يتبع ذلك فشل كامل للجهاز. يعتمد وضع الفشل أثناء التشغيل على نوع العبوة، وخصائص لوحة الدائرة المطبوعة، بالإضافة إلى تردد وسعة لحظات الانحناء وقوى القصور الذاتي. يرجع التقدم البطيء في تحليل موثوقية المعدات الإلكترونية إلى المجموعات العديدة من عوامل الإدخال وأنماط الفشل التي يجب أخذها في الاعتبار.

وسيحاول باقي هذا القسم شرح صعوبة النظر في عوامل المدخلات المختلفة في وقت واحد.

العامل المعقد الأول الذي يجب مراعاته هو النطاق الواسع من أنواع الحزم المتاحة في الإلكترونيات الحديثة، حيث قد تفشل كل حزمة لأسباب مختلفة. المكونات الثقيلة أكثر عرضة للأحمال بالقصور الذاتي، في حين أن استجابة مكونات SMT تعتمد بشكل أكبر على انحناء لوحة الدائرة. ونتيجة لذلك، وبسبب هذه الاختلافات الأساسية، فإن هذه الأنواع من المكونات لها معايير فشل مختلفة إلى حد كبير على أساس الكتلة أو الحجم. وتتفاقم هذه المشكلة بسبب الظهور المستمر لمكونات جديدة متوفرة في السوق. ولذلك، فإن أي طريقة مقترحة للتنبؤ بالموثوقية يجب أن تتكيف مع المكونات الجديدة حتى يكون لها أي تطبيق عملي في المستقبل. يتم تحديد استجابة لوحة الدائرة المطبوعة للاهتزاز من خلال صلابة المكونات وكتلتها، مما يؤثر على الاستجابة المحلية للوحة الدائرة المطبوعة. ومن المعروف أن المكونات الأثقل أو الأكبر حجماً تغير بشكل كبير استجابة اللوحة للاهتزازات في الأماكن التي تم تركيبها فيها. يمكن أن تؤثر الخصائص الميكانيكية لثنائي الفينيل متعدد الكلور (معامل يونج وسمكه) على الموثوقية بطرق يصعب التنبؤ بها.

قد يؤدي ثنائي الفينيل متعدد الكلور الأكثر صلابة إلى تقليل وقت الاستجابة الإجمالي لثنائي الفينيل متعدد الكلور تحت الحمل، ولكن في الوقت نفسه، قد يزيد محليًا من لحظات الانحناء المطبقة على المكونات (بالإضافة إلى ذلك، من منظور الفشل المستحث حراريًا، من الأفضل في الواقع تحديد أكثر ثنائي الفينيل متعدد الكلور المتوافق، لأن هذا يقلل من الضغوط الحرارية المفروضة على العبوة - ملاحظة المؤلف). يؤثر أيضًا تردد وسعة لحظات الانحناء المحلية والأحمال بالقصور الذاتي المفروضة على المكدس على وضع الفشل الأكثر احتمالاً. يمكن أن تؤدي الأحمال ذات السعة المنخفضة عالية التردد إلى فشل الكلال في الهيكل، والذي يمكن أن يكون السبب الرئيسي للفشل (التعب الدوري المنخفض/العالي، يشير LCF إلى الأعطال التي يهيمن عليها تشوه البلاستيك (N_f < 10^6)، بينما يشير HCF إلى التشوه المرن الفشل، عادة (N_f > 10^6 ) إلى الفشل [56] - ملاحظة المؤلف) سيحدد الترتيب النهائي للعناصر الموجودة على لوحة الدائرة المطبوعة سبب الفشل، والذي قد يحدث بسبب الضغط في مكون فردي بسبب الأحمال بالقصور الذاتي أو لحظات الانحناء المحلية. وأخيرا، من الضروري أن نأخذ في الاعتبار تأثير العوامل البشرية وخصائص الإنتاج، مما يزيد من احتمالية فشل المعدات.

عند النظر في عدد كبير من عوامل المدخلات وتفاعلها المعقد، يصبح من الواضح لماذا لم يتم بعد إنشاء طريقة فعالة للتنبؤ بموثوقية المعدات الإلكترونية. إحدى المراجعات الأدبية التي أوصى بها المؤلفون حول هذه المسألة معروضة في IEEE [26]. ومع ذلك، تركز هذه المراجعة بشكل أساسي على تصنيفات واسعة إلى حد ما لنماذج الموثوقية، مثل طريقة التنبؤ بالموثوقية من الأدبيات المرجعية، والبيانات التجريبية، والنمذجة الحاسوبية لظروف الفشل (موثوقية فيزياء الفشل (PoF))، ولا تتناول حالات الفشل بتفاصيل كافية ناجمة عن الصدمات والاهتزازات. يتبع فوشيه وآخرون [17] مخططًا مشابهًا لمراجعة IEEE، مع التركيز بشكل كبير على الأعطال الحرارية. إن الإيجاز السابق لتحليل أساليب PoF، خاصة كما هو مطبق على حالات فشل الصدمات والاهتزازات، يستحق المزيد من الدراسة. هناك مراجعة شبيهة بـ IEEE قيد التجميع بواسطة AIAA، لكن نطاق المراجعة غير معروف في الوقت الحالي.

3. تطور طرق التنبؤ بالموثوقية

أقدم طريقة للتنبؤ بالموثوقية، تم تطويرها في الستينيات، موصوفة حاليًا في MIL-HDBK-1960F [217] (Mil-Hdbk-44F هي المراجعة الأحدث والأخيرة للطريقة، والتي تم إصدارها في عام 217 - ملاحظة المؤلف) استخدام هذه الطريقة يستخدم قاعدة بيانات لفشل المعدات الإلكترونية للحصول على متوسط ​​عمر الخدمة للوحة الدوائر المطبوعة المكونة من مكونات معينة. تُعرف هذه الطريقة بأنها طريقة للتنبؤ بالموثوقية من المراجع والأدبيات المعيارية. على الرغم من أن Mil-Hdbk-1995F أصبح قديمًا بشكل متزايد، إلا أن الطريقة المرجعية لا تزال قيد الاستخدام حتى اليوم. وقد تم توثيق القيود وعدم الدقة في هذه الطريقة جيدًا [217،42,50]، مما أدى إلى تطوير ثلاث فئات من الطرق البديلة: النمذجة الحاسوبية لظروف الفشل المادي (PoF)، والبيانات التجريبية، وبيانات الاختبار الميداني.

تتنبأ طرق PoF بالموثوقية من الناحية التحليلية دون الاعتماد على البيانات التي تم جمعها مسبقًا. تتميز جميع طرق PoF بخاصيتين شائعتين للطريقة الكلاسيكية الموصوفة في Steinberg [62]: أولاً، يتم البحث عن استجابة اهتزاز لوحة الدوائر المطبوعة لمحفز اهتزاز محدد، ثم يتم اختبار معايير الفشل للمكونات الفردية بعد التعرض للاهتزاز. كان التقدم المهم في طرق PoF هو استخدام خصائص اللوحة الموزعة (المتوسطة) لإنشاء نموذج رياضي للوحة الدوائر المطبوعة بسرعة [54]، مما قلل بشكل كبير من التعقيد والوقت المستغرق في الحساب الدقيق لاستجابة الاهتزاز لللوحة المطبوعة. لوحة الدائرة (انظر القسم 8.1.3). أدت التطورات الأخيرة في تقنيات PoF إلى تحسين التنبؤ بالفشل للمكونات الملحومة لتكنولوجيا التركيب السطحي (SMT)؛ ومع ذلك، باستثناء طريقة باركرز [59]، فإن هذه الطرق الجديدة تنطبق فقط على مجموعات محددة جدًا من المكونات ولوحات الدوائر المطبوعة. هناك عدد قليل جدًا من الطرق المتاحة للمكونات الكبيرة مثل المحولات أو المكثفات الكبيرة.
تعمل طرق البيانات التجريبية على تحسين جودة وقدرات النموذج المستخدم في طرق التنبؤ بالموثوقية بناءً على الأدبيات المرجعية. تم وصف الطريقة الأولى المعتمدة على البيانات التجريبية للتنبؤ بموثوقية المعدات الإلكترونية في ورقة بحثية عام 1999 باستخدام طريقة HIRAP (برنامج تقييم الموثوقية أثناء الخدمة من شركة Honeywell)، والتي تم إنشاؤها في شركة Honeywell, Inc. [20]. تتمتع طريقة البيانات التجريبية بعدد من المزايا مقارنة بطرق التنبؤ بالموثوقية باستخدام الأدبيات المرجعية والمعيارية. في الآونة الأخيرة، ظهرت العديد من الأساليب المماثلة (REMM وTRACS [17]، وكذلك FIDES [16]). إن طريقة البيانات التجريبية، وكذلك طريقة التنبؤ بالموثوقية باستخدام الأدبيات المرجعية والمعيارية، لا تسمح لنا بأن نأخذ في الاعتبار بشكل مرضي تصميم اللوحة وبيئة التشغيل الخاصة بتشغيلها عند تقييم الموثوقية. يمكن تصحيح هذا النقص باستخدام بيانات الفشل من اللوحات المتشابهة في التصميم، أو من اللوحات التي تعرضت لظروف تشغيل مماثلة.

تعتمد أساليب البيانات التجريبية على توفر قاعدة بيانات شاملة تحتوي على بيانات الأعطال مع مرور الوقت. يجب تحديد كل نوع فشل في قاعدة البيانات هذه بشكل صحيح وتحديد السبب الجذري له. تعد طريقة تقييم الموثوقية هذه مناسبة للشركات التي تنتج نفس النوع من المعدات بكميات كبيرة بما يكفي بحيث يمكن معالجة عدد كبير من حالات الفشل لتقييم الموثوقية.

تم استخدام طرق اختبار موثوقية المكونات الإلكترونية منذ منتصف السبعينيات، وعادةً ما يتم تقسيمها إلى اختبارات معجلة وغير معجلة. يتمثل الأسلوب الأساسي في إجراء عمليات تشغيل اختبار الأجهزة التي تنشئ بيئة التشغيل المتوقعة بشكل واقعي قدر الإمكان. يتم إجراء الاختبارات حتى حدوث الفشل، مما يسمح بالتنبؤ بـ MTBF (متوسط ​​الوقت بين حالات الفشل). إذا تم تقدير MTBF لتكون طويلة جدًا، فيمكن تقليل مدة الاختبار عن طريق الاختبار المتسارع، والذي يتم تحقيقه عن طريق زيادة عوامل بيئة التشغيل واستخدام صيغة معروفة لربط معدل الفشل في الاختبار المتسارع بمعدل الفشل المتوقع في عملية. يعد هذا الاختبار أمرًا حيويًا للمكونات المعرضة لخطر الفشل بشكل كبير لأنه يوفر للباحث أعلى مستوى من بيانات الثقة، ومع ذلك، سيكون من غير العملي استخدامه لتحسين تصميم اللوحة بسبب أوقات التكرار الطويلة للدراسة.

تشير مراجعة سريعة للعمل المنشور في التسعينيات إلى أن هذه كانت فترة تنافست فيها البيانات التجريبية، وبيانات الاختبار، وطرق إثبات الأداء مع بعضها البعض لتحل محل الأساليب القديمة للتنبؤ بالموثوقية من الكتب المرجعية. ومع ذلك، كل طريقة لها مزاياها وعيوبها، وعندما تستخدم بشكل صحيح، تنتج نتائج قيمة. ونتيجة لذلك، أصدر IEEE مؤخرًا معيارًا [1990] يسرد جميع طرق التنبؤ بالموثوقية المستخدمة اليوم. كان الهدف من IEEE هو إعداد دليل يزود المهندس بالمعلومات حول جميع الطرق المتاحة والمزايا والعيوب الكامنة في كل طريقة. على الرغم من أن نهج IEEE لا يزال في بداية تطور طويل، إلا أنه يبدو أن له مزاياه الخاصة، حيث يتبعه AIAA (المعهد الأمريكي للملاحة الجوية والفضائية) بمبدأ توجيهي يسمى S-26، وهو مشابه لـ IEEE ولكن يأخذ أيضًا في الاعتبار الجودة النسبية للبيانات من كل طريقة [102]. تهدف هذه الأدلة فقط إلى الجمع بين الأساليب المتداولة في الأدبيات العالمية المنشورة حول هذه المواضيع.

4. الأعطال الناجمة عن الاهتزاز

لقد ركزت الكثير من الأبحاث السابقة في المقام الأول على الاهتزاز العشوائي كحمل لثنائي الفينيل متعدد الكلور، لكن الدراسة التالية تبحث على وجه التحديد في حالات الفشل المرتبطة بالصدمات. لن يتم مناقشة هذه الأساليب بشكل كامل هنا لأنها تندرج تحت تصنيف أساليب PoF ويتم مناقشتها في القسمين 8.1 و8.2 من هذه المقالة. أنشأ هين وآخرون [24] لوحة اختبار لاختبار سلامة وصلات لحام BGA عند تعرضها للصدمة. وصف لاو وآخرون [36] موثوقية مكونات PLCC وPQFP وQFP في ظل التأثيرات داخل الطائرة وخارجها. نظر بيتاريسي وآخرون [53,55،62] في فشل اللوحات الأم للكمبيوتر بسبب أحمال الصدمات وقدموا مراجعة جيدة للأدبيات التي تصف المعدات الإلكترونية تحت أحمال الصدمات. يقدم Steinberg [64,65] فصلاً كاملاً عن تصميم وتحليل المعدات الإلكترونية المتأثرة، ويغطي كيفية التنبؤ ببيئة الصدمة وكيفية ضمان أداء المكونات الإلكترونية. وصف صخير [XNUMX] الأخطاء في الحسابات الخطية لاستجابة لوحة الدوائر المطبوعة لحمل التأثير المطبق على مثبتات اللوحة. وبالتالي، قد تأخذ طرق البيانات المرجعية والتجريبية في الاعتبار أعطال المعدات المرتبطة بالصدمات، ولكن هذه الطرق تصف حالات الفشل "الارتطام" ضمنيًا.

5. الطرق المرجعية

من بين جميع الطرق المتاحة الموضحة في الأدلة، سنقتصر على طريقتين فقط تأخذان في الاعتبار فشل الاهتزاز: Mil-Hdbk-217 وCNET [9]. يتم قبول Mil-Hdbk-217 كمعيار قياسي من قبل معظم الشركات المصنعة. مثل جميع الطرق اليدوية والمرجعية، فهي تعتمد على الأساليب التجريبية التي تهدف إلى التنبؤ بموثوقية المكونات من البيانات التجريبية أو المخبرية. تعتبر الطرق الموضحة في الأدبيات المرجعية سهلة التنفيذ نسبيًا، لأنها لا تتطلب نماذج رياضية معقدة وتستخدم فقط أنواع الأجزاء وعدد الأجزاء وظروف تشغيل اللوحة وغيرها من المعلمات التي يمكن الوصول إليها بسهولة. يتم بعد ذلك إدخال البيانات المدخلة في النموذج لحساب الوقت بين حالات الفشل، MTBF. على الرغم من مزاياه، أصبح Mil-Hdbk-217 أقل شعبية [12، 17,42,50,51،XNUMX،XNUMX،XNUMX]. دعونا نفكر في قائمة غير كاملة من القيود المفروضة على قابليتها للتطبيق.

1. أصبحت البيانات قديمة بشكل متزايد، حيث تم تحديثها آخر مرة في عام 1995 وليست ذات صلة بالمكونات الجديدة، ولا توجد فرصة لمراجعة النموذج حيث قرر مجلس تحسين معايير الدفاع السماح للطريقة "بالموت الطبيعي" [ 26].
2. لا توفر هذه الطريقة معلومات حول وضع الفشل، لذلك لا يمكن تحسين تخطيط PCB أو تحسينه.
3. تفترض النماذج أن الفشل هو تصميم مستقل، متجاهلة تخطيط المكونات على PCB، ومع ذلك، من المعروف أن تخطيط المكونات له تأثير كبير على احتمالية الفشل. [50].
4. تحتوي البيانات التجريبية التي تم جمعها على العديد من عدم الدقة، ويتم استخدام البيانات من مكونات الجيل الأول بمعدل فشل مرتفع بشكل غير طبيعي بسبب السجلات الخاطئة لوقت التشغيل والإصلاح وما إلى ذلك، مما يقلل من موثوقية نتائج التنبؤ بالموثوقية [51].

تشير كل هذه العيوب إلى ضرورة تجنب استخدام الطرق المرجعية، ولكن في حدود مقبولية هذه الطرق، يجب تنفيذ عدد من متطلبات المواصفات الفنية. ولذلك، ينبغي استخدام الأساليب المرجعية فقط عندما يكون ذلك مناسبا، أي. في المراحل الأولى من التصميم [46]. ولسوء الحظ، حتى هذا الاستخدام ينبغي التعامل معه ببعض الحذر، حيث أن هذه الأنواع من الأساليب لم يتم تنقيحها منذ عام 1995. ولذلك، فإن الطرق المرجعية هي بطبيعتها تنبؤات سيئة للموثوقية الميكانيكية ويجب استخدامها بحذر.

6. طرق بيانات الاختبار

تعد طرق بيانات الاختبار من أبسط طرق التنبؤ بالموثوقية المتاحة. يخضع النموذج الأولي لتصميم لوحة الدوائر المطبوعة المقترحة لاهتزازات بيئية مستنسخة على طاولة المختبر. بعد ذلك، يتم تحليل معلمات التدمير (MTTF، طيف الصدمة)، ثم يتم استخدامها لحساب مؤشرات الموثوقية [26]. يجب استخدام طريقة بيانات الاختبار مع مراعاة مزاياها وعيوبها.
الميزة الرئيسية لطرق بيانات الاختبار هي الدقة العالية وموثوقية النتائج، لذلك بالنسبة للمعدات ذات مخاطر الفشل العالية، يجب أن تتضمن المرحلة النهائية من عملية التصميم دائمًا اختبار تأهيل الاهتزاز. العيب هو الوقت الطويل الذي يستغرقه تصنيع وتركيب وتحميل قطعة الاختبار، مما يجعل الطريقة غير مناسبة لتحسين تصميم المعدات مع احتمالية الفشل العالية. بالنسبة لعملية تصميم المنتج التكراري، ينبغي النظر في طريقة أسرع. يمكن تقليل وقت التعرض للحمل عن طريق الاختبار المتسارع إذا توفرت نماذج موثوقة للحساب اللاحق لعمر الخدمة الفعلي [70,71،XNUMX]. ومع ذلك، تعد طرق الاختبار المتسارعة أكثر ملاءمة لنمذجة حالات الفشل الحراري من حالات فشل الاهتزاز. وذلك لأن اختبار تأثيرات الأحمال الحرارية على المعدات يستغرق وقتًا أقل من اختبار تأثيرات أحمال الاهتزاز. يمكن أن يظهر تأثير الاهتزاز في المنتج فقط بعد فترة طويلة.

ونتيجة لذلك، لا يتم استخدام طرق الاختبار عمومًا في حالات فشل الاهتزاز ما لم تكن هناك ظروف مخففة، مثل انخفاض الفولتية مما يؤدي إلى فترات طويلة جدًا من الفشل. يمكن رؤية أمثلة على طرق التحقق من البيانات في أعمال هارت [23] وهين وآخرون. [24]، لي [37]، لاو وآخرون. [36]، شيتي وآخرون [57]، ليغور وفولويل [40]، إستس وآخرون. [15],وانغ وآخرون. [67]، جيه ويونج [30]. وترد نظرة عامة جيدة على الطريقة في IEEE [26].

7. طرق البيانات التجريبية

تعتمد طريقة البيانات التجريبية على بيانات الفشل من لوحات الدوائر المطبوعة المماثلة التي تم اختبارها في ظل ظروف تشغيل محددة. هذه الطريقة صحيحة فقط مع لوحات الدوائر المطبوعة التي ستتعرض لأحمال مماثلة. تشتمل طريقة البيانات التجريبية على جانبين رئيسيين: إنشاء قاعدة بيانات لأعطال المكونات الإلكترونية وتنفيذ الطريقة بناءً على التصميم المقترح. لبناء قاعدة بيانات مناسبة، يجب أن تكون هناك بيانات فشل ذات صلة تم جمعها من تصميمات مماثلة؛ وهذا يعني أن البيانات المتعلقة بفشل المعدات المماثلة يجب أن تكون موجودة. يجب أيضًا تحليل المعدات المعيبة وجمع الإحصائيات بشكل صحيح، ولا يكفي الإشارة إلى فشل تصميم معين لثنائي الفينيل متعدد الكلور بعد عدد معين من الساعات، بل يجب تحديد الموقع ووضع الفشل وسبب الفشل. ما لم يتم تحليل جميع بيانات الفشل السابقة بدقة، ستكون هناك حاجة إلى فترة طويلة من جمع البيانات قبل استخدام طريقة البيانات التجريبية.

الحل البديل المحتمل لهذا القيد هو تنفيذ اختبار دورة الحياة عالي السرعة (HALT) بغرض بناء قاعدة بيانات لمعدل الفشل بسرعة، على الرغم من أن إعادة إنتاج المعلمات البيئية بدقة يمثل تحديًا ولكنه حيوي [27]. يمكن قراءة وصف المرحلة الثانية من تنفيذ طريقة البيانات التجريبية في [27]، والذي يوضح كيفية التنبؤ بـ MTBF لتصميم مقترح إذا تم الحصول على التصميم قيد الاختبار عن طريق تعديل لوحة موجودة توجد بها بالفعل بيانات فشل مفصلة . تم وصف المراجعات الأخرى لطرق البيانات التجريبية من قبل مؤلفين مختلفين في [11,17,20,26،XNUMX،XNUMX،XNUMX].

8. محاكاة الكمبيوتر لظروف الفشل (PoF)

يتم تنفيذ تقنيات النمذجة الحاسوبية لظروف الفشل، والتي تسمى أيضًا نماذج الإجهاد والضرر أو نماذج PoF، في عملية تنبؤ بالموثوقية من خطوتين. تتضمن المرحلة الأولى البحث عن استجابة لوحة الدوائر المطبوعة لحمل ديناميكي مفروض عليها، وفي المرحلة الثانية يتم حساب استجابة النموذج لضمان مؤشر موثوقية معين. غالبًا ما يتم تخصيص معظم الأدبيات لكل من طريقة التنبؤ بالاستجابة وعملية العثور على معايير الفشل. من الأفضل فهم هاتين الطريقتين عند وصفهما بشكل مستقل، لذلك ستنظر هذه المراجعة في هاتين الخطوتين بشكل منفصل.

بين مراحل التنبؤ بالاستجابة والبحث عن معايير الفشل، يتم نقل مجموعة البيانات التي تم إنشاؤها في المرحلة الأولى والمستخدمة في الثانية إلى النموذج. لقد تطور متغير الاستجابة من استخدام تسريع الإدخال على الهيكل [15,36,37,67]، من خلال التسارع الفعلي الذي يعاني منه المكون لحساب الاستجابات الاهتزازية المختلفة لتخطيطات ثنائي الفينيل متعدد الكلور المختلفة [40]، وأخيرًا إلى النظر في رحلة محلية [62] أو لحظات الانحناء المحلية [59] التي يمر بها ثنائي الفينيل متعدد الكلور المحلي للمكون.

وقد لوحظ أن الفشل هو وظيفة ترتيب المكونات على لوحة الدوائر المطبوعة [21,38،XNUMX]، لذلك من المرجح أن تكون النماذج التي تتضمن استجابة الاهتزاز المحلية دقيقة. يعتمد اختيار المعلمة (التسارع المحلي أو الانحراف المحلي أو لحظة الانحناء) التي تعتبر العامل المحدد للفشل على الحالة المحددة.
إذا تم استخدام مكونات SMT، فقد تكون لحظات الانحناء أو الانحناء هي العوامل الأكثر أهمية للفشل؛ بالنسبة للمكونات الثقيلة، عادةً ما يتم استخدام التسارع المحلي كمعيار للفشل. ولسوء الحظ، لم يتم إجراء أي بحث لإظهار نوع المعايير الأكثر ملاءمة في مجموعة معينة من بيانات الإدخال.

من المهم النظر في مدى ملاءمة أي طريقة PoF مستخدمة، لأنه ليس من العملي استخدام أي طريقة PoF، تحليلية أو FE، غير مدعومة ببيانات الاختبارات المعملية. بالإضافة إلى ذلك، من المهم استخدام أي نموذج فقط ضمن نطاق قابليته للتطبيق، مما يحد للأسف من إمكانية تطبيق معظم نماذج PoF الحالية لاستخدامها في ظروف محددة ومحدودة للغاية. تم وصف الأمثلة الجيدة لمناقشة طرق PoF من قبل مؤلفين مختلفين [17,19,26,49،XNUMX،XNUMX،XNUMX].

8.1. التنبؤ بالاستجابة

يتضمن التنبؤ بالاستجابة استخدام الخصائص الهندسية والمواد للهيكل لحساب متغير الاستجابة المطلوب. من المتوقع أن تلتقط هذه الخطوة الاستجابة الشاملة لثنائي الفينيل متعدد الكلور الأساسي فقط وليس استجابة المكونات الفردية. هناك ثلاثة أنواع رئيسية من طرق التنبؤ بالاستجابة: نماذج FE التحليلية المفصلة ونماذج FE المبسطة، الموضحة أدناه. تركز هذه الطرق على دمج الصلابة والتأثيرات الجماعية للمكونات المضافة، ومع ذلك من المهم ألا نغفل أهمية النمذجة الدقيقة للصلابة الدورانية عند حافة PCB لأن ذلك يرتبط ارتباطًا وثيقًا بدقة النموذج (تتم مناقشة ذلك في القسم 8.1.4). تين. 1. مثال لنموذج تفصيلي للوحة الدوائر المطبوعة [53].

8.1.1. التنبؤ بالاستجابة التحليلية

يوفر Steinberg [62] الطريقة التحليلية الوحيدة لحساب استجابة الاهتزاز للوحة الدوائر المطبوعة. ينص شتاينبرغ على أن سعة التذبذب عند رنين الوحدة الإلكترونية تساوي ضعف الجذر التربيعي لتردد الرنين؛ تستند هذه المطالبة إلى بيانات غير متوفرة ولا يمكن التحقق منها. وهذا يسمح بحساب الانحراف الديناميكي عند الرنين بشكل تحليلي، والذي يمكن استخدامه بعد ذلك لحساب الحمل الديناميكي من مكون ثقيل أو انحناء لوحة الدائرة المطبوعة. لا تنتج هذه الطريقة استجابة محلية مباشرة لثنائي الفينيل متعدد الكلور وهي متوافقة فقط مع معايير الفشل المستندة إلى الانحراف التي وصفها شتاينبرغ.

إن صحة افتراض توزيع دالة النقل بناءً على قياسات السعة أمر مشكوك فيه منذ أن قام بيتاريسي وآخرون [53] بقياس التوهين الحرج بنسبة 2٪ للوحة الأم للكمبيوتر، في حين أن استخدام افتراض شتاينبرغ سيعطي 3,5٪ (على أساس التردد الطبيعي 54). هرتز)، الأمر الذي قد يؤدي إلى التقليل بشكل كبير من استجابة اللوحة للاهتزاز.

8.1.2. نماذج FE مفصلة

يوضح بعض المؤلفين استخدام نماذج FE التفصيلية لحساب استجابة الاهتزاز للوحة الدوائر المطبوعة [30,37,53،57,58،1، 3،4] (يبين الشكل 33-35 أمثلة بمستوى متزايد من التفاصيل)، إلا أن استخدام هذه النماذج لا يُنصح باستخدام الطرق لمنتج تجاري (ما لم يكن التنبؤ الدقيق بالاستجابة المحلية فقط ليس ضروريًا تمامًا) نظرًا لأن الوقت اللازم لبناء مثل هذا النموذج وحله مفرط. تنتج النماذج المبسطة بيانات ذات دقة مناسبة بشكل أسرع وبتكلفة أقل. يمكن تقليل الوقت اللازم لبناء وحل نموذج FE مفصل باستخدام ثوابت JEDEC XNUMX المنشورة في [XNUMX-XNUMX]، ويمكن استخدام ثوابت الزنبرك هذه بدلاً من نموذج FE المفصل لكل سلك. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تنفيذ طريقة البنية التحتية (المعروفة أحيانًا باسم طريقة العنصر الفائق) لتقليل وقت الحساب المطلوب لحل النماذج التفصيلية. تجدر الإشارة إلى أن نماذج FE المفصلة غالبًا ما تطمس الخطوط الفاصلة بين تنبؤ الاستجابة ومعايير الفشل، لذلك قد يقع العمل المشار إليه هنا أيضًا ضمن قائمة الأعمال التي تحتوي على معايير الفشل.

8.1.3. نماذج FE الموزعة

تقلل نماذج FE المبسطة من إنشاء النموذج ووقت الحل. يمكن تمثيل كتلة المكون المضافة وصلابته ببساطة عن طريق محاكاة ثنائي الفينيل متعدد الكلور الفارغ مع زيادة الكتلة والصلابة، حيث يتم دمج تأثيرات الكتلة والصلابة عن طريق زيادة معامل يونغ لثنائي الفينيل متعدد الكلور محليًا.

تين. 2. مثال لنموذج تفصيلي لمكون QFP باستخدام التناظر لتبسيط عملية النمذجة وتقليل وقت الحل [36]. تين. 3. مثال لنموذج FE مفصل للرصاص J [6].

يمكن حساب عامل تعزيز الصلابة عن طريق قطع العضو المتصل فعليًا وتطبيق طرق اختبار الانثناء [52]. بيتاريسي وآخرون. [52,54،XNUMX] فحص تأثير التبسيط للكتلة المضافة والصلابة التي توفرها المكونات المرتبطة بلوحة الدوائر المطبوعة.

تتناول الورقة الأولى حالة واحدة لنموذج FE المبسط للوحة الدوائر المطبوعة، والتي تم التحقق منها مقابل البيانات التجريبية. مجال الاهتمام الرئيسي لهذه الورقة هو تحديد الخصائص الموزعة، مع التنبيه إلى أن الدقة العالية للصلابة الالتوائية مطلوبة للحصول على نموذج دقيق.

تتناول المقالة الثانية خمسة مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور مملوءة مختلفة، تم تصميم كل منها بمستويات مختلفة لتبسيط تكوينها. تتم مقارنة هذه النماذج مع البيانات التجريبية. تختتم هذه المقالة ببعض الملاحظات المفيدة حول العلاقة بين نسب صلابة الكتلة ودقة النموذج. تستخدم كلتا الورقتين فقط الترددات الطبيعية وMECs (معايير ضمان الوسائط) لتحديد العلاقة بين النموذجين. لسوء الحظ، لا يمكن أن يوفر الخطأ في التردد الطبيعي أي معلومات حول الخطأ في التسارع المحلي أو لحظات الانحناء، ويمكن لـ MKO فقط إعطاء الارتباط الإجمالي بين وضعين طبيعيين، ولكن لا يمكن استخدامه لحساب النسبة المئوية لخطأ التسارع أو الانحناء. باستخدام مزيج من التحليل العددي والمحاكاة الحاسوبية، قدم سيفوينتس [10] الملاحظات الأربع التالية.

1. يجب أن تحتوي أوضاع المحاكاة على كتلة اهتزاز بنسبة 90% على الأقل لإجراء تحليل دقيق.
2. في الحالات التي تكون فيها انحرافات اللوحة مماثلة لسمكها، قد يكون التحليل غير الخطي أكثر ملاءمة من التحليل الخطي.
3. يمكن أن تؤدي الأخطاء الصغيرة في وضع المكونات إلى حدوث أخطاء كبيرة في قياسات الاستجابة.
4. تعد دقة قياس الاستجابة أكثر حساسية للأخطاء في الكتلة من الصلابة.

8.1.4. ظروف الحدود

لمعامل صلابة دوران حافة ثنائي الفينيل متعدد الكلور تأثير كبير على دقة الاستجابة المحسوبة [59]، واعتمادًا على التكوين المحدد له أهمية أكبر بكثير من كتلة المكون الإضافي وصلابته. إن نمذجة صلابة الحافة الدورانية على أنها صفر (في الأساس مجرد حالة مدعومة) عادة ما تؤدي إلى نتائج متحفظة، في حين أن النمذجة على أنها مثبتة بإحكام تقلل عادة من النتائج، حيث أنه حتى أقوى آليات تثبيت ثنائي الفينيل متعدد الكلور لا يمكنها ضمان حالة حافة مثبتة بالكامل. يتحقق باركر وتشين [5] من صحة النظرية التحليلية من خلال النتائج التجريبية لإظهار كيف تؤثر صلابة دوران الحافة على التردد الطبيعي لثنائي الفينيل متعدد الكلور. النتيجة الرئيسية لهذا العمل هي العلاقة القوية بين صلابة دوران الحافة والترددات الطبيعية، بما يتوافق مع النظرية. وهذا يعني أيضًا أن الأخطاء الكبيرة في نمذجة صلابة دوران الحافة ستؤدي إلى أخطاء كبيرة في التنبؤ بالاستجابة. على الرغم من أن هذا العمل تم أخذه في الاعتبار في حالة معينة، إلا أنه ينطبق على نمذجة جميع أنواع آليات الشرط الحدودي. باستخدام البيانات التجريبية من ليم وآخرون. [41] يعطي مثالاً لكيفية حساب صلابة دوران الحافة لاستخدام FE في نموذج PCB؛ ويتم تحقيق ذلك باستخدام طريقة مقتبسة من باركر وتشين [5]. يوضح هذا العمل أيضًا كيفية تحديد الموقع الأمثل لأي نقطة في البنية لتعظيم الترددات الطبيعية. الأعمال التي تأخذ بعين الاعتبار على وجه التحديد تأثير تعديل الشروط الحدودية لتقليل استجابة الاهتزاز موجودة أيضًا بواسطة Guo و Zhao [21]؛ اجليتي [2]; أجلييتي وشوينجشاكل [3]، ليم وآخرون. [41].

8.1.5. توقعات تأثير الصدمات والاهتزازات

بيتاريسي وآخرون. [53-55] استخدم نموذج FE مفصلًا لثنائي الفينيل متعدد الكلور للتنبؤ باستجابة الصدمات والاهتزاز للوحة بمكونات ممثلة على شكل كتل ثلاثية الأبعاد. استخدمت هذه النماذج نسب تخميد ثابتة محددة تجريبيًا لتحسين التنبؤ بالاستجابة عند الرنين. وتمت مقارنة طيف استجابة التأثير (SRS) وطرق كاسحة الوقت للتنبؤ باستجابة التأثير، حيث كانت كلتا الطريقتين عبارة عن مقايضة بين الدقة ووقت الحل.

8.2. معايير الرفض

تأخذ معايير الفشل قياسًا لاستجابة ثنائي الفينيل متعدد الكلور وتستخدمه لاستخلاص مقياس الفشل، حيث قد يكون مقياس الفشل هو متوسط ​​الوقت بين حالات الفشل (MTBF)، أو الدورات حتى الفشل، أو احتمالية التشغيل الخالي من الفشل، أو أي مقياس موثوقية آخر (انظر IEEE [26]؛ جنسن [28] 47]؛ أوكونور [XNUMX] لمناقشة مقاييس الفشل). يمكن تقسيم الطرق المختلفة لتوليد هذه البيانات بسهولة إلى طرق تحليلية وتجريبية. تولد الطرق التجريبية بيانات معايير الفشل عن طريق تحميل عينات اختبار المكونات إلى الحمل الديناميكي المطلوب. لسوء الحظ، نظرًا للنطاق الواسع من بيانات الإدخال (أنواع المكونات وسمك ثنائي الفينيل متعدد الكلور والأحمال) الممكنة عمليًا، فمن غير المرجح أن تكون البيانات المنشورة قابلة للتطبيق بشكل مباشر نظرًا لأن البيانات صالحة فقط في حالات خاصة جدًا. لا تعاني الأساليب التحليلية من مثل هذه العيوب ولها قابلية تطبيق أوسع بكثير.

8.2.1. معايير الرفض التجريبية

كما ذكرنا سابقًا، يتمثل أحد قيود معظم النماذج التجريبية في أنها تنطبق فقط على التكوينات التي تتضمن نفس سماكة ثنائي الفينيل متعدد الكلور وأنواع المكونات المماثلة وحمل الإدخال، وهو أمر غير مرجح. ومع ذلك، فإن الأدبيات المتاحة مفيدة للأسباب التالية: فهي توفر أمثلة جيدة لأداء اختبارات الفشل، وتسلط الضوء على خيارات مختلفة لمقاييس الفشل، وتوفر معلومات قيمة فيما يتعلق بآليات الفشل. أنشأ Li [37] نموذجًا تجريبيًا للتنبؤ بموثوقية حزم BGA ذات 272 سنًا وحزم QFP ذات 160 سنًا. يتم التحقيق في تلف الكلال في الموصلات وفي جسم العبوة، وتتوافق النتائج التجريبية بشكل جيد مع تحليل الضرر القائم على الإجهاد المحسوب باستخدام نموذج FE مفصل (انظر أيضًا Li وPoglitsch [38,39،XNUMX]). تنتج العملية ضررًا تراكميًا لمستوى معين من تسارع الاهتزاز لإشارة دخل الاهتزاز.
قام لاو وآخرون [36] بتقييم موثوقية مكونات محددة تحت تأثير الصدمات والاهتزازات باستخدام إحصائيات ويبل. قام Liguore وFollowell [40] بفحص فشل مكونات LLCC وJ-lead من خلال تغيير التسارع المحلي عبر دورات الخدمة. تم استخدام التسارع المحلي بدلاً من تسارع مدخلات الهيكل، وتم دراسة تأثير درجة الحرارة على نتائج الاختبار. تشير المقالة أيضًا إلى البحث في تأثير سماكة ثنائي الفينيل متعدد الكلور على موثوقية المكونات.

يقارن Guo وZhao [21] موثوقية المكونات عند استخدام الانحناء الالتوائي المحلي كحمل، على عكس الدراسات السابقة التي استخدمت التسارع. تمت محاكاة ضرر التعب، ثم تمت مقارنة نموذج FE مع النتائج التجريبية. تتناول المقالة أيضًا تحسين تخطيط المكونات لتحسين الموثوقية.

يقدم هام ولي [22] طريقة بيانات اختبار لمشكلة تحديد ضغوط لحام الرصاص تحت التحميل الالتوائي الدوري. نظر إستس وآخرون [15] في مشكلة فشل مكونات أجنحة النورس (GOST IEC 61188-5-5-2013) مع تسريع المدخلات المطبق والحمل الحراري. المكونات التي تمت دراستها هي أنواع حزم الرقائق CQFP 352، 208، 196، 84 و 28، بالإضافة إلى FP 42 و 10. المقال مخصص لفشل المكونات الإلكترونية بسبب التقلبات في مدار قمر صناعي أرضي ثابت بالنسبة إلى الأرض، الوقت يتم تحديد بين حالات الفشل من حيث سنوات الطيران على المدارات الأرضية الثابتة أو المنخفضة بالنسبة للأرض. تجدر الإشارة إلى أن احتمال فشل أسلاك جناح النورس يكون أكبر في المواقع الملامسة لجسم العبوة مقارنة بمفصل اللحام.

يأخذ جيه وجونج [30] في الاعتبار أعطال المعدات الناجمة عن عيوب التصنيع الكامنة في وصلة اللحام. يتم ذلك عن طريق إنشاء نموذج FE مفصل للغاية لثنائي الفينيل متعدد الكلور وإيجاد الكثافة الطيفية للطاقة (PSD) لأطوال تشققات التصنيع المختلفة. يقترح Ligyore و Followell [40] و Shetty و Reinikainen [58] أن الطرق التجريبية تنتج بيانات الفشل الأكثر دقة وإفادة لتكوينات المكونات المتصلة المحددة. يتم استخدام هذه الأنواع من الأساليب إذا كان من الممكن الحفاظ على بيانات إدخال معينة (سمك اللوحة، ونوع المكون، ونطاق الانحناء) ثابتة طوال التصميم، أو إذا كان المستخدم قادرًا على إجراء اختبارات حقيقية من هذا النوع.

8.2.2. معيار الفشل التحليلي

نماذج SMT لمفاصل الزاوية

يشير العديد من الباحثين الذين يبحثون في فشل دبوس الزاوية SMT إلى أن هذا هو السبب الأكثر شيوعًا للفشل. تكمل الأوراق التي كتبها Sidharth و Barker [59] سلسلة سابقة من الأوراق من خلال تقديم نموذج لتحديد إجهاد أسلاك التوصيل الزاوية SMT ومكونات الرصاص الحلقي. يحتوي النموذج المقترح على خطأ أقل من 7٪ مقارنة بنموذج FE التفصيلي لستة سيناريوهات أسوأ الحالات. يعتمد النموذج على صيغة سبق أن نشرها باركر وسيدهارث [4]، حيث تمت نمذجة انحراف الجزء المتصل المعرض لعزم الانحناء. تبحث ورقة صخير [63] بشكل تحليلي الضغوط المتوقعة في أطراف الحزمة بسبب لحظات الانحناء المطبقة محليًا. يعتمد باركر وسيدهارث [4] على عمل صخير [63] وباركر وآخرين [4]، الذي يتناول تأثير الصلابة الدورانية الرائدة. أخيرًا، استخدم باركر وآخرون [7] نماذج FE مفصلة لدراسة تأثير الاختلافات الأبعاد في الرصاص على عمر كلال الرصاص.

من المناسب أن نذكر هنا العمل على ثوابت زنبرك الرصاص في JEDEC، والتي سهّلت إلى حد كبير إنشاء نماذج لمكونات الرصاص [33-35]. يمكن استخدام ثوابت الزنبرك بدلاً من النموذج التفصيلي لوصلات الرصاص، وسيتم تقليل الوقت اللازم لبناء وحل نموذج FE في النموذج. إن استخدام مثل هذه الثوابت في نموذج المكون FE سيمنع الحساب المباشر لضغوط الرصاص المحلية. وبدلاً من ذلك، سيتم تقديم سلالة الرصاص الشاملة، والتي يجب أن تكون مرتبطة إما بضغوط الرصاص المحلية أو بمعايير فشل الرصاص بناءً على دورة حياة المنتج.

بيانات التعب المادي

ترتبط معظم البيانات المتعلقة بفشل المواد المستخدمة في عمليات اللحام والمكونات في المقام الأول بالفشل الحراري، وتوجد بيانات قليلة نسبيًا تتعلق بفشل الكلال. تم توفير مرجع رئيسي في هذا المجال بواسطة ساندور [56]، الذي يقدم بيانات عن آليات التعب وفشل سبائك اللحام. يعتبر شتاينبرغ [62] فشل عينات اللحام. تتوفر بيانات التعب للجنود والأسلاك القياسية في ورقة يامادا [69].

تين. 4. موضع الفشل المعتاد من دليل مكونات QFP قريب من جسم العبوة.

يعد فشل النمذجة المرتبط بتفكيك اللحام أمرًا صعبًا نظرًا للخصائص غير العادية لهذه المادة. يعتمد حل هذا السؤال على المكون الذي يجب اختباره. ومن المعروف أنه بالنسبة لحزم QFP لا يتم أخذ ذلك في الاعتبار عادة، ويتم تقييم الموثوقية باستخدام الأدبيات المرجعية. ولكن إذا تم حساب لحام مكونات BGA و PGA الكبيرة، فإن اتصالات الرصاص، بسبب خصائصها غير العادية، يمكن أن تؤثر على فشل المنتج. وبالتالي، بالنسبة لحزم QFP، تعد خصائص إجهاد الرصاص هي المعلومات الأكثر فائدة. بالنسبة لـ BGA، تعد المعلومات حول متانة وصلات اللحام المعرضة للتشوه البلاستيكي الفوري أكثر فائدة [14]. بالنسبة للمكونات الأكبر حجمًا، يوفر Steinberg [62] بيانات جهد سحب وصلة اللحام.

نماذج فشل المكونات الثقيلة

تم عرض نماذج الفشل الوحيدة الموجودة للمكونات الثقيلة في ورقة بحثية كتبها Steinberg [62]، والتي تدرس قوة الشد للمكونات وتعطي مثالاً لكيفية حساب الحد الأقصى من الضغط المسموح به الذي يمكن تطبيقه على وصلة الرصاص

8.3. استنتاجات حول إمكانية تطبيق نماذج PoF

تم التوصل إلى الاستنتاجات التالية في الأدبيات المتعلقة بطرق PoF.

تعد الاستجابة المحلية أمرًا بالغ الأهمية للتنبؤ بفشل المكون. كما هو مذكور في Li, Poglitsch [38]، فإن المكونات الموجودة على حواف ثنائي الفينيل متعدد الكلور أقل عرضة للفشل من تلك الموجودة في وسط ثنائي الفينيل متعدد الكلور بسبب الاختلافات المحلية في الانحناء. وبالتالي، فإن المكونات الموجودة في مواقع مختلفة على PCB سيكون لها احتمالات مختلفة للفشل.

يعتبر انحناء اللوحة المحلية معيار فشل أكثر أهمية من التسارع لمكونات SMT. تشير الأعمال الحديثة [38,57,62,67،XNUMX،XNUMX،XNUMX] إلى أن انحناء اللوحة هو معيار الفشل الرئيسي.

تعد الأنواع المختلفة من الحزم، سواء من حيث عدد الأطراف أو النوع المستخدم، أكثر موثوقية بطبيعتها من غيرها، بغض النظر عن البيئة المحلية المحددة [15,36,38،XNUMX،XNUMX].
يمكن أن تؤثر درجة الحرارة على موثوقية المكونات. ويذكر ليجور وفولويل [40] أن عمر التعب يصل إلى أعلى مستوياته في نطاق درجات الحرارة من 0 درجة مئوية إلى 65 درجة مئوية، مع انخفاض ملحوظ عند درجات حرارة أقل من -30 درجة مئوية وما فوق 95 درجة مئوية. بالنسبة لمكونات QFP، يعتبر الموقع الذي يتصل فيه السلك بالحزمة (انظر الشكل 4) موقع الخطأ الأساسي بدلاً من وصلة اللحام [15,22,38،XNUMX،XNUMX].

سمك اللوحة له تأثير واضح على عمر الكلال لمكونات SMT، حيث تبين أن عمر الكلال BGA ينخفض ​​بحوالي 30-50 مرة إذا تمت زيادة سمك اللوحة من 0,85 مم إلى 1,6 مم (مع الحفاظ على انحناء إجمالي ثابت) [13] . تؤثر مرونة (امتثال) خيوط المكونات بشكل كبير على موثوقية مكونات الرصاص الطرفية [63]، ومع ذلك، فهذه علاقة غير خطية، وتكون خيوط الاتصال الوسيطة هي الأقل موثوقية.

8.4. طرق البرمجيات

يوفر مركز هندسة دورة الحياة المتقدمة (CALCE) في جامعة ميريلاند برنامجًا لحساب استجابة الاهتزاز والصدمات للوحات الدوائر المطبوعة. يحتوي البرنامج (المسمى CALCE PWA) على واجهة مستخدم تعمل على تبسيط عملية تشغيل نموذج FE وإدخال حساب الاستجابة تلقائيًا في نموذج الاهتزاز. لا توجد افتراضات مستخدمة لإنشاء نموذج استجابة FE، ومعايير الفشل المستخدمة مأخوذة من Steinberg [61] (على الرغم من أنه من المتوقع أيضًا تنفيذ طريقة باركرز [48]). لتقديم توصيات عامة لتحسين موثوقية المعدات، يعمل البرنامج الموصوف بشكل جيد، خاصة أنه يأخذ في الاعتبار في نفس الوقت الضغوط المستحثة حرارياً ويتطلب الحد الأدنى من المعرفة المتخصصة، ولكن لم يتم التحقق من دقة معايير الفشل في النماذج تجريبياً.

9. طرق زيادة موثوقية المعدات

سيناقش هذا القسم تعديلات ما بعد المشروع التي تعمل على تحسين موثوقية المعدات الإلكترونية. وهي تنقسم إلى فئتين: تلك التي تغير الظروف الحدودية لثنائي الفينيل متعدد الكلور، وتلك التي تزيد من التخميد.

الغرض الرئيسي من تعديلات حالة الحدود هو تقليل الانحراف الديناميكي للوحة الدوائر المطبوعة، ويمكن تحقيق ذلك من خلال تقوية الأضلاع أو الدعامات الإضافية أو تقليل اهتزاز وسيط الإدخال. يمكن أن تكون أدوات التقوية مفيدة لأنها تزيد من الترددات الطبيعية، وبالتالي تقلل الانحراف الديناميكي [62]، وينطبق الشيء نفسه على إضافة دعامات إضافية [3]، على الرغم من أنه يمكن أيضًا تحسين موقع الدعامات، كما هو موضح في أعمال JH Ong وLim [ 40]. لسوء الحظ، تتطلب الأضلاع والدعامات عادة إعادة تصميم التخطيط، لذلك من الأفضل أخذ هذه التقنيات في الاعتبار في وقت مبكر من دورة التصميم. وبالإضافة إلى ذلك، ينبغي الحرص على التأكد من أن التعديلات لا تغير الترددات الطبيعية لتتناسب مع الترددات الطبيعية للهيكل الداعم، لأن ذلك سيؤدي إلى نتائج عكسية.

تعمل إضافة العزل على تحسين موثوقية المنتج عن طريق تقليل تأثير البيئة الديناميكية المنقولة إلى المعدات ويمكن تحقيق ذلك بشكل سلبي أو نشط.
عادة ما تكون الطرق السلبية بسيطة وأرخص في التنفيذ، مثل استخدام عوازل الكابلات [66] أو استخدام خصائص المرونة الزائفة لسبائك ذاكرة الشكل (SMA) [32]. ومع ذلك، فمن المعروف أن العوازل سيئة التصميم يمكن أن تزيد الاستجابة بالفعل.
توفر الطرق النشطة تخميدًا أفضل على نطاق ترددي أوسع، عادةً على حساب البساطة والكتلة، لذلك عادةً ما يكون المقصود منها تحسين دقة الأجهزة الدقيقة الحساسة جدًا بدلاً من منع الضرر. يتضمن عزل الاهتزاز النشط الطرق الكهرومغناطيسية [60] والكهروضغطية [18,43]. على عكس طرق تعديل الحالة الحدودية، يهدف تعديل التخميد إلى تقليل استجابة الرنين القصوى للمعدات الإلكترونية، في حين يجب أن تتغير الترددات الطبيعية الفعلية بشكل طفيف فقط.

كما هو الحال مع عزل الاهتزاز، يمكن تحقيق التخميد بشكل سلبي أو نشط، مع تبسيطات تصميم مماثلة في الأول وزيادة التعقيد والتخميد في الأخير.

تشمل الطرق السلبية، على سبيل المثال، طرقًا بسيطة جدًا مثل مواد الربط، وبالتالي زيادة تخميد لوحة الدوائر المطبوعة [62]. تشمل الطرق الأكثر تطورًا تخميد الجسيمات [68] واستخدام الممتصات الديناميكية ذات النطاق العريض [25].

عادة ما يتم تحقيق التحكم النشط في الاهتزاز من خلال استخدام عناصر بيزوسيراميكية مرتبطة بسطح لوحة الدوائر المطبوعة [1,45]. يعد استخدام طرق التقسية أمرًا محددًا ويجب النظر فيه بعناية فيما يتعلق بالطرق الأخرى. إن تطبيق هذه التقنيات على المعدات التي ليس من المعروف أنها تعاني من مشكلات الموثوقية لن يؤدي بالضرورة إلى زيادة تكلفة التصميم ووزنه. ومع ذلك، إذا فشل منتج ذو تصميم معتمد أثناء الاختبار، فقد يكون تطبيق تقنية التقوية الهيكلية أسرع وأسهل بكثير من إعادة تصميم المعدات.

10. فرص تطوير الأساليب

يعرض هذا القسم تفاصيل فرص تحسين التنبؤ بموثوقية المعدات الإلكترونية، على الرغم من أن التطورات الحديثة في مجال الإلكترونيات الضوئية وتكنولوجيا النانو وتقنيات التعبئة والتغليف قد تحد قريبًا من إمكانية تطبيق هذه المقترحات. قد لا تكون الطرق الأربعة الرئيسية للتنبؤ بالموثوقية قيد الاستخدام في وقت تصميم الجهاز. والعامل الوحيد الذي يمكن أن يجعل مثل هذه الأساليب أكثر جاذبية هو تطوير تقنيات التصنيع والاختبار المؤتمتة بالكامل ومنخفضة التكلفة، لأن هذا من شأنه أن يسمح ببناء التصميم المقترح واختباره بشكل أسرع بكثير من الممكن حاليًا، وبأقل جهد بشري.

طريقة PoF لديها مجال كبير للتحسين. المجال الرئيسي حيث يمكن تحسينه هو التكامل مع عملية التصميم الشاملة. تصميم المعدات الإلكترونية هو عملية تكرارية تقرب المطور من النتيجة النهائية فقط بالتعاون مع مهندسين متخصصين في مجال الإلكترونيات والتصنيع والهندسة الحرارية والتصميم الهيكلي. إن الطريقة التي تعالج بعض هذه المشكلات تلقائيًا في وقت واحد ستقلل من عدد تكرارات التصميم وتوفر قدرًا كبيرًا من الوقت، خاصة عند النظر في مقدار الاتصال بين الإدارات. سيتم تقسيم مجالات التحسين الأخرى في أساليب PoF إلى أنواع التنبؤ بالاستجابة ومعايير الفشل.

للتنبؤ بالاستجابة مساران محتملان للأمام: إما نماذج أسرع وأكثر تفصيلاً، أو نماذج محسنة ومبسطة. مع ظهور معالجات الكمبيوتر القوية بشكل متزايد، يمكن أن يصبح وقت الحل لنماذج FE المفصلة قصيرًا جدًا، وفي الوقت نفسه، بفضل البرامج الحديثة، يتم تقليل وقت تجميع المنتج، مما يقلل في النهاية من تكلفة الموارد البشرية. يمكن أيضًا تحسين طرق FE المبسطة من خلال عملية إنشاء نماذج FE تلقائيًا، على غرار تلك المقترحة لطرق FE التفصيلية. يتوفر حاليًا برنامج تلقائي (CALCE PWA) لهذا الغرض، لكن التكنولوجيا لم يتم إثباتها بشكل جيد في الممارسة العملية وافتراضات النمذجة المقدمة غير معروفة.

سيكون حساب عدم اليقين المتأصل في طرق التبسيط المختلفة مفيدًا جدًا، مما يسمح بتنفيذ معايير مفيدة لتحمل الخطأ.

أخيرًا، قد تكون قاعدة بيانات أو طريقة لنقل الصلابة المتزايدة للمكونات المرفقة مفيدة، حيث يمكن استخدام هذه الزيادات في الصلابة لتحسين دقة نماذج الاستجابة. يعتمد إنشاء معايير فشل المكونات على الاختلاف الطفيف بين المكونات المتشابهة من مختلف الشركات المصنعة، بالإضافة إلى إمكانية تطوير أنواع تعبئة جديدة، حيث أن أي طريقة أو قاعدة بيانات لتحديد معايير الفشل يجب أن تأخذ في الاعتبار هذا التباين والتغييرات.

يتمثل أحد الحلول في إنشاء طريقة/برنامج لإنشاء نماذج FE مفصلة تلقائيًا استنادًا إلى معلمات الإدخال مثل أبعاد الرصاص والتعبئة. قد تكون هذه الطريقة مجدية للمكونات ذات الشكل الموحد بشكل عام مثل مكونات SMT أو DIP، ولكن ليس للمكونات المعقدة غير المنتظمة مثل المحولات أو الاختناقات أو المكونات المخصصة.

يمكن حل نماذج FE اللاحقة للضغوط ودمجها مع بيانات فشل المواد (بيانات منحنى اللدونة SN أو ميكانيكا الكسر أو ما شابه) لحساب عمر المكونات، على الرغم من أن بيانات فشل المواد يجب أن تكون ذات جودة عالية. يجب أن تكون عملية FE مرتبطة ببيانات اختبار حقيقية، ويفضل أن يكون ذلك على نطاق واسع من التكوينات قدر الإمكان.

يعد الجهد المبذول في مثل هذه العملية صغيرًا نسبيًا مقارنة ببديل الاختبارات المعملية المباشرة، والتي يجب أن تؤدي عددًا كبيرًا من الاختبارات ذات دلالة إحصائية عبر سماكات مختلفة لثنائي الفينيل متعدد الكلور، وكثافات تحميل متفاوتة واتجاهات تحميل، حتى مع وجود مئات من أنواع المكونات المختلفة المتاحة لعدة أنواع من المكونات. أنواع المجالس. فيما يتعلق بالاختبارات المعملية البسيطة، قد تكون هناك طريقة لتحسين قيمة كل اختبار.

إذا كانت هناك طريقة لحساب الزيادة النسبية في الإجهاد نتيجة للتغيرات في بعض المتغيرات، مثل سمك ثنائي الفينيل متعدد الكلور أو أبعاد الرصاص، فيمكن تقدير التغير في عمر المكونات لاحقًا. يمكن إنشاء مثل هذه الطريقة باستخدام تحليل FE أو الطرق التحليلية، مما يؤدي في النهاية إلى صيغة بسيطة لحساب معايير الفشل من بيانات الفشل الموجودة.

في النهاية، من المتوقع أن يتم إنشاء طريقة تجمع بين جميع الأدوات المختلفة المتاحة: تحليل FE، وبيانات الاختبار، والتحليل التحليلي والأساليب الإحصائية لإنشاء بيانات الفشل الأكثر دقة الممكنة مع الموارد المحدودة المتاحة. يمكن تحسين جميع العناصر الفردية لأسلوب PoF من خلال إدخال أساليب عشوائية في العملية لمراعاة آثار التباين في المواد الإلكترونية ومراحل التصنيع. وهذا من شأنه أن يجعل النتائج أكثر واقعية، وربما يؤدي إلى عملية لإنشاء معدات أكثر قوة في مواجهة التباين مع تقليل تدهور المنتج (بما في ذلك الوزن والتكلفة).

وفي نهاية المطاف، يمكن أن تسمح هذه التحسينات بإجراء تقييم فوري لموثوقية المعدات أثناء عملية التصميم، واقتراح خيارات مكونات أكثر أمانًا أو تخطيطات أو توصيات أخرى لتحسين الموثوقية مع معالجة مشكلات أخرى مثل التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) والحراري والصناعي.

11. الخلاصة

تقدم هذه المراجعة تعقيدات التنبؤ بموثوقية المعدات الإلكترونية، وتتبع تطور أربعة أنواع من طرق التحليل (الأدبيات التنظيمية، والبيانات التجريبية، وبيانات الاختبار وPoF)، مما يؤدي إلى توليف ومقارنة هذه الأنواع من الأساليب. لوحظ أن الطرق المرجعية مفيدة فقط للدراسات الأولية، وأن طرق البيانات التجريبية تكون مفيدة فقط في حالة توفر بيانات توقيت شاملة ودقيقة، كما أن طرق بيانات الاختبار حيوية لاختبار تأهيل التصميم ولكنها غير كافية لتحسين التصاميم.

وتناقش أساليب PoF بمزيد من التفصيل مما كانت عليه في مراجعات الأدبيات السابقة، وتقسيم البحث إلى فئات معايير التنبؤ واحتمال الفشل. يراجع قسم "التنبؤ بالاستجابة" الأدبيات المتعلقة بالخصائص الموزعة، ونمذجة الحالة الحدودية، ومستويات التفاصيل في نماذج FE. يظهر أن اختيار طريقة التنبؤ بالاستجابة عبارة عن مقايضة بين الدقة والوقت لإنشاء نموذج FE وحله، مما يؤكد مرة أخرى على أهمية دقة الشروط الحدودية. يناقش قسم "معايير الفشل" معايير الفشل التجريبية والتحليلية؛ بالنسبة لتقنية SMT، يتم توفير مراجعات للنماذج والمكونات الثقيلة.
لا تنطبق الأساليب التجريبية إلا على حالات محددة للغاية، على الرغم من أنها توفر أمثلة جيدة لطرق اختبار الموثوقية، في حين أن الأساليب التحليلية لها نطاق أوسع بكثير من قابلية التطبيق ولكنها أكثر تعقيدًا في التنفيذ. يتم توفير مناقشة موجزة لأساليب تحليل الفشل القائمة على أساس البرامج المتخصصة. وأخيرا، يتم توفير الآثار المترتبة على مستقبل التنبؤ بالموثوقية، مع الأخذ في الاعتبار الاتجاهات التي قد تتطور فيها طرق التنبؤ بالموثوقية.

أدب[1] G. S. Aglietti, R. S. Langley, E. Rogers and S. B. Gabriel، نموذج فعال للوحة محملة بالمعدات لدراسات تصميم التحكم النشط، مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية 108 (2000)، 1663-1673.
[2] جي إس أجليتي، حاوية أخف للإلكترونيات لتطبيقات الفضاء، وقائع معهد المهندسين الميكانيكيين 216 (2002)، 131-142.
[3] G. S. Aglietti and C. Schwingshackl، تحليل العبوات والأجهزة المضادة للاهتزاز للمعدات الإلكترونية للتطبيقات الفضائية، وقائع المؤتمر الدولي السادس حول ديناميات ومراقبة هياكل المركبات الفضائية في الفضاء، ريوماجيوري، إيطاليا، (6).
[4] دي بي باركر وي. تشين، نمذجة قيود الاهتزاز لأدلة بطاقة القفل الإسفيني، مجلة ASME للتغليف الإلكتروني 115(2) (1993)، 189-194.
[5] D. B. Barker, Y. Chen and A. Dasgupta, تقدير عمر الكلال الاهتزازي لمكونات التركيب السطحي رباعية الرصاص، مجلة ASME للتغليف الإلكتروني 115(2) (1993)، 195-200.
[6] D. B. Barker, A. Dasgupta and M. Pecht, حسابات عمر مفصل اللحام PWB تحت التحميل الحراري والاهتزازي، الندوة السنوية للموثوقية وقابلية الصيانة، وقائع 1991 (Cat. No. 91CH2966-0)، 451-459.
[7] دي بي باركر، آي شريف، أ. داسغوبتا وم. بيشت، تأثير متغيرات أبعاد الرصاص SMC على امتثال الرصاص وعمر كلال مفاصل اللحام، مجلة ASME للتغليف الإلكتروني 114(2) (1992)، 177-184.
[8] D. B. Barker and K. Sidharth، PWB المحلي وانحناء المكونات للتجميع الخاضع للحظة الانحناء، الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين (ورقة) (1993)، 1-7.
[9] ج. باولز، دراسة استقصائية لإجراءات التنبؤ بالموثوقية للأجهزة الإلكترونية الدقيقة، معاملات IEEE بشأن الموثوقية 41(1) (1992)، 2-12.
[10] AO Cifuentes، تقدير السلوك الديناميكي للوحات الدوائر المطبوعة، معاملات IEEE على المكونات والتعبئة وتكنولوجيا التصنيع الجزء ب: التغليف المتقدم 17(1) (1994)، 69-75.
[11] L. Condra, C. Bosco, R. Deppe, L. Gullo, J. Treacy and C. Wilkinson, تقييم موثوقية المعدات الإلكترونية الفضائية، الجودة والموثوقية الهندسية الدولية 15(4) (1999)، 253-260 .
[12] M. J. Cushing, D. E. Mortin, T. J. Stadterman and A. Malhotra، مقارنة مناهج تقييم موثوقية الإلكترونيات، معاملات IEEE بشأن الموثوقية 42(4) (1993)، 542-546.
[13] ر. دارفو وأ. سيد، موثوقية وصلات لحام مصفوفة المنطقة في الانحناء، إجراءات SMTA الدولية للبرنامج الفني (2000)، 313-324.
[14] N. F. Enke، T. J. Kilinski، S. A. Schroeder and J. R. Lesniak، السلوكيات الميكانيكية لمفاصل لحام الرصاص والقصدير 60/40، وقائع - مؤتمر المكونات الإلكترونية 12 (1989)، 264-272.
[15] T. Estes، W. Wong، W. McMullen، T. Berger and Y. Saito، موثوقية شرائح الكعب من الفئة 2 على مكونات جناح النورس المحتوية على الرصاص. مؤتمر الفضاء الجوي، الإجراءات 6 (2003)، 6-2517–6 C2525
[16] FIDES، دليل FIDES لعام 2004 يصدر منهجية موثوقية للأنظمة الإلكترونية. مجموعة فيديس، 2004.
[17] B. Foucher, D. Das, J. Boullie and B. Meslet, مراجعة لطرق التنبؤ بموثوقية الأجهزة الإلكترونية، موثوقية الإلكترونيات الدقيقة 42(8) (2002)، 1155-1162.
[18] J. Garcia-Bonito، M. Brennan، S. Elliott، A. David and R. Pinnington، مشغل كهرضغطية جديد عالي الإزاحة للتحكم النشط في الاهتزاز، المواد والهياكل الذكية 7 (1) (1998)، 31 -42.
[19] دبليو جيريك، ج. جريجوريس، آي. جينكينز، جيه. جونز، د. لافيل، ب. ليكوير، ج. لينيك، سي. نيوجنوت، إم. سارنو، إي. توريس وإي. فيرجنولت، منهجية ل تقييم واختيار طريقة مناسبة للتنبؤ بالموثوقية لمكونات eee في التطبيقات الفضائية، وكالة الفضاء الأوروبية، (منشور خاص) ESA SP (507) (2002)، 73-80.
[20] ل. جولو، يوفر تقييم الموثوقية أثناء الخدمة والنهج من أعلى إلى أسفل طريقة بديلة للتنبؤ بالموثوقية. الموثوقية السنوية وقابلية الصيانة، وقائع الندوة (Cat. No. 99CH36283)، 1999، 365–377.
[21] Q. Guo وM. Zhao، إجهاد وصلة اللحام SMT بما في ذلك الانحناء الالتوائي وتحسين موقع الرقاقة، المجلة الدولية لتكنولوجيا التصنيع المتقدمة 26(7–8) (2005)، 887-895.
[22] س.-ج. هام وS.-B. لي، دراسة تجريبية لموثوقية التغليف الإلكتروني تحت الاهتزاز، الميكانيكا التجريبية 36(4) (1996)، 339-344.
[23] د. هارت، اختبار التعب لعنصر الرصاص في ثقب مطلي، وقائع IEEE للمؤتمر الوطني للفضاء والإلكترونيات (1988)، 1154-1158.
[24] T. Y. Hin, K. S. Beh and K. Seetharamu, تطوير لوحة اختبار ديناميكية لتقييم موثوقية وصلة لحام FCBGA في الصدمات والاهتزاز. وقائع المؤتمر الخامس لتكنولوجيا التغليف الإلكتروني (EPTC 5)، 2003، 2003-256
[25] V. Ho, A. Veprik and V. Babitsky, تقوية لوحات الدوائر المطبوعة باستخدام ممتص ديناميكي عريض النطاق، الصدمات والاهتزازات 10(3) (2003)، 195-210.
[26] IEEE، دليل IEEE لاختيار واستخدام تنبؤات الموثوقية بناءً على IEEE 1413, 2003, v+90 C.
[27] T. Jackson, S. Harbater, J. Sketoe and T. Kinney، تطوير التنسيقات القياسية لنماذج موثوقية أنظمة الفضاء، الندوة السنوية للموثوقية وقابلية الصيانة، وقائع 2003 (رقم القطة 03CH37415)، 269-276.
[28] ف. جنسن، موثوقية المكونات الإلكترونية، وايلي، 1995.
[29] J. H. Ong and G. Lim، تقنية بسيطة لتعظيم التردد الأساسي للهياكل، مجلة ASME للتغليف الإلكتروني 122 (2000)، 341-349.
[30] E. Jih وW. Jung، التعب الاهتزازي لمفاصل اللحام المثبتة على السطح. IThermfl98. المؤتمر السادس بين المجتمعات حول الظواهر الحرارية والميكانيكية الحرارية في الأنظمة الإلكترونية (Cat. No. 98CH36208)، 1998، 246-250.
[31] ب. جونسون وإل. جولو، تحسينات في تقييم الموثوقية ومنهجية التنبؤ. الندوة السنوية للموثوقية وقابلية الصيانة. 2000 وقائع. الندوة الدولية حول جودة المنتج وسلامته (رقم القطة 00CH37055)، 2000، -:181-187.
[32] M. Khan, D. Lagoudas, J. Mayes and B. Henderson, عناصر الزنبرك SMA المرنة الزائفة لعزل الاهتزاز السلبي: نمذجة الجزء الأول، مجلة أنظمة وهياكل المواد الذكية 15(6) (2004)، 415-441 .
[33] ر. كوتلويتز، الامتثال المقارن لتصميمات الرصاص التمثيلية للمكونات المثبتة على السطح، معاملات IEEE بشأن المكونات والهجينة وتكنولوجيا التصنيع 12(4) (1989)، 431-448.
[34] ر. كوتلويتز، مقاييس الامتثال لتصميم الرصاص المكون للتركيب على السطح. 1990 وقائع. المؤتمر الأربعون للمكونات الإلكترونية والتكنولوجيا (Cat. No. 40CH90-2893)، 6، 1990-1054.
[35] R. Kotlowitz وL. Taylor، مقاييس الامتثال لتصميمات جناح النورس المائل، وانحناء العنكبوت، وتصميمات جناح النورس العنكبوتي لمكونات التركيب السطحي. 1991 وقائع. المؤتمر الحادي والأربعون للمكونات الإلكترونية والتكنولوجيا (رقم القطة 41CH91-2989)، 2، 1991-299.
[36] J. Lau, L. Powers-Maloney, J. Baker, D. Rice and B. Shaw, موثوقية وصلة اللحام لتجميعات تقنية التركيب على سطح الملعب الدقيق، معاملات IEEE على المكونات والهجينة وتكنولوجيا التصنيع 13(3) (1990)، 534-544.
[37] ر. لي، منهجية للتنبؤ بتعب المكونات الإلكترونية تحت حمل الاهتزاز العشوائي، مجلة ASME للتغليف الإلكتروني 123(4) (2001)، 394-400.
[38] R. Li وL. Poglitsch، إجهاد مجموعة الشبكة الكروية البلاستيكية والحزم البلاستيكية المسطحة الرباعية تحت اهتزاز السيارات. SMTA الدولية، وقائع البرنامج الفني (2001)، 324-329.
[39] R. Li وL. Poglitsch، إجهاد الاهتزاز وآلية الفشل وموثوقية مجموعة الشبكة الكروية البلاستيكية والعبوات البلاستيكية المسطحة الرباعية.
[40] وقائع المؤتمر الدولي HD لعام 2001 حول التوصيل البيني عالي الكثافة وتغليف الأنظمة (SPIE Vol. 4428)، 2001، 223-228.
[41] S. Liguore وD. Followell، إجهاد الاهتزاز لمفاصل اللحام بتقنية التركيب السطحي (smt). الندوة السنوية للموثوقية وقابلية الصيانة 1995 Proceedings (Cat. No. 95CH35743)، 1995، -:18–26.
[42] G. Lim, J. Ong and J. Penny، تأثير دعم الحافة والنقطة الداخلية للوحة الدوائر المطبوعة تحت الاهتزاز، مجلة ASME للتغليف الإلكتروني 121(2) (1999)، 122-126.
[43] ب. لوثرا، ميل-حدبك-217: وما العيب في ذلك؟ معاملات IEEE بشأن الموثوقية 39(5) (1990)، 518.
[44] J. Marouze and L. Cheng، دراسة جدوى لعزل الاهتزاز النشط باستخدام مشغلات الرعد، المواد والهياكل الذكية 11(6) (2002)، 854-862.
[45] إم آي إل-إتش دي بي كيه-217 إف. التنبؤ بموثوقية المعدات الإلكترونية. وزارة الدفاع الأمريكية، الطبعة F، 1995.
[46] س. ر. موهيماني، دراسة استقصائية للابتكارات الحديثة في تخميد الاهتزاز والتحكم فيه باستخدام محولات الطاقة الكهرضغطية المحولة، معاملات IEEE على تكنولوجيا أنظمة التحكم 11(4) (2003)، 482-494.
[47] س. موريس وجي. رايلي، Mil-hdbk-217- هدف مفضل. الندوة السنوية للموثوقية وقابلية الصيانة. وقائع 1993 (Cat. No. 93CH3257-3)، (1993)، 503-509.
بي أوكونور، هندسة الموثوقية العملية. وايلي، 1997.
[48] ​​​​M. Osterman و T. Stadterman، برنامج تقييم الأعطال لتجميعات بطاقات الدائرة. الموثوقية السنوية وقابلية الصيانة. ندوة. وقائع 1999 (Cat. No. 99CH36283)، 1999، 269-276.
[49] M. Pecht وA. Dasgupta، فيزياء الفشل: منهج لتطوير منتجات يمكن الاعتماد عليها، التقرير النهائي لورشة عمل الموثوقية الدولية المتكاملة IEEE 1995 (Cat. No. 95TH8086)، (1999)، 1-4.
[50] م. بيخت و.-سي. كانغ، نقد لطرق التنبؤ بالموثوقية mil-hdbk-217e، معاملات IEEE على الموثوقية 37(5) (1988)، 453-457.
[51] إم جي بيشت وإف آر ناش، التنبؤ بموثوقية المعدات الإلكترونية، وقائع IEEE 82(7) (1994)، 992-1004.
[52] J. Pitarresi, D. Caletka, R. Caldwell and D. Smith، تقنية الخاصية الملطخة لتحليل اهتزاز FE لبطاقات الدوائر المطبوعة، مجلة ASME للتغليف الإلكتروني 113 (1991)، 250-257.
[53] J. Pitarresi, P. Geng, W. Beltman and Y. Ling, النمذجة الديناميكية وقياس اللوحات الأم للكمبيوتر الشخصي. المؤتمر الثاني والخمسون للمكونات الإلكترونية والتكنولوجيا 52.، (رقم القطة 2002CH02)(-)، 37345، 2002-597.
[54] J. Pitarresi وA. Primavera، مقارنة تقنيات نمذجة الاهتزاز لبطاقات الدوائر المطبوعة، مجلة ASME للتغليف الإلكتروني 114 (1991)، 378-383.
[55] J. Pitarresi, B. Roggeman, S. Chaparala and P. Geng, اختبار الصدمات الميكانيكية ونمذجة اللوحات الأم للكمبيوتر الشخصي. وقائع عام 2004، المؤتمر الرابع والخمسون للمكونات الإلكترونية والتكنولوجيا (IEEE Cat. رقم 54CH04) 37546 (1)، 2004-1047.
[56] بي آي ساندور، ميكانيكا اللحام – تقييم متطور. جمعية المعادن والفلزات والمواد، 1991.
[57] S. Shetty, V. Lehtinen, A. Dasgupta, V., Halkola and T. Reinikainen، إرهاق الترابط بين حزم مقياس الرقاقة بسبب الانحناء الدوري، ASME Journal of Electronic Packaging 123(3) (2001)، 302– 308.
[58] S. Shetty and T. Reinikainen، اختبار الانحناء ثلاثي وأربع نقاط للحزم الإلكترونية، مجلة ASME للتغليف الإلكتروني 125(4) (2003)، 556-561.
[59] K. Sidharth وD. B. Barker، تقدير عمر الكلال الناجم عن الاهتزاز لأسلاك الزوايا للمكونات الطرفية التي تحتوي على الرصاص، مجلة ASME للتغليف الإلكتروني 118(4) (1996)، 244-249.
[60] J. Spanos, Z. Rahman and G. Blackwood، عازل اهتزاز نشط ذو 6 محاور، وقائع مؤتمر التحكم الأمريكي 1 (1995)، 412-416.
[61] د. شتاينبرغ، تحليل الاهتزاز للمعدات الإلكترونية، جون وايلي وأولاده، 1991.
[62] د. شتاينبرغ، تحليل الاهتزاز للمعدات الإلكترونية، جون وايلي وأولاده، 2000.
[63] إ. سهير، هل يمكن للوصلات الخارجية المتوافقة أن تقلل من قوة الجهاز المثبت على السطح؟ 1988 وقائع المؤتمر الثامن والثلاثين لمكونات الإلكترونيات (38CH88-2600)، 5، 1988-1.
[64] إ. سهير، الاستجابة الديناميكية غير الخطية للوحة الدوائر المطبوعة لأحمال الصدمات المطبقة على محيط الدعم الخاص بها، مجلة ASME للتغليف الإلكتروني 114(4) (1992)، 368-377.
[65] إ. سهير، استجابة لوحة دائرة مطبوعة مرنة لأحمال الصدمات الدورية المطبقة على كفاف دعمها، الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين (ورقة) 59(2) (1992)، 1-7.
[66] أ. فيبريك، حماية اهتزاز المكونات الهامة للمعدات الإلكترونية في الظروف البيئية القاسية، مجلة الصوت والاهتزاز 259(1) (2003)، 161-175.
[67] H. Wang, M. Zhao and Q. Guo، تجارب التعب الاهتزازي لمفصل اللحام SMT، موثوقية الإلكترونيات الدقيقة 44(7) (2004)، 1143-1156.
[68] Z. W. Xu, K. Chan and W. Liao, طريقة تجريبية لتصميم تخميد الجسيمات، الصدمة والاهتزاز 11(5–6) (2004)، 647–664.
[69] س. يامادا، نهج ميكانيكا الكسر في تكسير المفاصل الملحومة، معاملات IEEE على المكونات والهجينة وتكنولوجيا التصنيع 12(1) (1989)، 99-104.
[70] دبليو تشاو وإي السيد، نمذجة اختبار الحياة المتسارع على أساس متوسط ​​الحياة المتبقية، المجلة الدولية لعلوم النظم 36(11) (1995)، 689-696.
[71] W. Zhao, A. Mettas, X. Zhao, P. Vassiliou and E. A. Elsayed, نموذج الحياة المتسارع من الإجهاد التدريجي المعمم. وقائع المؤتمر الدولي لعام 2004 حول أعمال موثوقية المنتجات الإلكترونية ومسؤوليتها، 2004، 19-25.

المصدر: www.habr.com