Ανάλυση αξιοπιστίας του ηλεκτρονικού εξοπλισμού που υπόκειται σε κραδασμούς και κραδασμούς—Μια επισκόπηση

Περιοδικό: Shock and Vibration 16 (2009) 45–59
Συγγραφείς: Robin Alastair Amy, Guglielmo S. Aglietti (E-mail: [προστασία μέσω email]), και ο Γκάι Ρίτσαρντσον
Συνεταιρισμοί συγγραφέων: Astronautical Research Group, University of Southampton, School of Engineering Sciences, Southampton, UK
Surrey Satellite Technology Limited, Guildford, Surrey, UK

Πνευματικά δικαιώματα 2009 Hindawi Publishing Corporation. Αυτό είναι ένα άρθρο ανοιχτής πρόσβασης που διανέμεται υπό την άδεια Creative Commons Attribution License, η οποία επιτρέπει την απεριόριστη χρήση, διανομή και αναπαραγωγή σε οποιοδήποτε μέσο, ​​υπό την προϋπόθεση ότι το πρωτότυπο έργο αναφέρεται σωστά.

Σχόλιο. Στο μέλλον, αναμένεται ότι όλος ο σύγχρονος ηλεκτρονικός εξοπλισμός θα έχει αυξανόμενη λειτουργικότητα διατηρώντας παράλληλα την ικανότητα να αντέχει σε κρουστικά φορτία και κραδασμούς. Η διαδικασία πρόβλεψης της αξιοπιστίας είναι δύσκολη λόγω των πολύπλοκων χαρακτηριστικών απόκρισης και αστοχίας του ηλεκτρονικού εξοπλισμού, επομένως οι υπάρχουσες μέθοδοι αποτελούν συμβιβασμό μεταξύ της ακρίβειας υπολογισμού και του κόστους.
Η αξιόπιστη και ταχεία πρόβλεψη της αξιοπιστίας του ηλεκτρονικού εξοπλισμού όταν λειτουργεί υπό δυναμικά φορτία είναι πολύ σημαντική για τη βιομηχανία. Αυτό το άρθρο παρουσιάζει προβλήματα στην πρόβλεψη της αξιοπιστίας του ηλεκτρονικού εξοπλισμού που επιβραδύνουν τα αποτελέσματα. Θα πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη ότι το μοντέλο αξιοπιστίας κατασκευάζεται συνήθως λαμβάνοντας υπόψη ένα ευρύ φάσμα διαμορφώσεων εξοπλισμού για έναν αριθμό παρόμοιων εξαρτημάτων. Τέσσερις κατηγορίες μεθόδων πρόβλεψης αξιοπιστίας (μέθοδοι αναφοράς, δεδομένα δοκιμών, πειραματικά δεδομένα και μοντελοποίηση φυσικών αιτιών αστοχίας - φυσική αστοχίας) συγκρίνονται σε αυτό το άρθρο για την επιλογή της δυνατότητας χρήσης μιας ή άλλης μεθόδου. Σημειώνεται ότι οι περισσότερες βλάβες στον ηλεκτρονικό εξοπλισμό προκαλούνται από θερμικά φορτία, αλλά αυτή η ανασκόπηση επικεντρώνεται σε βλάβες που προκαλούνται από κραδασμούς και κραδασμούς κατά τη λειτουργία.

Σημείωμα μεταφραστή. Το άρθρο είναι μια ανασκόπηση της βιβλιογραφίας για αυτό το θέμα. Παρά τη σχετικά μεγάλη ηλικία του, χρησιμεύει ως μια εξαιρετική εισαγωγή στο πρόβλημα της αξιολόγησης της αξιοπιστίας χρησιμοποιώντας διάφορες μεθόδους.

1. Терминологија

Συστοιχία πλέγματος μπάλας BGA.
Επεξεργαστής DIP Dual In-line Processor, μερικές φορές γνωστός ως Dual In-line Package.
Πεπερασμένο Στοιχείο FE.
PGA Pin Grid Array.
Πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος PCB, μερικές φορές γνωστή ως PWB (Printed Wiring Board).
Πλαστικός φορέας τσιπ με μόλυβδο PLCC.
PTH Plated Through Hole, μερικές φορές γνωστό ως Pin Through Hole.
QFP Quad Flat Pack - γνωστό και ως φτερό γλάρου.
SMA Shape Memory Alloys.
Τεχνολογία επιφανειακής τοποθέτησης SMT.

Σημείωση από τους αρχικούς συγγραφείς: Σε αυτό το άρθρο, ο όρος "εξάρτημα" αναφέρεται σε μια συγκεκριμένη ηλεκτρονική συσκευή που μπορεί να συγκολληθεί σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος· ο όρος "πακέτο" αναφέρεται σε οποιοδήποτε στοιχείο ενός ολοκληρωμένου κυκλώματος (συνήθως οποιοδήποτε εξάρτημα SMT ή DIP). Ο όρος "προσαρτημένο εξάρτημα" αναφέρεται σε οποιαδήποτε συνδυασμένη πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος ή σύστημα εξαρτημάτων, τονίζοντας ότι τα προσαρτημένα εξαρτήματα έχουν τη δική τους μάζα και ακαμψία. (Η κρυσταλλική συσκευασία και ο αντίκτυπός της στην αξιοπιστία δεν συζητούνται στο άρθρο, επομένως στη συνέχεια ο όρος "πακέτο" μπορεί να εκληφθεί ως "περίπτωση" του ενός ή του άλλου τύπου - περίπου μετάφρ.)

2. Δήλωση του προβλήματος

Τα φορτία κραδασμών και κραδασμών που επιβάλλονται σε ένα PCB προκαλούν πίεση στο υπόστρωμα PCB, στις συσκευασίες εξαρτημάτων, στα ίχνη των εξαρτημάτων και στις αρθρώσεις συγκόλλησης. Αυτές οι τάσεις προκαλούνται από έναν συνδυασμό ροπών κάμψης στην πλακέτα κυκλώματος και της αδράνειας μάζας του εξαρτήματος. Στη χειρότερη περίπτωση, αυτές οι καταπονήσεις μπορεί να προκαλέσουν έναν από τους ακόλουθους τρόπους αστοχίας: αποκόλληση PCB, αστοχία συνδέσμου συγκόλλησης, αστοχία ηλεκτροδίου ή αστοχία συσκευασίας εξαρτημάτων. Εάν παρουσιαστεί οποιαδήποτε από αυτές τις καταστάσεις αστοχίας, πιθανότατα θα ακολουθήσει πλήρης αποτυχία της συσκευής. Ο τρόπος αστοχίας που παρουσιάζεται κατά τη λειτουργία εξαρτάται από τον τύπο της συσκευασίας, τις ιδιότητες της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, καθώς και τη συχνότητα και το πλάτος των ροπών κάμψης και των δυνάμεων αδράνειας. Η αργή πρόοδος στην ανάλυση αξιοπιστίας ηλεκτρονικού εξοπλισμού οφείλεται στους πολυάριθμους συνδυασμούς παραγόντων εισόδου και τρόπων αστοχίας που πρέπει να ληφθούν υπόψη.

Το υπόλοιπο αυτής της ενότητας θα προσπαθήσει να εξηγήσει τη δυσκολία της ταυτόχρονης εξέτασης διαφορετικών παραγόντων εισόδου.

Ο πρώτος πολύπλοκος παράγοντας που πρέπει να ληφθεί υπόψη είναι το ευρύ φάσμα τύπων συσκευασίας που διατίθενται στα σύγχρονα ηλεκτρονικά είδη, καθώς κάθε πακέτο μπορεί να αποτύχει για διαφορετικούς λόγους. Τα βαριά εξαρτήματα είναι πιο ευαίσθητα σε αδρανειακά φορτία, ενώ η απόκριση των εξαρτημάτων SMT εξαρτάται περισσότερο από την καμπυλότητα της πλακέτας κυκλώματος. Ως αποτέλεσμα, λόγω αυτών των βασικών διαφορών, αυτοί οι τύποι εξαρτημάτων έχουν σε μεγάλο βαθμό διαφορετικά κριτήρια αστοχίας με βάση τη μάζα ή το μέγεθος. Αυτό το πρόβλημα επιδεινώνεται περαιτέρω από τη συνεχή εμφάνιση νέων εξαρτημάτων που διατίθενται στην αγορά. Επομένως, οποιαδήποτε προτεινόμενη μέθοδος πρόβλεψης αξιοπιστίας πρέπει να προσαρμοστεί σε νέα στοιχεία προκειμένου να έχει οποιαδήποτε πρακτική εφαρμογή στο μέλλον. Η απόκριση μιας πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος στη δόνηση καθορίζεται από την ακαμψία και τη μάζα των εξαρτημάτων, τα οποία επηρεάζουν την τοπική απόκριση της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος. Είναι γνωστό ότι τα βαρύτερα ή μεγαλύτερα εξαρτήματα αλλάζουν σημαντικά την απόκριση της πλακέτας στους κραδασμούς στα σημεία που είναι εγκατεστημένα. Οι μηχανικές ιδιότητες PCB (μέτρο και πάχος του Young) μπορούν να επηρεάσουν την αξιοπιστία με τρόπους που είναι δύσκολο να προβλεφθούν.

Ένα πιο άκαμπτο PCB μπορεί να μειώσει τον συνολικό χρόνο απόκρισης του PCB υπό φορτίο, αλλά ταυτόχρονα μπορεί να αυξήσει τοπικά τις ροπές κάμψης που εφαρμόζονται στα εξαρτήματα (Επιπλέον, από την προοπτική αστοχίας που προκαλείται από τη θερμότητα, είναι στην πραγματικότητα προτιμότερο να καθοριστεί περισσότερο συμβατό PCB, αφού αυτό μειώνει τις θερμικές καταπονήσεις που επιβάλλονται στη συσκευασία - σημείωση συγγραφέα). Η συχνότητα και το πλάτος των τοπικών ροπών κάμψης και των αδρανειακών φορτίων που επιβάλλονται στη στοίβα επηρεάζουν επίσης τον πιο πιθανό τρόπο αστοχίας. Τα φορτία χαμηλού πλάτους υψηλής συχνότητας μπορούν να οδηγήσουν σε αστοχία κόπωσης της κατασκευής, η οποία μπορεί να είναι η κύρια αιτία αστοχίας (χαμηλή/υψηλή κυκλική κόπωση, το LCF αναφέρεται σε αστοχίες που κυριαρχούνται από πλαστική παραμόρφωση (N_f < 10^6), ενώ το HCF υποδηλώνει ελαστική παραμόρφωση βλάβες , συνήθως (N_f > 10^6 ) έως αστοχία [56] - σημείωση του συγγραφέα) Η τελική διάταξη των στοιχείων στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος θα καθορίσει την αιτία της βλάβης, η οποία μπορεί να προκύψει λόγω καταπόνησης σε ένα μεμονωμένο εξάρτημα που προκαλείται από αδρανειακά φορτία ή τοπικές στιγμές κάμψης. Τέλος, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η επίδραση των ανθρώπινων παραγόντων και των χαρακτηριστικών παραγωγής, γεγονός που αυξάνει την πιθανότητα αστοχίας του εξοπλισμού.

Όταν εξετάζεται ένας σημαντικός αριθμός παραγόντων εισόδου και η πολύπλοκη αλληλεπίδρασή τους, γίνεται σαφές γιατί δεν έχει δημιουργηθεί ακόμη μια αποτελεσματική μέθοδος για την πρόβλεψη της αξιοπιστίας του ηλεκτρονικού εξοπλισμού. Μία από τις βιβλιογραφικές ανασκοπήσεις που προτείνουν οι συγγραφείς για αυτό το θέμα παρουσιάζεται στο IEEE [26]. Ωστόσο, αυτή η ανασκόπηση εστιάζει κυρίως σε αρκετά ευρείες ταξινομήσεις μοντέλων αξιοπιστίας, όπως η μέθοδος πρόβλεψης αξιοπιστίας από βιβλιογραφία αναφοράς, πειραματικά δεδομένα, υπολογιστική μοντελοποίηση συνθηκών αστοχίας (Physics-of-Failure Reliability (PoF)) και δεν αντιμετωπίζει αστοχίες με επαρκή λεπτομέρεια που προκαλείται από κραδασμούς και κραδασμούς. Οι Foucher et al. [17] ακολουθούν παρόμοια περιγραφή με την ανασκόπηση του IEEE, με σημαντική έμφαση στις θερμικές αστοχίες. Η προηγούμενη συντομία της ανάλυσης των μεθόδων PoF, ειδικά όσον αφορά τις αστοχίες κραδασμών και κραδασμών, αξίζει να εξεταστεί περαιτέρω. Μια αναθεώρηση παρόμοια με το IEEE βρίσκεται στη διαδικασία κατάρτισης από την AIAA, αλλά το εύρος της αναθεώρησης είναι άγνωστο προς το παρόν.

3. Εξέλιξη μεθόδων πρόβλεψης αξιοπιστίας

Η παλαιότερη μέθοδος πρόβλεψης αξιοπιστίας, που αναπτύχθηκε τη δεκαετία του 1960, περιγράφεται επί του παρόντος στο MIL-HDBK-217F [44] (Το Mil-Hdbk-217F είναι η τελευταία και τελική αναθεώρηση της μεθόδου, που κυκλοφόρησε το 1995 - σημείωση του συγγραφέα) Χρήση Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί μια βάση δεδομένων αστοχιών ηλεκτρονικού εξοπλισμού για τη λήψη της μέσης διάρκειας ζωής μιας πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος που αποτελείται από ορισμένα εξαρτήματα. Αυτή η μέθοδος είναι γνωστή ως μέθοδος για την πρόβλεψη της αξιοπιστίας από βιβλιογραφία αναφοράς και κανονιστική. Αν και το Mil-Hdbk-217F γίνεται ολοένα και πιο ξεπερασμένο, η μέθοδος αναφοράς εξακολουθεί να χρησιμοποιείται σήμερα. Οι περιορισμοί και οι ανακρίβειες αυτής της μεθόδου έχουν τεκμηριωθεί καλά [42,50], οδηγώντας στην ανάπτυξη τριών κατηγοριών εναλλακτικών μεθόδων: υπολογιστική μοντελοποίηση συνθηκών φυσικής αστοχίας (PoF), πειραματικά δεδομένα και δεδομένα δοκιμών πεδίου.

Οι μέθοδοι PoF προβλέπουν την αξιοπιστία αναλυτικά χωρίς να βασίζονται σε δεδομένα που έχουν συλλεχθεί προηγουμένως. Όλες οι μέθοδοι PoF έχουν δύο κοινά χαρακτηριστικά της κλασικής μεθόδου που περιγράφεται στο Steinberg [62]: πρώτον, αναζητείται η απόκριση κραδασμών της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος σε ένα συγκεκριμένο ερέθισμα δόνησης και στη συνέχεια ελέγχονται τα κριτήρια αστοχίας μεμονωμένων εξαρτημάτων μετά την έκθεση σε κραδασμούς. Μια σημαντική πρόοδος στις μεθόδους PoF ήταν η χρήση κατανεμημένων (μέσος όρος) ιδιοτήτων πλακέτας για τη γρήγορη δημιουργία μαθηματικού μοντέλου πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος [54], το οποίο έχει μειώσει σημαντικά την πολυπλοκότητα και τον χρόνο που δαπανάται για τον ακριβή υπολογισμό της απόκρισης κραδασμών ενός εκτυπωμένου πλακέτα κυκλώματος (βλ. Ενότητα 8.1.3). Οι πρόσφατες εξελίξεις στις τεχνικές PoF έχουν βελτιώσει την πρόβλεψη αστοχίας για συγκολλημένα εξαρτήματα τεχνολογίας επιφανειακής τοποθέτησης (SMT). Ωστόσο, με εξαίρεση τη μέθοδο Barkers [59], αυτές οι νέες μέθοδοι ισχύουν μόνο για πολύ συγκεκριμένους συνδυασμούς εξαρτημάτων και πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων. Υπάρχουν πολύ λίγες διαθέσιμες μέθοδοι για μεγάλα εξαρτήματα όπως μετασχηματιστές ή μεγάλοι πυκνωτές.
Οι μέθοδοι πειραματικών δεδομένων βελτιώνουν την ποιότητα και τις δυνατότητες του μοντέλου που χρησιμοποιείται σε μεθόδους πρόβλεψης αξιοπιστίας που βασίζονται στη βιβλιογραφία αναφοράς. Η πρώτη μέθοδος που βασίζεται σε πειραματικά δεδομένα για την πρόβλεψη της αξιοπιστίας του ηλεκτρονικού εξοπλισμού περιγράφηκε σε ένα έγγραφο του 1999 χρησιμοποιώντας τη μέθοδο HIRAP (Honeywell In-service Reliability Assessment Program), η οποία δημιουργήθηκε στην Honeywell, Inc. [20]. Η μέθοδος των πειραματικών δεδομένων έχει μια σειρά από πλεονεκτήματα σε σχέση με τις μεθόδους πρόβλεψης της αξιοπιστίας χρησιμοποιώντας βιβλιογραφία αναφοράς και κανονιστική. Πρόσφατα, έχουν εμφανιστεί πολλές παρόμοιες μέθοδοι (REMM και TRACS [17], επίσης FIDES [16]). Η μέθοδος των πειραματικών δεδομένων, καθώς και η μέθοδος πρόβλεψης της αξιοπιστίας με χρήση βιβλιογραφίας αναφοράς και κανονιστικής, δεν μας επιτρέπουν να λάβουμε ικανοποιητικά υπόψη τη διάταξη του πίνακα και το λειτουργικό περιβάλλον λειτουργίας του κατά την αξιολόγηση της αξιοπιστίας. Αυτή η ανεπάρκεια μπορεί να διορθωθεί χρησιμοποιώντας δεδομένα αστοχίας από πλακέτες που έχουν παρόμοια σχεδίαση ή από πλακέτες που έχουν εκτεθεί σε παρόμοιες συνθήκες λειτουργίας.

Οι μέθοδοι πειραματικών δεδομένων εξαρτώνται από τη διαθεσιμότητα μιας εκτεταμένης βάσης δεδομένων που περιέχει δεδομένα σφαλμάτων με την πάροδο του χρόνου. Κάθε τύπος αποτυχίας σε αυτήν τη βάση δεδομένων πρέπει να προσδιορίζεται σωστά και να προσδιοριστεί η βασική αιτία. Αυτή η μέθοδος αξιολόγησης αξιοπιστίας είναι κατάλληλη για εταιρείες που παράγουν τον ίδιο τύπο εξοπλισμού σε αρκετά μεγάλες ποσότητες, ώστε ένας σημαντικός αριθμός αστοχιών να μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία για την αξιολόγηση της αξιοπιστίας.

Οι μέθοδοι για τη δοκιμή ηλεκτρονικών εξαρτημάτων ως προς την αξιοπιστία χρησιμοποιούνται από τα μέσα της δεκαετίας του 1970 και συνήθως χωρίζονται σε επιταχυνόμενες και μη επιταχυνόμενες δοκιμές. Η βασική προσέγγιση είναι η διεξαγωγή δοκιμών υλικού που δημιουργούν το αναμενόμενο λειτουργικό περιβάλλον όσο το δυνατόν πιο ρεαλιστικά. Οι δοκιμές πραγματοποιούνται έως ότου παρουσιαστεί μια αστοχία, επιτρέποντας την πρόβλεψη του MTBF (Μέσος χρόνος μεταξύ αποτυχιών). Εάν το MTBF εκτιμάται ότι είναι πολύ μεγάλο, τότε η διάρκεια της δοκιμής μπορεί να μειωθεί με επιταχυνόμενη δοκιμή, η οποία επιτυγχάνεται αυξάνοντας τους παράγοντες περιβάλλοντος λειτουργίας και χρησιμοποιώντας έναν γνωστό τύπο για τη συσχέτιση του ποσοστού αστοχίας στην επιταχυνόμενη δοκιμή με το ποσοστό αστοχίας που αναμένεται στο λειτουργία. Αυτή η δοκιμή είναι ζωτικής σημασίας για εξαρτήματα με υψηλό κίνδυνο αστοχίας, καθώς παρέχει στον ερευνητή το υψηλότερο επίπεδο εμπιστοσύνης δεδομένων, ωστόσο, δεν θα ήταν πρακτικό να χρησιμοποιηθεί για βελτιστοποίηση σχεδιασμού πλακέτας λόγω των μεγάλων χρόνων επανάληψης της μελέτης.

Μια γρήγορη ανασκόπηση της εργασίας που δημοσιεύτηκε τη δεκαετία του 1990 υποδηλώνει ότι αυτή ήταν μια περίοδος κατά την οποία πειραματικά δεδομένα, δεδομένα δοκιμών και μέθοδοι PoF ανταγωνίζονταν μεταξύ τους για να αντικαταστήσουν τις απαρχαιωμένες μεθόδους για την πρόβλεψη της αξιοπιστίας από βιβλία αναφοράς. Ωστόσο, κάθε μέθοδος έχει τα δικά της πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα και όταν χρησιμοποιείται σωστά, παράγει πολύτιμα αποτελέσματα. Κατά συνέπεια, η IEEE κυκλοφόρησε πρόσφατα ένα πρότυπο [26] που απαριθμεί όλες τις μεθόδους πρόβλεψης αξιοπιστίας που χρησιμοποιούνται σήμερα. Ο στόχος του IEEE ήταν να προετοιμάσει έναν οδηγό που θα παρείχε στον μηχανικό πληροφορίες σχετικά με όλες τις διαθέσιμες μεθόδους και τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα που ενυπάρχουν σε κάθε μέθοδο. Αν και η προσέγγιση IEEE βρίσκεται ακόμη στην αρχή μιας μακράς εξέλιξης, φαίνεται να έχει τα δικά της πλεονεκτήματα, καθώς το AIAA (Αμερικανικό Ινστιτούτο Αεροναυτικής και Αστροναυτικής) την ακολουθεί με μια οδηγία που ονομάζεται S-102, η οποία είναι παρόμοια με την IEEE, αλλά λαμβάνει επίσης υπόψη τη σχετική ποιότητα των δεδομένων από κάθε μέθοδο [27]. Αυτοί οι οδηγοί προορίζονται μόνο να συγκεντρώσουν τις μεθόδους που κυκλοφορούν σε όλη την παγκόσμια βιβλιογραφία που δημοσιεύεται για αυτά τα θέματα.

4. Βλάβες που προκαλούνται από κραδασμούς

Μεγάλο μέρος της προηγούμενης έρευνας έχει επικεντρωθεί κυρίως στην τυχαία δόνηση ως φορτίο PCB, αλλά η ακόλουθη μελέτη εξετάζει συγκεκριμένα τις αστοχίες που σχετίζονται με τις κρούσεις. Τέτοιες μέθοδοι δεν θα συζητηθούν πλήρως εδώ, καθώς εμπίπτουν στην ταξινόμηση των μεθόδων PoF και αναλύονται στις ενότητες 8.1 και 8.2 αυτού του άρθρου. Οι Heen et al. [24] δημιούργησαν μια δοκιμαστική πλακέτα για να ελέγξουν την ακεραιότητα των συνδέσμων συγκόλλησης BGA όταν υποβάλλονται σε κρούση. Οι Lau et al. [36] περιέγραψαν την αξιοπιστία των στοιχείων PLCC, PQFP και QFP σε κρούσεις εντός και εκτός επιπέδου. Οι Pitarresi et al. [53,55] εξέτασαν τις αστοχίες των μητρικών πλακών υπολογιστών λόγω φορτίων κρουσμάτων και παρείχαν μια καλή ανασκόπηση της βιβλιογραφίας που περιγράφει ηλεκτρονικό εξοπλισμό υπό φορτία κρούσης. Ο Steinberg [62] παρέχει ένα ολόκληρο κεφάλαιο για το σχεδιασμό και την ανάλυση του επηρεασμένου ηλεκτρονικού εξοπλισμού, που καλύπτει τόσο τον τρόπο πρόβλεψης του περιβάλλοντος κραδασμών όσο και τον τρόπο διασφάλισης της απόδοσης των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων. Ο Sukhir [64,65] περιέγραψε σφάλματα στους γραμμικούς υπολογισμούς της απόκρισης μιας πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος σε ένα κρουστικό φορτίο που εφαρμόζεται στους συνδετήρες της πλακέτας. Έτσι, οι μέθοδοι αναφοράς και πειραματικών δεδομένων μπορεί να εξετάζουν αστοχίες εξοπλισμού που σχετίζονται με επιπτώσεις, αλλά αυτές οι μέθοδοι περιγράφουν σιωπηρά τις αστοχίες «επίπτωσης».

5. Μέθοδοι αναφοράς

Από όλες τις διαθέσιμες μεθόδους που περιγράφονται στα εγχειρίδια, θα περιοριστούμε μόνο σε δύο που εξετάζουν την αστοχία κραδασμών: Mil-Hdbk-217 και CNET [9]. Το Mil-Hdbk-217 είναι αποδεκτό ως πρότυπο από τους περισσότερους κατασκευαστές. Όπως όλες οι χειροκίνητες μέθοδοι και οι μέθοδοι αναφοράς, βασίζονται σε εμπειρικές προσεγγίσεις που στοχεύουν στην πρόβλεψη της αξιοπιστίας των στοιχείων από πειραματικά ή εργαστηριακά δεδομένα. Οι μέθοδοι που περιγράφονται στη βιβλιογραφία αναφοράς είναι σχετικά απλές στην εφαρμογή τους, καθώς δεν απαιτούν πολύπλοκη μαθηματική μοντελοποίηση και χρησιμοποιούν μόνο τύπους εξαρτημάτων, αριθμό εξαρτημάτων, συνθήκες λειτουργίας της πλακέτας και άλλες εύκολα προσβάσιμες παραμέτρους. Στη συνέχεια, τα δεδομένα εισόδου εισάγονται στο μοντέλο για τον υπολογισμό του χρόνου μεταξύ των αστοχιών, MTBF. Παρά τα πλεονεκτήματά του, το Mil-Hdbk-217 γίνεται όλο και λιγότερο δημοφιλές [12, 17,42,50,51]. Ας εξετάσουμε μια ελλιπή λίστα περιορισμών σχετικά με την εφαρμογή του.

1. Τα δεδομένα είναι ολοένα και πιο ξεπερασμένα, αφού έχουν ενημερωθεί τελευταία φορά το 1995 και δεν σχετίζονται με τα νέα στοιχεία, δεν υπάρχει περίπτωση να αναθεωρηθεί το μοντέλο καθώς το Συμβούλιο Βελτίωσης Προτύπων Άμυνας αποφάσισε να αφήσει τη μέθοδο «πεθάνει από φυσικό θάνατο» [ 26].
2. Η μέθοδος δεν παρέχει πληροφορίες σχετικά με τη λειτουργία αποτυχίας, επομένως η διάταξη PCB δεν μπορεί να βελτιωθεί ή να βελτιστοποιηθεί.
3. Τα μοντέλα υποθέτουν ότι η αστοχία είναι ανεξάρτητη από το σχεδιασμό, αγνοώντας τη διάταξη των εξαρτημάτων στο PCB, ωστόσο, η διάταξη εξαρτημάτων είναι γνωστό ότι έχει μεγάλο αντίκτυπο στην πιθανότητα αστοχίας. [50].
4. Τα συλλεγόμενα εμπειρικά δεδομένα περιέχουν πολλές ανακρίβειες, τα δεδομένα χρησιμοποιούνται από εξαρτήματα πρώτης γενιάς με αφύσικα υψηλό ποσοστό αστοχίας λόγω λανθασμένων καταγραφών χρόνου λειτουργίας, επισκευής κ.λπ., γεγονός που μειώνει την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων πρόβλεψης αξιοπιστίας [51].

Όλες αυτές οι ελλείψεις υποδεικνύουν ότι η χρήση μεθόδων αναφοράς πρέπει να αποφεύγεται, ωστόσο, εντός των ορίων του παραδεκτού αυτών των μεθόδων, πρέπει να τηρούνται ορισμένες απαιτήσεις της τεχνικής προδιαγραφής. Ως εκ τούτου, οι μέθοδοι αναφοράς θα πρέπει να χρησιμοποιούνται μόνο όταν χρειάζεται, π.χ. στα αρχικά στάδια του σχεδιασμού [46]. Δυστυχώς, ακόμη και αυτή η χρήση πρέπει να προσεγγίζεται με κάποια προσοχή, καθώς αυτού του είδους οι μέθοδοι δεν έχουν αναθεωρηθεί από το 1995. Επομένως, οι μέθοδοι αναφοράς είναι εγγενώς ανεπαρκείς προγνωστικοί παράγοντες μηχανικής αξιοπιστίας και θα πρέπει να χρησιμοποιούνται με προσοχή.

6. Μέθοδοι δεδομένων δοκιμής

Οι μέθοδοι δεδομένων δοκιμής είναι οι απλούστερες διαθέσιμες μέθοδοι πρόβλεψης αξιοπιστίας. Ένα πρωτότυπο του προτεινόμενου σχεδίου πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος υπόκειται σε περιβαλλοντικούς κραδασμούς που αναπαράγονται σε έναν πάγκο εργαστηρίου. Στη συνέχεια, αναλύονται οι παράμετροι καταστροφής (MTTF, φάσμα κραδασμών) και στη συνέχεια χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό των δεικτών αξιοπιστίας [26]. Η μέθοδος δεδομένων δοκιμής θα πρέπει να χρησιμοποιείται λαμβάνοντας υπόψη τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά της.
Το κύριο πλεονέκτημα των μεθόδων δεδομένων δοκιμής είναι η υψηλή ακρίβεια και αξιοπιστία των αποτελεσμάτων, επομένως για εξοπλισμό με υψηλό κίνδυνο αστοχίας, το τελικό στάδιο της διαδικασίας σχεδιασμού θα πρέπει πάντα να περιλαμβάνει δοκιμή πιστοποίησης κραδασμών. Το μειονέκτημα είναι ο μεγάλος χρόνος που απαιτείται για την κατασκευή, την εγκατάσταση και τη φόρτωση του δοκιμίου, γεγονός που καθιστά τη μέθοδο ακατάλληλη για σχεδιαστικές βελτιώσεις εξοπλισμού με μεγάλη πιθανότητα αστοχίας. Για μια επαναληπτική διαδικασία σχεδιασμού προϊόντος, θα πρέπει να εξεταστεί μια ταχύτερη μέθοδος. Ο χρόνος έκθεσης στο φορτίο μπορεί να μειωθεί με επιταχυνόμενες δοκιμές, εάν υπάρχουν διαθέσιμα αξιόπιστα μοντέλα για τον μετέπειτα υπολογισμό της πραγματικής διάρκειας ζωής [70,71]. Ωστόσο, οι επιταχυνόμενες μέθοδοι δοκιμών είναι πιο κατάλληλες για τη μοντελοποίηση των θερμικών αστοχιών από τις αστοχίες δόνησης. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι χρειάζεται λιγότερος χρόνος για τη δοκιμή των επιπτώσεων των θερμικών φορτίων στον εξοπλισμό παρά για τη δοκιμή των επιπτώσεων των φορτίων δόνησης. Η επίδραση της δόνησης μπορεί να εμφανιστεί στο προϊόν μόνο μετά από μεγάλο χρονικό διάστημα.

Κατά συνέπεια, οι μέθοδοι δοκιμής γενικά δεν χρησιμοποιούνται για αστοχίες κραδασμών, εκτός εάν υπάρχουν ελαφρυντικές συνθήκες, όπως χαμηλές τάσεις που οδηγούν σε πολύ μεγάλους χρόνους μέχρι την αστοχία. Παραδείγματα μεθόδων επαλήθευσης δεδομένων μπορούν να φανούν στις εργασίες των Hart [23], Hin et al. [24], Li [37], Lau et al. [36], Shetty et al., [57], Liguore and Followell [40], Estes et al. [15], Wang et al. [67], Jih and Jung [30]. Μια καλή γενική επισκόπηση της μεθόδου δίνεται στο IEEE [26].

7. Πειραματικές μέθοδοι δεδομένων

Η μέθοδος πειραματικών δεδομένων βασίζεται σε δεδομένα αστοχίας από παρόμοιες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων που έχουν δοκιμαστεί υπό καθορισμένες συνθήκες λειτουργίας. Η μέθοδος είναι σωστή μόνο για πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων που θα αντιμετωπίσουν παρόμοια φορτία. Η πειραματική μέθοδος δεδομένων έχει δύο κύριες πτυχές: την κατασκευή μιας βάσης δεδομένων για τις αστοχίες ηλεκτρονικών εξαρτημάτων και την εφαρμογή της μεθόδου που βασίζεται στον προτεινόμενο σχεδιασμό. Για να δημιουργηθεί μια κατάλληλη βάση δεδομένων, πρέπει να υπάρχουν σχετικά δεδομένα αποτυχίας που έχουν συλλεχθεί από παρόμοια σχέδια. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να υπάρχουν δεδομένα για αστοχίες παρόμοιου εξοπλισμού. Ο ελαττωματικός εξοπλισμός πρέπει επίσης να αναλυθεί και να συλλεχθούν σωστά στατιστικά στοιχεία, δεν αρκεί να δηλωθεί ότι μια δεδομένη σχεδίαση PCB απέτυχε μετά από συγκεκριμένο αριθμό ωρών, πρέπει να προσδιοριστεί η τοποθεσία, ο τρόπος αστοχίας και η αιτία της αστοχίας. Εκτός εάν όλα τα προηγούμενα δεδομένα αποτυχίας έχουν αναλυθεί διεξοδικά, θα απαιτηθεί μια μακρά περίοδος συλλογής δεδομένων πριν χρησιμοποιηθεί η πειραματική μέθοδος δεδομένων.

Μια πιθανή λύση για αυτόν τον περιορισμό είναι η εφαρμογή του Highly Accelerated Lifecycle Testing (HALT) με σκοπό τη γρήγορη δημιουργία μιας βάσης δεδομένων ποσοστού αστοχίας, αν και η ακριβής αναπαραγωγή περιβαλλοντικών παραμέτρων είναι πρόκληση αλλά ζωτικής σημασίας [27]. Μια περιγραφή του δεύτερου σταδίου εφαρμογής της μεθόδου πειραματικών δεδομένων μπορεί να διαβαστεί στο [27], το οποίο δείχνει πώς να προβλεφθεί το MTBF για έναν προτεινόμενο σχεδιασμό εάν ο υπό δοκιμή σχεδιασμός αποκτηθεί με την τροποποίηση ενός υπάρχοντος πίνακα για τον οποίο υπάρχουν ήδη λεπτομερή δεδομένα αστοχίας . Άλλες ανασκοπήσεις μεθόδων πειραματικών δεδομένων περιγράφονται από διάφορους συγγραφείς στο [11,17,20,26].

8. Προσομοίωση συνθηκών αστοχίας μέσω υπολογιστή (PoF)

Οι τεχνικές μοντελοποίησης υπολογιστή για συνθήκες αστοχίας, που ονομάζονται επίσης μοντέλα καταπόνησης και ζημιάς ή μοντέλα PoF, εφαρμόζονται σε μια διαδικασία πρόβλεψης αξιοπιστίας δύο βημάτων. Το πρώτο στάδιο περιλαμβάνει την αναζήτηση της απόκρισης της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος σε ένα δυναμικό φορτίο που της επιβάλλεται· στο δεύτερο στάδιο, η απόκριση του μοντέλου υπολογίζεται για να διασφαλιστεί ένας δεδομένος δείκτης αξιοπιστίας. Το μεγαλύτερο μέρος της βιβλιογραφίας συχνά αφιερώνεται τόσο στη μέθοδο πρόβλεψης της απόκρισης όσο και στη διαδικασία εύρεσης κριτηρίων αποτυχίας. Αυτές οι δύο μέθοδοι γίνονται καλύτερα κατανοητές όταν περιγράφονται ανεξάρτητα, επομένως αυτή η ανασκόπηση θα εξετάσει αυτά τα δύο βήματα ξεχωριστά.

Μεταξύ των σταδίων πρόβλεψης της απόκρισης και αναζήτησης κριτηρίων αποτυχίας, το σύνολο δεδομένων που δημιουργήθηκε στο πρώτο στάδιο και χρησιμοποιήθηκε στο δεύτερο μεταφέρεται στο μοντέλο. Η μεταβλητή απόκρισης έχει εξελιχθεί από τη χρήση της επιτάχυνσης εισόδου στο πλαίσιο [15,36,37,67], μέσω της πραγματικής επιτάχυνσης που βιώνει το εξάρτημα για να ληφθούν υπόψη οι διαφορετικές κραδαστικές αποκρίσεις των διαφορετικών διατάξεων PCB [40] και, τέλος, στην εξέταση τοπική εκδρομή [62] ή τοπικές στιγμές κάμψης [59] που βιώνει το PCB τοπικό στο εξάρτημα.

Έχει σημειωθεί ότι η αστοχία είναι συνάρτηση της διάταξης των εξαρτημάτων σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος [21,38], επομένως τα μοντέλα που ενσωματώνουν τοπική απόκριση κραδασμών είναι πιο πιθανό να είναι ακριβή. Η επιλογή της παραμέτρου (τοπική επιτάχυνση, τοπική παραμόρφωση ή ροπή κάμψης) είναι ο καθοριστικός παράγοντας για την αστοχία εξαρτάται από τη συγκεκριμένη περίπτωση.
Εάν χρησιμοποιούνται εξαρτήματα SMT, οι ροπές καμπυλότητας ή κάμψης μπορεί να είναι οι πιο σημαντικοί παράγοντες αστοχίας· για βαριά εξαρτήματα, οι τοπικές επιταχύνσεις χρησιμοποιούνται συνήθως ως κριτήρια αστοχίας. Δυστυχώς, δεν έχει διεξαχθεί έρευνα για να δείξει ποιος τύπος κριτηρίων είναι πιο κατάλληλος σε ένα δεδομένο σύνολο δεδομένων εισόδου.

Είναι σημαντικό να λαμβάνεται υπόψη η καταλληλότητα οποιασδήποτε μεθόδου PoF που χρησιμοποιείται, καθώς δεν είναι πρακτικό να χρησιμοποιείται οποιαδήποτε μέθοδος PoF, αναλυτική ή FE, που δεν υποστηρίζεται από δεδομένα εργαστηριακών δοκιμών. Επιπλέον, είναι σημαντικό να χρησιμοποιείτε οποιοδήποτε μοντέλο μόνο εντός του πεδίου εφαρμογής του, γεγονός που δυστυχώς περιορίζει τη δυνατότητα εφαρμογής των περισσότερων τρεχόντων μοντέλων PoF σε πολύ συγκεκριμένες και περιορισμένες συνθήκες. Καλά παραδείγματα συζήτησης των μεθόδων PoF περιγράφονται από διάφορους συγγραφείς [17,19,26,49].

8.1. Πρόβλεψη απόκρισης

Η πρόβλεψη απόκρισης περιλαμβάνει τη χρήση της γεωμετρίας και των ιδιοτήτων του υλικού μιας δομής για τον υπολογισμό της απαιτούμενης μεταβλητής απόκρισης. Αυτό το βήμα αναμένεται να καταγράψει μόνο τη συνολική απόκριση του υποκείμενου PCB και όχι την απόκριση μεμονωμένων εξαρτημάτων. Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι μεθόδων πρόβλεψης απόκρισης: αναλυτικά, λεπτομερή μοντέλα FE και απλοποιημένα μοντέλα FE, που περιγράφονται παρακάτω. Αυτές οι μέθοδοι επικεντρώνονται στην ενσωμάτωση της ακαμψίας και των επιδράσεων μάζας των προστιθέμενων εξαρτημάτων, ωστόσο είναι σημαντικό να μην παραβλέπεται η σημασία της ακριβούς μοντελοποίησης της περιστροφικής ακαμψίας στην άκρη του PCB, καθώς αυτό σχετίζεται στενά με την ακρίβεια του μοντέλου (αυτό συζητείται στο Ενότητα 8.1.4). Σύκο. 1. Παράδειγμα λεπτομερούς μοντέλου πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος [53].

8.1.1. Αναλυτική πρόβλεψη απόκρισης

Ο Steinberg [62] παρέχει τη μόνη αναλυτική μέθοδο για τον υπολογισμό της απόκρισης κραδασμών μιας πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος. Ο Steinberg δηλώνει ότι το πλάτος της ταλάντωσης στον συντονισμό μιας ηλεκτρονικής μονάδας είναι ίσο με δύο φορές την τετραγωνική ρίζα της συχνότητας συντονισμού. αυτός ο ισχυρισμός βασίζεται σε μη διαθέσιμα δεδομένα και δεν μπορεί να επαληθευτεί. Αυτό επιτρέπει τον αναλυτικό υπολογισμό της δυναμικής εκτροπής στον συντονισμό, ο οποίος μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό είτε του δυναμικού φορτίου από ένα βαρύ εξάρτημα είτε της καμπυλότητας της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος. Αυτή η μέθοδος δεν παράγει άμεσα τοπική απόκριση PCB και είναι συμβατή μόνο με τα κριτήρια αστοχίας που βασίζονται σε παραμόρφωση που περιγράφονται από τον Steinberg.

Η εγκυρότητα της υπόθεσης της κατανομής της συνάρτησης μεταφοράς με βάση τις μετρήσεις πλάτους είναι αμφισβητήσιμη αφού οι Pitarresi et al. Hz), το οποίο θα οδηγούσε σε μεγάλη υποτίμηση της απόκρισης της πλακέτας στη δόνηση.

8.1.2. Αναλυτικά μοντέλα FE

Μερικοί συγγραφείς επιδεικνύουν τη χρήση λεπτομερών μοντέλων FE για τον υπολογισμό της απόκρισης κραδασμών μιας πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος [30,37,53, 57,58] (Το σχήμα 1-3 δείχνει παραδείγματα με αυξημένο επίπεδο λεπτομέρειας), ωστόσο η χρήση αυτών Οι μέθοδοι δεν συνιστώνται για ένα εμπορικό προϊόν (εκτός εάν δεν είναι απολύτως απαραίτητη μόνο η ακριβής πρόβλεψη της τοπικής απόκρισης) καθώς ο χρόνος που απαιτείται για την κατασκευή και επίλυση ενός τέτοιου μοντέλου είναι υπερβολικός. Τα απλοποιημένα μοντέλα παράγουν δεδομένα κατάλληλης ακρίβειας πολύ πιο γρήγορα και με χαμηλότερο κόστος. Ο χρόνος που απαιτείται για τη δημιουργία και την επίλυση ενός λεπτομερούς μοντέλου FE μπορεί να μειωθεί χρησιμοποιώντας τις σταθερές ελατηρίου JEDEC 4 που δημοσιεύτηκαν στο [33-35], αυτές οι σταθερές ελατηρίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη θέση του λεπτομερούς μοντέλου FE κάθε καλωδίου. Επιπλέον, η μέθοδος υποδομής (μερικές φορές γνωστή ως μέθοδος υπερστοιχείων) μπορεί να εφαρμοστεί για τη μείωση του χρόνου υπολογισμού που απαιτείται για την επίλυση λεπτομερών μοντέλων. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι τα λεπτομερή μοντέλα FE συχνά θολώνουν τις γραμμές μεταξύ των κριτηρίων πρόβλεψης απόκρισης και κριτηρίων αποτυχίας, επομένως η εργασία που αναφέρεται εδώ μπορεί επίσης να εμπίπτει στη λίστα των εργασιών που περιέχουν κριτήρια αποτυχίας.

8.1.3. Κατανεμημένα μοντέλα FE

Τα απλοποιημένα μοντέλα FE μειώνουν τη δημιουργία μοντέλων και τον χρόνο επίλυσης. Η προστιθέμενη μάζα του εξαρτήματος και η ακαμψία του μπορούν να αναπαρασταθούν με απλή προσομοίωση ενός άδειου PCB με αυξημένη μάζα και ακαμψία, όπου τα αποτελέσματα της μάζας και της ακαμψίας ενσωματώνονται με τοπική αύξηση του συντελεστή Young του PCB.

Σύκο. 2. Παράδειγμα λεπτομερούς μοντέλου μιας συνιστώσας QFP που χρησιμοποιεί συμμετρία για την απλοποίηση της διαδικασίας μοντελοποίησης και τη μείωση του χρόνου επίλυσης [36]. Σύκο. 3. Παράδειγμα λεπτομερούς μοντέλου FE του J-lead [6].

Ο συντελεστής ενίσχυσης ακαμψίας μπορεί να υπολογιστεί με φυσική αποκοπή του προσαρτημένου μέλους και εφαρμογή μεθόδων δοκιμής κάμψης [52]. Οι Pitarresi et al. [52,54] εξέτασε το αποτέλεσμα απλοποίησης της προστιθέμενης μάζας και της ακαμψίας που παρέχεται από εξαρτήματα που συνδέονται σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος.

Η πρώτη εργασία εξετάζει μια μεμονωμένη περίπτωση ενός απλοποιημένου μοντέλου FE μιας πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, επαληθευμένο με πειραματικά δεδομένα. Ο κύριος τομέας ενδιαφέροντος αυτής της εργασίας είναι ο προσδιορισμός των κατανεμημένων ιδιοτήτων, με την προειδοποίηση ότι απαιτείται υψηλή ακρίβεια στρεπτικής ακαμψίας για ένα ακριβές μοντέλο.

Το δεύτερο άρθρο εξετάζει πέντε διαφορετικά γεμισμένα PCB, το καθένα διαμορφωμένο με πολλά διαφορετικά επίπεδα απλοποίησης της σύνθεσής του. Αυτά τα μοντέλα συγκρίνονται με πειραματικά δεδομένα. Αυτή η εργασία ολοκληρώνεται με ορισμένες διδακτικές παρατηρήσεις της συσχέτισης μεταξύ των λόγων μάζας-ακαμψίας και της ακρίβειας του μοντέλου. Και τα δύο αυτά έγγραφα χρησιμοποιούν μόνο φυσικές συχνότητες και MEC (κριτήρια διασφάλισης τρόπου) για να καθορίσουν τη συσχέτιση μεταξύ των δύο μοντέλων. Δυστυχώς, το σφάλμα στη φυσική συχνότητα δεν μπορεί να παρέχει πληροφορίες σχετικά με το σφάλμα σε τοπικές επιταχύνσεις ή ροπές κάμψης και το MKO μπορεί να δώσει μόνο τη συνολική συσχέτιση μεταξύ δύο φυσικών τρόπων, αλλά δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό του ποσοστού σφάλματος επιτάχυνσης ή καμπυλότητας. Χρησιμοποιώντας έναν συνδυασμό αριθμητικής ανάλυσης και προσομοίωσης υπολογιστή, ο Cifuentes [10] κάνει τις ακόλουθες τέσσερις παρατηρήσεις.

1. Οι προσομοιωμένες λειτουργίες πρέπει να περιέχουν τουλάχιστον 90% δονούμενη μάζα για ακριβή ανάλυση.
2. Σε περιπτώσεις όπου οι αποκλίσεις της σανίδας είναι συγκρίσιμες με το πάχος της, η μη γραμμική ανάλυση μπορεί να είναι πιο κατάλληλη από τη γραμμική ανάλυση.
3. Μικρά σφάλματα στην τοποθέτηση εξαρτημάτων μπορεί να προκαλέσουν μεγάλα σφάλματα στις μετρήσεις απόκρισης.
4. Η ακρίβεια μέτρησης απόκρισης είναι πιο ευαίσθητη σε σφάλματα μάζας παρά σε ακαμψία.

8.1.4. Συνοριακές συνθήκες

Ο συντελεστής ακαμψίας περιστροφής της ακμής PCB έχει σημαντικό αντίκτυπο στην ακρίβεια της υπολογισμένης απόκρισης [59] και ανάλογα με τη συγκεκριμένη διαμόρφωση είναι πολύ μεγαλύτερη από την προστιθέμενη μάζα και ακαμψία του εξαρτήματος. Η μοντελοποίηση της ακαμψίας περιστροφικής ακμής ως μηδέν (ουσιαστικά απλώς μια υποστηριζόμενη συνθήκη) παράγει συνήθως συντηρητικά αποτελέσματα, ενώ η μοντελοποίηση ως σφιχτά συσφιγμένη συνήθως υποτιμά τα αποτελέσματα, καθώς ακόμη και οι πιο άκαμπτοι μηχανισμοί σύσφιξης PCB δεν μπορούν να εξασφαλίσουν μια κατάσταση πλήρως συσφιγμένης ακμής. Οι Barker και Chen [5] επικυρώνουν την αναλυτική θεωρία με πειραματικά αποτελέσματα για να δείξουν πώς η περιστροφική ακαμψία των άκρων επηρεάζει τη φυσική συχνότητα ενός PCB. Το κύριο εύρημα αυτής της εργασίας είναι η ισχυρή συσχέτιση μεταξύ της ακαμψίας περιστροφής των ακμών και των φυσικών συχνοτήτων, σύμφωνα με τη θεωρία. Αυτό σημαίνει επίσης ότι μεγάλα σφάλματα στη μοντελοποίηση της περιστροφικής ακαμψίας ακμών θα οδηγήσουν σε μεγάλα σφάλματα στην πρόβλεψη απόκρισης. Αν και αυτή η εργασία εξετάστηκε σε μια συγκεκριμένη περίπτωση, είναι εφαρμόσιμη στη μοντελοποίηση όλων των τύπων μηχανισμών συνοριακών συνθηκών. Χρησιμοποιώντας πειραματικά δεδομένα από τους Lim et al. Το [41] παρέχει ένα παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο μπορεί να υπολογιστεί η περιστροφική ακαμψία για τη χρήση FE σε ένα μοντέλο PCB. Αυτό επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας μια μέθοδο προσαρμοσμένη από τους Barker και Chen [5]. Αυτή η εργασία δείχνει επίσης πώς να προσδιορίσετε τη βέλτιστη θέση οποιουδήποτε σημείου σε μια δομή για να μεγιστοποιήσετε τις φυσικές συχνότητες. Έργα που εξετάζουν ειδικά την επίδραση της τροποποίησης των συνοριακών συνθηκών για τη μείωση της απόκρισης κραδασμών υπάρχουν επίσης από τους Guo και Zhao [21]. Aglietti [2]; Aglietti και Schwingshackl [3], Lim et al. [41].

8.1.5. Προβλέψεις κραδασμών και κραδασμών

Οι Pitarresi et al. [53-55] χρησιμοποιήστε ένα λεπτομερές μοντέλο FE ενός PCB για να προβλέψετε την απόκριση κραδασμών και κραδασμών μιας πλακέτας με εξαρτήματα που αντιπροσωπεύονται ως μπλοκ 3D. Αυτά τα μοντέλα χρησιμοποίησαν πειραματικά καθορισμένους λόγους σταθερής απόσβεσης για να βελτιώσουν την πρόβλεψη της απόκρισης στον συντονισμό. Το φάσμα απόκρισης κρούσης (SRS) και οι μέθοδοι σάρωσης χρόνου συγκρίθηκαν για την πρόβλεψη απόκρισης κρούσης, με αμφότερες τις μεθόδους να αποτελούν αντιστάθμιση μεταξύ ακρίβειας και χρόνου λύσης.

8.2. Κριτήρια απόρριψης

Τα κριτήρια αστοχίας λαμβάνουν ένα μέτρο της απόκρισης του PCB και το χρησιμοποιούν για να εξαγάγουν μια μέτρηση αστοχίας, όπου η μέτρηση αστοχίας μπορεί να είναι ο μέσος χρόνος μεταξύ των αστοχιών (MTBF), οι κύκλοι μέχρι την αστοχία, η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία ή οποιαδήποτε άλλη μέτρηση αξιοπιστίας (βλ. IEEE [26]· Jensen[28] 47]· O'Connor [XNUMX] για μια συζήτηση των μετρήσεων αποτυχίας). Οι πολλές διαφορετικές προσεγγίσεις για τη δημιουργία αυτών των δεδομένων μπορούν εύκολα να χωριστούν σε αναλυτικές και εμπειρικές μεθόδους. Οι εμπειρικές μέθοδοι δημιουργούν δεδομένα κριτηρίων αστοχίας φορτώνοντας δοκιμαστικά δείγματα εξαρτημάτων στο απαιτούμενο δυναμικό φορτίο. Δυστυχώς, λόγω του μεγάλου εύρους δεδομένων εισόδου (τύποι εξαρτημάτων, πάχη και φορτία PCB) που είναι δυνατά στην πράξη, τα δημοσιευμένα δεδομένα είναι απίθανο να ισχύουν άμεσα, καθώς τα δεδομένα ισχύουν μόνο σε πολύ ειδικές περιπτώσεις. Οι αναλυτικές μέθοδοι δεν υποφέρουν από τέτοια μειονεκτήματα και έχουν πολύ ευρύτερη εφαρμογή.

8.2.1. Εμπειρικά κριτήρια αποτυχίας

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, ένας περιορισμός των περισσότερων εμπειρικών μοντέλων είναι ότι ισχύουν μόνο για διαμορφώσεις που περιλαμβάνουν το ίδιο πάχος PCB, παρόμοιους τύπους εξαρτημάτων και φορτίο εισόδου, κάτι που είναι απίθανο. Ωστόσο, η διαθέσιμη βιβλιογραφία είναι χρήσιμη για τους ακόλουθους λόγους: παρέχει καλά παραδείγματα εκτέλεσης δοκιμών αστοχίας, επισημαίνει διαφορετικές επιλογές για μετρήσεις αστοχίας και παρέχει πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με τους μηχανισμούς της αστοχίας. Ο Li [37] δημιούργησε ένα εμπειρικό μοντέλο για να προβλέψει την αξιοπιστία των πακέτων 272 ακίδων BGA και 160 ακίδων QFP. Διερευνάται η ζημιά κόπωσης στους αγωγούς και στο σώμα της συσκευασίας και τα πειραματικά αποτελέσματα συμφωνούν καλά με την ανάλυση ζημιών που βασίζεται στην καταπόνηση που υπολογίζεται χρησιμοποιώντας ένα λεπτομερές μοντέλο FE (βλ. επίσης Li and Poglitsch [38,39]). Η διαδικασία παράγει αθροιστική ζημιά για ένα δεδομένο επίπεδο επιτάχυνσης δόνησης του σήματος εισόδου δόνησης.
Οι Lau et al. [36] αξιολόγησαν την αξιοπιστία συγκεκριμένων εξαρτημάτων υπό κρουστική φόρτιση και κραδασμούς χρησιμοποιώντας στατιστικές Weibull. Οι Liguore και Followell [40] εξέτασαν τις αστοχίες των στοιχείων LLCC και J-lead μεταβάλλοντας την τοπική επιτάχυνση μεταξύ των κύκλων υπηρεσίας. Η τοπική επιτάχυνση χρησιμοποιείται σε αντίθεση με την επιτάχυνση εισόδου του πλαισίου και διερευνήθηκε η επίδραση της θερμοκρασίας στα αποτελέσματα των δοκιμών. Το άρθρο κάνει επίσης αναφορά σε έρευνα σχετικά με την επίδραση του πάχους PCB στην αξιοπιστία των εξαρτημάτων.

Οι Guo και Zhao [21] συγκρίνουν την αξιοπιστία των εξαρτημάτων όταν χρησιμοποιείται τοπική στρεπτική καμπυλότητα ως φορτίο, σε αντίθεση με προηγούμενες μελέτες που χρησιμοποιούσαν επιτάχυνση. Προσομοιώνεται η ζημιά κόπωσης και, στη συνέχεια, το μοντέλο FE συγκρίνεται με πειραματικά αποτελέσματα. Το άρθρο εξετάζει επίσης τη βελτιστοποίηση της διάταξης στοιχείων για τη βελτίωση της αξιοπιστίας.

Οι Ham και Lee [22] παρουσιάζουν μια μέθοδο δεδομένων δοκιμής για το πρόβλημα του προσδιορισμού των τάσεων συγκόλλησης μολύβδου υπό κυκλική στρεπτική φόρτιση. Οι Estes et al. [15] εξέτασαν το πρόβλημα αστοχίας των εξαρτημάτων του gullwing (GOST IEC 61188-5-5-2013) με εφαρμοσμένη επιτάχυνση εισόδου και θερμικό φορτίο. Τα εξαρτήματα που μελετήθηκαν είναι τύπους πακέτων τσιπ CQFP 352, 208, 196, 84 και 28, καθώς και FP 42 και 10. Το άρθρο είναι αφιερωμένο στην αστοχία ηλεκτρονικών εξαρτημάτων λόγω διακυμάνσεων στην τροχιά ενός γεωστατικού δορυφόρου της Γης, ο χρόνος μεταξύ αστοχιών δίνεται ως προς τα έτη πτήσης σε γεωστατικές ή χαμηλές γήινες τροχιές. Σημειώνεται ότι η αστοχία των καλωδίων gullwing είναι πιο πιθανή σε σημεία που έρχονται σε επαφή με το σώμα της συσκευασίας παρά στην ένωση συγκόλλησης.

Οι Jih και Jung [30] εξετάζουν τις αστοχίες του εξοπλισμού που προκαλούνται από εγγενή κατασκευαστικά ελαττώματα στον σύνδεσμο συγκόλλησης. Αυτό γίνεται με τη δημιουργία ενός πολύ λεπτομερούς μοντέλου FE του PCB και την εύρεση της φασματικής πυκνότητας ισχύος (PSD) για διαφορετικά μήκη ρωγμών κατασκευής. Οι Ligyore, Followell [40] και Shetty, Reinikainen [58] προτείνουν ότι οι εμπειρικές μέθοδοι παράγουν τα πιο ακριβή και χρήσιμα δεδομένα αστοχίας για συγκεκριμένες διαμορφώσεις συνδεδεμένων εξαρτημάτων. Αυτού του είδους οι μέθοδοι χρησιμοποιούνται εάν ορισμένα δεδομένα εισόδου (πάχος πλακέτας, τύπος στοιχείου, εύρος καμπυλότητας) μπορούν να διατηρηθούν σταθερά σε όλη τη σχεδίαση ή εάν ο χρήστης έχει την οικονομική δυνατότητα να εκτελέσει πραγματικές δοκιμές αυτού του είδους.

8.2.2. Αναλυτικό κριτήριο αποτυχίας

Μοντέλα SMT γωνιακών αρμών

Διάφοροι ερευνητές που εξετάζουν τις αστοχίες γωνιακών ακίδων SMT προτείνουν ότι αυτή είναι η πιο κοινή αιτία αστοχίας. Οι εργασίες των Sidharth και Barker [59] ολοκληρώνουν μια προηγούμενη σειρά εγγράφων παρουσιάζοντας ένα μοντέλο για τον προσδιορισμό της καταπόνησης των γωνιακών απαγωγών SMT και των στοιχείων απαγωγών βρόχου. Το προτεινόμενο μοντέλο έχει σφάλμα μικρότερο από 7% σε σύγκριση με το λεπτομερές μοντέλο FE για έξι χειρότερα σενάρια. Το μοντέλο βασίζεται σε έναν τύπο που είχε δημοσιευθεί προηγουμένως από τους Barker και Sidharth [4], όπου μοντελοποιήθηκε η απόκλιση ενός προσαρτημένου τμήματος που υποβλήθηκε σε μια ροπή κάμψης. Η εργασία του Sukhir [63] εξετάζει αναλυτικά τις τάσεις που αναμένονται στους ακροδέκτες συσκευασίας λόγω των τοπικά εφαρμοζόμενων ροπών κάμψης. Ο Barker και ο Sidharth [4] βασίζονται στην εργασία των Sukhir [63], Barker et al. Τέλος, οι Barker et al. [4] χρησιμοποίησαν λεπτομερή μοντέλα FE για να μελετήσουν την επίδραση των διαστάσεων διακυμάνσεων του μολύβδου στη διάρκεια ζωής κόπωσης μολύβδου.

Είναι σκόπιμο να αναφέρουμε εδώ την εργασία για τις σταθερές ελατηρίων μολύβδου JEDEC, η οποία απλοποίησε σημαντικά τη δημιουργία μοντέλων εξαρτημάτων μολύβδου [33-35]. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν σταθερές ελατηρίου αντί για ένα λεπτομερές μοντέλο συνδέσεων ηλεκτροδίων· ο χρόνος που απαιτείται για την κατασκευή και την επίλυση του μοντέλου FE θα μειωθεί στο μοντέλο. Η χρήση τέτοιων σταθερών στο μοντέλο FE του στοιχείου θα αποτρέψει τον άμεσο υπολογισμό των τοπικών τάσεων απαγωγής. Αντίθετα, θα δοθεί η συνολική παραμόρφωση του μολύβδου, η οποία στη συνέχεια θα πρέπει να σχετίζεται είτε με τοπικές τάσεις μολύβδου είτε με κριτήρια αστοχίας μολύβδου με βάση τον κύκλο ζωής του προϊόντος.

Δεδομένα κόπωσης υλικού

Τα περισσότερα δεδομένα σχετικά με την αστοχία των υλικών που χρησιμοποιούνται για συγκολλήσεις και εξαρτήματα σχετίζονται κυρίως με τη θερμική αστοχία και σχετικά λίγα δεδομένα υπάρχουν σχετικά με την αστοχία κόπωσης. Μια σημαντική αναφορά σε αυτόν τον τομέα παρέχεται από τον Sandor [56], ο οποίος παρέχει δεδομένα για τη μηχανική της κόπωσης και της αστοχίας των κραμάτων συγκόλλησης. Ο Steinberg [62] εξετάζει την αστοχία των δειγμάτων συγκόλλησης. Τα δεδομένα κόπωσης για τυπικές κολλήσεις και σύρματα είναι διαθέσιμα στο χαρτί της Yamada [69].

Σύκο. 4. Η συνήθης θέση αστοχίας από το εγχειρίδιο για τα εξαρτήματα QFP είναι κοντά στο σώμα της συσκευασίας.

Η μοντελοποίηση αστοχιών που σχετίζονται με την αποκόλληση συγκόλλησης είναι πρόκληση λόγω των ασυνήθιστων ιδιοτήτων αυτού του υλικού. Η λύση σε αυτό το ερώτημα εξαρτάται από το εξάρτημα που πρέπει να ελεγχθεί. Είναι γνωστό ότι για τα πακέτα QFP αυτό συνήθως δεν λαμβάνεται υπόψη και η αξιοπιστία αξιολογείται χρησιμοποιώντας βιβλιογραφία αναφοράς. Αλλά εάν υπολογιστεί η συγκόλληση μεγάλων εξαρτημάτων BGA και PGA, τότε οι συνδέσεις μολύβδου, λόγω των ασυνήθιστων ιδιοτήτων τους, μπορούν να επηρεάσουν την αστοχία του προϊόντος. Έτσι, για τα πακέτα QFP, οι ιδιότητες κόπωσης μολύβδου είναι οι πιο χρήσιμες πληροφορίες. Για το BGA, οι πληροφορίες σχετικά με την ανθεκτικότητα των συγκολλήσεων που υποβάλλονται σε στιγμιαία πλαστική παραμόρφωση είναι πιο χρήσιμες [14]. Για μεγαλύτερα εξαρτήματα, ο Steinberg [62] παρέχει δεδομένα τάσης εξαγωγής της άρθρωσης συγκόλλησης.

Μοντέλα αστοχίας βαρέων εξαρτημάτων

Τα μόνα μοντέλα αστοχίας που υπάρχουν για βαριά εξαρτήματα παρουσιάζονται σε ένα έγγραφο του Steinberg [62], το οποίο εξετάζει την αντοχή σε εφελκυσμό των εξαρτημάτων και δίνει ένα παράδειγμα του τρόπου υπολογισμού της μέγιστης επιτρεπόμενης τάσης που μπορεί να εφαρμοστεί σε μια σύνδεση ηλεκτροδίου

8.3. Συμπεράσματα σχετικά με την εφαρμογή των μοντέλων PoF

Τα ακόλουθα συμπεράσματα έχουν γίνει στη βιβλιογραφία σχετικά με τις μεθόδους PoF.

Η τοπική απόκριση είναι κρίσιμη για την πρόβλεψη αστοχίας εξαρτήματος. Όπως σημειώθηκε στον Li, Poglitsch [38], τα εξαρτήματα στα άκρα ενός PCB είναι λιγότερο επιρρεπή σε αστοχία από αυτά που βρίσκονται στο κέντρο του PCB λόγω τοπικών διαφορών στην κάμψη. Κατά συνέπεια, τα εξαρτήματα σε διαφορετικές θέσεις στο PCB θα έχουν διαφορετικές πιθανότητες αστοχίας.

Η τοπική καμπυλότητα της πλακέτας θεωρείται πιο σημαντικό κριτήριο αστοχίας από την επιτάχυνση για τα στοιχεία SMT. Πρόσφατες εργασίες [38,57,62,67] δείχνουν ότι η καμπυλότητα της σανίδας είναι το κύριο κριτήριο αστοχίας.

Διαφορετικοί τύποι πακέτων, τόσο στον αριθμό των ακίδων όσο και στον τύπο που χρησιμοποιούνται, είναι εγγενώς πιο αξιόπιστοι από άλλους, ανεξάρτητα από το συγκεκριμένο τοπικό περιβάλλον [15,36,38].
Η θερμοκρασία μπορεί να επηρεάσει την αξιοπιστία των εξαρτημάτων. Οι Liguore και Followell [40] δηλώνουν ότι η διάρκεια της κόπωσης είναι υψηλότερη στο εύρος θερμοκρασίας από 0 ◦C έως 65 ◦C, με αισθητή μείωση σε θερμοκρασίες κάτω από -30 ◦C και πάνω από 95 ◦C. Για τα εξαρτήματα QFP, η θέση όπου το σύρμα συνδέεται στη συσκευασία (βλ. Εικ. 4) θεωρείται η κύρια θέση σφάλματος και όχι ο σύνδεσμος συγκόλλησης [15,22,38].

Το πάχος της σανίδας έχει σαφή αντίκτυπο στη διάρκεια κόπωσης των εξαρτημάτων SMT, καθώς η διάρκεια κόπωσης BGA έχει αποδειχθεί ότι μειώνεται κατά περίπου 30-50 φορές εάν το πάχος της σανίδας αυξηθεί από 0,85 mm σε 1,6 mm (διατηρώντας παράλληλα σταθερή συνολική καμπυλότητα) [13] . Η ευελιξία (συμμόρφωση) των απαγωγών εξαρτημάτων επηρεάζει σημαντικά την αξιοπιστία των περιφερειακών εξαρτημάτων ηλεκτροδίων [63], ωστόσο, αυτή είναι μια μη γραμμική σχέση και οι ενδιάμεσες απαγωγές σύνδεσης είναι οι λιγότερο αξιόπιστες.

8.4. Μέθοδοι λογισμικού

Το Κέντρο Προηγμένης Μηχανικής Κύκλου Ζωής (CALCE) στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ παρέχει λογισμικό για τον υπολογισμό της απόκρισης κραδασμών και κραδασμών των τυπωμένων κυκλωμάτων. Το λογισμικό (με το όνομα CALCE PWA) διαθέτει διεπαφή χρήστη που απλοποιεί τη διαδικασία εκτέλεσης του μοντέλου FE και εισάγει αυτόματα τον υπολογισμό απόκρισης στο μοντέλο δόνησης. Δεν υπάρχουν υποθέσεις που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία του μοντέλου απόκρισης FE και τα κριτήρια αποτυχίας που χρησιμοποιήθηκαν προέρχονται από τον Steinberg [61] (αν και η μέθοδος του Barkers [48] αναμένεται επίσης να εφαρμοστεί). Για την παροχή γενικών συστάσεων για τη βελτίωση της αξιοπιστίας του εξοπλισμού, το περιγραφόμενο λογισμικό έχει καλή απόδοση, ειδικά επειδή ταυτόχρονα λαμβάνει υπόψη τις θερμικά επαγόμενες τάσεις και απαιτεί ελάχιστη εξειδικευμένη γνώση, αλλά η ακρίβεια των κριτηρίων αστοχίας στα μοντέλα δεν έχει επαληθευτεί πειραματικά.

9. Μέθοδοι για την αύξηση της αξιοπιστίας του εξοπλισμού

Αυτή η ενότητα θα συζητήσει τις τροποποιήσεις μετά το έργο που βελτιώνουν την αξιοπιστία του ηλεκτρονικού εξοπλισμού. Εμπίπτουν σε δύο κατηγορίες: αυτές που αλλάζουν τις οριακές συνθήκες του PCB και αυτές που αυξάνουν την απόσβεση.

Ο κύριος σκοπός των τροποποιήσεων της οριακής κατάστασης είναι να μειωθεί η δυναμική απόκλιση της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, αυτό μπορεί να επιτευχθεί μέσω ακαμψίας νευρώσεων, πρόσθετων στηρίξεων ή μείωσης των κραδασμών του μέσου εισόδου. Τα ενισχυτικά μπορούν να είναι χρήσιμα καθώς αυξάνουν τις φυσικές συχνότητες, μειώνοντας έτσι τη δυναμική απόκλιση [62], το ίδιο ισχύει και για την προσθήκη πρόσθετων στηρίξεων [3], αν και η θέση των στηρίξεων μπορεί επίσης να βελτιστοποιηθεί, όπως φαίνεται στις εργασίες των JH Ong και Lim [ 40]. Δυστυχώς, οι νευρώσεις και τα στηρίγματα συνήθως απαιτούν επανασχεδιασμό της διάταξης, επομένως αυτές οι τεχνικές λαμβάνονται καλύτερα υπόψη νωρίς στον κύκλο σχεδίασης. Επιπλέον, πρέπει να ληφθεί μέριμνα ώστε οι τροποποιήσεις να μην αλλάζουν τις φυσικές συχνότητες ώστε να ταιριάζουν με τις φυσικές συχνότητες της δομής στήριξης, καθώς αυτό θα ήταν αντιπαραγωγικό.

Η προσθήκη μόνωσης βελτιώνει την αξιοπιστία του προϊόντος μειώνοντας την επίδραση του δυναμικού περιβάλλοντος που μεταφέρεται στον εξοπλισμό και μπορεί να επιτευχθεί είτε παθητικά είτε ενεργά.
Οι παθητικές μέθοδοι είναι συνήθως απλές και φθηνότερες στην εφαρμογή τους, όπως η χρήση μονωτών καλωδίων [66] ή η χρήση ψευδοελαστικών ιδιοτήτων κραμάτων με μνήμη σχήματος (SMA) [32]. Ωστόσο, είναι γνωστό ότι οι κακώς σχεδιασμένοι απομονωτές μπορούν πραγματικά να αυξήσουν την απόκριση.
Οι ενεργές μέθοδοι παρέχουν καλύτερη απόσβεση σε ευρύτερο εύρος συχνοτήτων, συνήθως εις βάρος της απλότητας και της μάζας, επομένως συνήθως αποσκοπούν στη βελτίωση της ακρίβειας πολύ ευαίσθητων οργάνων ακριβείας παρά στην αποφυγή ζημιών. Η ενεργή απομόνωση κραδασμών περιλαμβάνει ηλεκτρομαγνητικές [60] και πιεζοηλεκτρικές μεθόδους [18,43]. Σε αντίθεση με τις μεθόδους τροποποίησης συνοριακών συνθηκών, η τροποποίηση απόσβεσης στοχεύει στη μείωση της μέγιστης συντονιστικής απόκρισης του ηλεκτρονικού εξοπλισμού, ενώ οι πραγματικές φυσικές συχνότητες θα πρέπει να αλλάξουν ελάχιστα.

Όπως και με την απομόνωση κραδασμών, η απόσβεση μπορεί να επιτευχθεί είτε παθητικά είτε ενεργά, με παρόμοιες σχεδιαστικές απλοποιήσεις στο πρώτο και μεγαλύτερη πολυπλοκότητα και απόσβεση στο δεύτερο.

Οι παθητικές μέθοδοι περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, πολύ απλές μεθόδους όπως το υλικό συγκόλλησης, αυξάνοντας έτσι την απόσβεση της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος [62]. Οι πιο εξελιγμένες μέθοδοι περιλαμβάνουν την απόσβεση σωματιδίων [68] και τη χρήση ευρυζωνικών δυναμικών απορροφητών [25].

Ο ενεργός έλεγχος των κραδασμών επιτυγχάνεται συνήθως με τη χρήση πιεζοκεραμικών στοιχείων που συνδέονται με την επιφάνεια της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος [1,45]. Η χρήση μεθόδων σκλήρυνσης είναι ειδική για κάθε περίπτωση και πρέπει να εξετάζεται προσεκτικά σε σχέση με άλλες μεθόδους. Η εφαρμογή αυτών των τεχνικών σε εξοπλισμό που δεν είναι γνωστό ότι έχει προβλήματα αξιοπιστίας δεν θα αυξήσει απαραίτητα το κόστος και το βάρος του σχεδιασμού. Ωστόσο, εάν ένα προϊόν με εγκεκριμένο σχεδιασμό αποτύχει κατά τη διάρκεια της δοκιμής, μπορεί να είναι πολύ πιο γρήγορο και πιο εύκολο να εφαρμοστεί μια τεχνική δομικής σκλήρυνσης παρά να επανασχεδιαστεί ο εξοπλισμός.

10. Ευκαιρίες για ανάπτυξη μεθόδων

Αυτή η ενότητα περιγράφει τις ευκαιρίες για τη βελτίωση της πρόβλεψης αξιοπιστίας του ηλεκτρονικού εξοπλισμού, αν και οι πρόσφατες εξελίξεις στην οπτοηλεκτρονική, τη νανοτεχνολογία και τις τεχνολογίες συσκευασίας ενδέχεται σύντομα να περιορίσουν τη δυνατότητα εφαρμογής αυτών των προτάσεων. Οι τέσσερις κύριες μέθοδοι πρόβλεψης αξιοπιστίας ενδέχεται να μην χρησιμοποιούνται τη στιγμή του σχεδιασμού της συσκευής. Ο μόνος παράγοντας που θα μπορούσε να καταστήσει αυτές τις μεθόδους πιο ελκυστικές θα ήταν η ανάπτυξη πλήρως αυτοματοποιημένων, χαμηλού κόστους τεχνολογιών κατασκευής και δοκιμών, καθώς αυτό θα επέτρεπε στον προτεινόμενο σχεδιασμό να κατασκευαστεί και να δοκιμαστεί πολύ πιο γρήγορα από ό,τι είναι δυνατόν σήμερα, με ελάχιστη ανθρώπινη προσπάθεια.

Η μέθοδος PoF έχει πολλά περιθώρια βελτίωσης. Ο κύριος τομέας όπου μπορεί να βελτιωθεί είναι η ενσωμάτωση με τη συνολική διαδικασία σχεδιασμού. Ο σχεδιασμός ηλεκτρονικού εξοπλισμού είναι μια επαναληπτική διαδικασία που φέρνει τον προγραμματιστή πιο κοντά στο τελικό αποτέλεσμα μόνο σε συνεργασία με μηχανικούς που ειδικεύονται στον τομέα των ηλεκτρονικών, της κατασκευής και της θερμικής μηχανικής και του δομικού σχεδιασμού. Μια μέθοδος που αντιμετωπίζει αυτόματα ορισμένα από αυτά τα ζητήματα ταυτόχρονα θα μειώσει τον αριθμό των επαναλήψεων σχεδιασμού και θα εξοικονομήσει σημαντικό χρόνο, ειδικά όταν λαμβάνεται υπόψη ο όγκος της διατμηματικής επικοινωνίας. Άλλοι τομείς βελτίωσης στις μεθόδους PoF θα χωριστούν σε τύπους κριτηρίων πρόβλεψης απόκρισης και αποτυχίας.

Η πρόβλεψη απόκρισης έχει δύο πιθανούς δρόμους προς τα εμπρός: είτε ταχύτερα, πιο λεπτομερή μοντέλα είτε βελτιωμένα, απλοποιημένα μοντέλα. Με την έλευση των ολοένα και πιο ισχυρών επεξεργαστών υπολογιστών, ο χρόνος λύσης για λεπτομερή μοντέλα FE μπορεί να γίνει αρκετά σύντομος, ενώ ταυτόχρονα, χάρη στο σύγχρονο λογισμικό, μειώνεται ο χρόνος συναρμολόγησης του προϊόντος, γεγονός που ελαχιστοποιεί τελικά το κόστος των ανθρώπινων πόρων. Οι απλοποιημένες μέθοδοι FE μπορούν επίσης να βελτιωθούν με μια διαδικασία αυτόματης δημιουργίας μοντέλων FE, παρόμοια με εκείνα που προτείνονται για λεπτομερείς μεθόδους FE. Αυτόματο λογισμικό (CALCE PWA) είναι επί του παρόντος διαθέσιμο για το σκοπό αυτό, αλλά η τεχνολογία δεν είναι καλά αποδεδειγμένη στην πράξη και οι υποθέσεις μοντελοποίησης που έγιναν είναι άγνωστες.

Ο υπολογισμός της εγγενούς αβεβαιότητας σε διαφορετικές μεθόδους απλούστευσης θα ήταν πολύ χρήσιμος, επιτρέποντας την εφαρμογή χρήσιμων κριτηρίων ανοχής σφαλμάτων.

Τέλος, μια βάση δεδομένων ή μια μέθοδος για τη μετάδοση αυξημένης ακαμψίας στα προσαρτημένα εξαρτήματα θα ήταν χρήσιμη, όπου αυτές οι αυξήσεις ακαμψίας θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτίωση της ακρίβειας των μοντέλων απόκρισης. Η δημιουργία κριτηρίων αστοχίας εξαρτημάτων εξαρτάται από τη μικρή διαφοροποίηση μεταξύ παρόμοιων εξαρτημάτων από διαφορετικούς κατασκευαστές, καθώς και από την πιθανή ανάπτυξη νέων τύπων συσκευασίας, καθώς οποιαδήποτε μέθοδος ή βάση δεδομένων για τον προσδιορισμό των κριτηρίων αστοχίας πρέπει να λαμβάνει υπόψη αυτές τις μεταβλητότητες και αλλαγές.

Μια λύση θα ήταν η δημιουργία μιας μεθόδου/λογισμικού για την αυτόματη δημιουργία λεπτομερών μοντέλων FE με βάση τις παραμέτρους εισόδου, όπως οι διαστάσεις του μολύβδου και της συσκευασίας. Αυτή η μέθοδος μπορεί να είναι εφικτή για εξαρτήματα γενικά ομοιόμορφου σχήματος όπως εξαρτήματα SMT ή DIP, αλλά όχι για πολύπλοκα ακανόνιστα εξαρτήματα όπως μετασχηματιστές, τσοκ ή προσαρμοσμένα εξαρτήματα.

Τα επόμενα μοντέλα FE μπορούν να επιλυθούν για τάσεις και να συνδυαστούν με δεδομένα αστοχίας υλικού (στοιχεία καμπύλης πλαστικότητας S-N, μηχανική θραύσης ή παρόμοια) για τον υπολογισμό της διάρκειας ζωής του εξαρτήματος, αν και τα δεδομένα αστοχίας υλικού πρέπει να είναι υψηλής ποιότητας. Η διαδικασία FE θα πρέπει να συσχετίζεται με πραγματικά δεδομένα δοκιμής, κατά προτίμηση σε όσο το δυνατόν ευρύτερο φάσμα διαμορφώσεων.

Η προσπάθεια που απαιτείται σε μια τέτοια διαδικασία είναι σχετικά μικρή σε σύγκριση με την εναλλακτική της άμεσης εργαστηριακής δοκιμής, η οποία πρέπει να εκτελεί έναν στατιστικά σημαντικό αριθμό δοκιμών σε διάφορα πάχη PCB, ποικίλες εντάσεις φορτίου και κατευθύνσεις φορτίου, ακόμη και με εκατοντάδες διαφορετικούς τύπους εξαρτημάτων που είναι διαθέσιμοι για πολλαπλούς τύπους σανίδων. Όσον αφορά τον απλό εργαστηριακό έλεγχο, μπορεί να υπάρχει μέθοδος βελτίωσης της αξίας κάθε δοκιμής.

Εάν υπήρχε μια μέθοδος για τον υπολογισμό της σχετικής αύξησης της τάσης λόγω αλλαγών σε ορισμένες μεταβλητές, όπως το πάχος των PCB ή οι διαστάσεις του μολύβδου, τότε η αλλαγή στη διάρκεια ζωής του εξαρτήματος θα μπορούσε στη συνέχεια να εκτιμηθεί. Μια τέτοια μέθοδος μπορεί να δημιουργηθεί χρησιμοποιώντας ανάλυση FE ή αναλυτικές μεθόδους, οδηγώντας τελικά σε έναν απλό τύπο για τον υπολογισμό των κριτηρίων αστοχίας από τα υπάρχοντα δεδομένα αστοχίας.

Τελικά, αναμένεται ότι θα δημιουργηθεί μια μέθοδος που θα συνδυάζει όλα τα διαφορετικά διαθέσιμα εργαλεία: ανάλυση FE, δεδομένα δοκιμών, αναλυτική ανάλυση και στατιστικές μεθόδους για τη δημιουργία των πιο ακριβών δυνατών δεδομένων αποτυχίας με τους περιορισμένους διαθέσιμους πόρους. Όλα τα επιμέρους στοιχεία της μεθόδου PoF μπορούν να βελτιωθούν με την εισαγωγή στοχαστικών μεθόδων στη διαδικασία για να ληφθούν υπόψη οι επιπτώσεις της μεταβλητότητας στα ηλεκτρονικά υλικά και στα στάδια κατασκευής. Αυτό θα καθιστούσε τα αποτελέσματα πιο ρεαλιστικά, οδηγώντας ίσως σε μια διαδικασία δημιουργίας εξοπλισμού που είναι πιο ανθεκτικός σε μεταβλητότητα, ελαχιστοποιώντας παράλληλα την υποβάθμιση του προϊόντος (συμπεριλαμβανομένου του βάρους και του κόστους).

Τελικά, τέτοιες βελτιώσεις θα μπορούσαν ακόμη και να επιτρέψουν την αξιολόγηση της αξιοπιστίας του εξοπλισμού σε πραγματικό χρόνο κατά τη διαδικασία σχεδιασμού, προτείνοντας άμεσα ασφαλέστερες επιλογές εξαρτημάτων, διατάξεις ή άλλες συστάσεις για τη βελτίωση της αξιοπιστίας, ενώ αντιμετωπίζονται άλλα ζητήματα όπως ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές (EMI), θερμικές και βιομηχανικές.

11. Συμπέρασμα

Αυτή η ανασκόπηση εισάγει την πολυπλοκότητα της πρόβλεψης της αξιοπιστίας του ηλεκτρονικού εξοπλισμού, ανιχνεύοντας την εξέλιξη τεσσάρων τύπων μεθόδων ανάλυσης (ρυθμιστική βιβλιογραφία, πειραματικά δεδομένα, δεδομένα δοκιμών και PoF), οδηγώντας σε μια σύνθεση και σύγκριση αυτών των τύπων μεθόδων. Σημειώνεται ότι οι μέθοδοι αναφοράς είναι χρήσιμες μόνο για προκαταρκτικές μελέτες, οι πειραματικές μέθοδοι δεδομένων είναι χρήσιμες μόνο εάν υπάρχουν διαθέσιμα εκτενή και ακριβή δεδομένα χρονισμού και οι μέθοδοι δεδομένων δοκιμής είναι ζωτικής σημασίας για τις δοκιμές πιστοποίησης σχεδιασμού, αλλά ανεπαρκείς για βελτιστοποίηση.

Οι μέθοδοι PoF συζητούνται με περισσότερες λεπτομέρειες από ό,τι σε προηγούμενες βιβλιογραφικές ανασκοπήσεις, χωρίζοντας την έρευνα σε κατηγορίες κριτηρίων πρόβλεψης και πιθανότητα αποτυχίας. Η ενότητα «Πρόβλεψη απόκρισης» εξετάζει τη βιβλιογραφία σχετικά με τις κατανεμημένες ιδιότητες, τη μοντελοποίηση οριακών συνθηκών και τα επίπεδα λεπτομέρειας σε μοντέλα FE. Η επιλογή της μεθόδου πρόβλεψης απόκρισης αποδεικνύεται ότι είναι μια αντιστάθμιση μεταξύ ακρίβειας και χρόνου για τη δημιουργία και επίλυση του μοντέλου FE, τονίζοντας και πάλι τη σημασία της ακρίβειας των συνοριακών συνθηκών. Η ενότητα «Κριτήρια αστοχίας» εξετάζει εμπειρικά και αναλυτικά κριτήρια αστοχίας· για την τεχνολογία SMT, παρέχονται ανασκοπήσεις μοντέλων και βαρέων εξαρτημάτων.
Οι εμπειρικές μέθοδοι εφαρμόζονται μόνο σε πολύ συγκεκριμένες περιπτώσεις, αν και παρέχουν καλά παραδείγματα μεθόδων δοκιμής αξιοπιστίας, ενώ οι αναλυτικές μέθοδοι έχουν πολύ μεγαλύτερο εύρος εφαρμογής αλλά είναι πιο πολύπλοκες στην εφαρμογή τους. Παρέχεται μια σύντομη συζήτηση για τις υπάρχουσες μεθόδους ανάλυσης αστοχιών που βασίζονται σε εξειδικευμένο λογισμικό. Τέλος, παρέχονται επιπτώσεις για το μέλλον της πρόβλεψης αξιοπιστίας, λαμβάνοντας υπόψη τις κατευθύνσεις στις οποίες μπορεί να εξελιχθούν οι μέθοδοι πρόβλεψης αξιοπιστίας.

Λογοτεχνία[1] G. S. Aglietti, R. S. Langley, E. Rogers και S. B. Gabriel, Ένα αποτελεσματικό μοντέλο ενός πίνακα με φορτίο εξοπλισμού για μελέτες σχεδίασης ενεργού ελέγχου, The Journal of the Acoustical Society of America 108 (2000), 1663–1673.
[2] GS Aglietti, A lighter enclosure for electronics for space applications, Proceeding of Institute of Mechanical Engineers 216 (2002), 131–142.
[3] G. S. Aglietti and C. Schwingshackl, Analysis of enclosures and anti vibration devices for electronic equipment for space applications, Proceedings of the 6th International Conference on Dynamics and Control of Spacecraft Structures in Space, Riomaggiore, Ιταλία, (2004).
[4] D. B. Barker and Y. Chen, Modeling the vibration restraints of wedge lock guides card, ASME Journal of Electronic Packaging 115(2) (1993), 189–194.
[5] D. B. Barker, Y. Chen and A. Dasgupta, Εκτίμηση της ζωής κόπωσης από κραδασμούς των εξαρτημάτων επιφανειακής βάσης με τετραπλό μόλυβδο, ASME Journal of Electronic Packaging 115(2) (1993), 195–200.
[6] D. B. Barker, A. Dasgupta and M. Pecht, PWB solder joint calculations life under thermal and vibrational loading, Annual Reliability and Maintainability Symposium, 1991 Proceedings (Cat. No. 91CH2966-0), 451–459.
[7] D. B. Barker, I. Sharif, A. Dasgupta and M. Pecht, Επίδραση των διαστάσεων μεταβλητών απαγωγής SMC στη συμμόρφωση του ηλεκτροδίου και τη διάρκεια κόπωσης της άρθρωσης συγκόλλησης, ASME Journal of Electronic Packaging 114(2) (1992), 177-184.
[8] D. B. Barker and K. Sidharth, Τοπική PWB και κάμψη εξαρτημάτων ενός συγκροτήματος που υπόκειται σε ροπή κάμψης, American Society of Mechanical Engineers (Paper) (1993), 1–7.
[9] J. Bowles, A Survey of reliability-prediction procedures for microelectronic devices, IEEE Transactions on Reliability 41(1) (1992), 2–12.
[10] AO Cifuentes, Εκτίμηση της δυναμικής συμπεριφοράς των πλακών τυπωμένου κυκλώματος, IEEE Transactions on Components, Packaging, and Manufacturing Technology Part B: Advanced Packaging 17(1) (1994), 69–75.
[11] L. Condra, C. Bosco, R. Deppe, L. Gullo, J. Treacy and C. Wilkinson, Αξιολόγηση αξιοπιστίας του ηλεκτρονικού εξοπλισμού αεροδιαστημικής, Quality and Reliability Engineering International 15(4) (1999), 253–260 .
[12] M. J. Cushing, D. E. Mortin, T. J. Stadterman and A. Malhotra, Σύγκριση προσεγγίσεων αξιολόγησης ηλεκτρονικής αξιοπιστίας, IEEE Transactions on Reliability 42(4) (1993), 542–546.
[13] R. Darveaux and A. Syed, Reliability of area array solder joints in bending, SMTA International Proceedings of the Technical Program (2000), 313–324.
[14] N. F. Enke, T. J. Kilinski, S. A. Schroeder and J. R. Lesniak, Mechanical Behaviours of 60/40 tin-lead solder lap joints, Proceedings – Electronic Components Conference 12 (1989), 264–272.
[15] T. Estes, W. Wong, W. McMullen, T. Berger and Y. Saito, Αξιοπιστία φιλέτα φτέρνας κατηγορίας 2 σε εξαρτήματα με μόλυβδο φτερού γλάρου. Aerospace Conference, Proceedings 6 (2003), 6-2517–6 C2525
[16] FIDES, FIDES Guide 2004 τεύχος A Reliability Methodology for Electronic Systems. Όμιλος FIDES, 2004.
[17] B. Foucher, D. Das, J. Boullie and B. Meslet, A review of reliability prediction method for electronic devices, Microelectronics Reliability 42(8) (2002), 1155–1162.
[18] J. Garcia-Bonito, M. Brennan, S. Elliott, A. David and R. Pinnington, Ένας νέος πιεζοηλεκτρικός ενεργοποιητής υψηλής μετατόπισης για τον ενεργό έλεγχο δονήσεων, Smart Materials and Structures 7(1) (1998), 31 –42.
[19] W. Gericke, G. Gregoris, I. Jenkins, J. Jones, D. Lavielle, P. Lecuyer, J. Lenic, C. Neugnot, M. Sarno, E. Torres and E. Vergnault, Μια μεθοδολογία για αξιολογήστε και επιλέξτε μια κατάλληλη μέθοδο πρόβλεψης αξιοπιστίας για στοιχεία eee σε διαστημικές εφαρμογές, Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος, (Ειδική δημοσίευση) ESA SP (507) (2002), 73–80.
[20] L. Gullo, Η αξιολόγηση αξιοπιστίας εντός υπηρεσίας και η προσέγγιση από πάνω προς τα κάτω παρέχει εναλλακτική μέθοδο πρόβλεψης αξιοπιστίας. Annual Reliability and Maintainability, Symposium Proceedings (Cat. No. 99CH36283), 1999, 365–377.
[21] Q. Guo και M. Zhao, Κόπωση του συνδέσμου συγκόλλησης SMT συμπεριλαμβανομένης της βελτιστοποίησης της στρεπτικής καμπυλότητας και της θέσης του τσιπ, International Journal of Advanced Manufacturing Technology 26(7–8) (2005), 887–895.
[22] S.-J. Ζαμπόν και S.-B. Lee, Experimental study for reliability of electronic packaging under vibration, Experimental Mechanics 36(4) (1996), 339–344.
[23] D. Hart, Δοκιμή κόπωσης ενός μολύβδου συστατικού σε μια επιμεταλλωμένη διαμπερή οπή, IEEE Proceedings of the National Aerospace and Electronics Conference (1988), 1154–1158.
[24] T. Y. Hin, K. S. Beh and K. Seetharamu, Ανάπτυξη μιας δυναμικής δοκιμαστικής πλακέτας για την αξιολόγηση αξιοπιστίας της ένωσης συγκόλλησης FCBGA σε κραδασμούς και κραδασμούς. Πρακτικά του 5ου Συνεδρίου Τεχνολογίας Ηλεκτρονικής Συσκευασίας (EPTC 2003), 2003, 256–262.58
[25] V. Ho, A. Veprik and V. Babitsky, Ruggedizing printed circuit boards using a wideband dynamic absorber, Shock and Vibration 10(3) (2003), 195–210.
[26] IEEE, οδηγός IEEE για την επιλογή και τη χρήση προβλέψεων αξιοπιστίας με βάση το ieee 1413, 2003, v+90 C.
[27] T. Jackson, S. Harbater, J. Sketoe and T. Kinney, Ανάπτυξη τυπικών μορφών για μοντέλα αξιοπιστίας διαστημικών συστημάτων, Ετήσιο Συμπόσιο Αξιοπιστίας και Συντηρησιμότητας, Πρακτικά 2003 (Αρ. Κατ. 03CH37415), 269–276.
[28] F. Jensen, Electronic Component Reliability, Wiley, 1995.
[29] J. H. Ong και G. Lim, Μια απλή τεχνική για τη μεγιστοποίηση της θεμελιώδους συχνότητας των δομών, ASME Journal of Electronic Packaging 122 (2000), 341–349.
[30] E. Jih and W. Jung, Δονητική κόπωση των επιφανειακών συνδέσμων συγκόλλησης. IThermfl98. Sixth Intersociety Conference on Thermal and Thermomechanical Phenomena in Electronic Systems (Κατ. Αρ. 98CH36208), 1998, 246–250.
[31] B. Johnson και L. Gullo, Βελτιώσεις στην αξιολόγηση της αξιοπιστίας και τη μεθοδολογία πρόβλεψης. Ετήσιο Συμπόσιο Αξιοπιστίας και Συντηρησιμότητας. 2000 Πρακτικά. International Symposium on Product Quality and Integrity (Κατ. Αρ. 00CH37055), 2000, -:181–187.
[32] M. Khan, D. Lagoudas, J. Mayes and B. Henderson, Pseudoelastic SMA spring element for passive vibration isolation: part i modeling, Journal of Intelligent Material Systems and Structures 15(6) (2004), 415–441 .
[33] R. Kotlowitz, Συγκριτική συμμόρφωση αντιπροσωπευτικών σχεδίων μολύβδου για επιφανειακά τοποθετημένα εξαρτήματα, IEEE Transactions on Components, Hybrids, and Manufacturing Technology 12(4) (1989), 431–448.
[34] R. Kotlowitz, Μετρήσεις συμμόρφωσης για σχεδιασμό ηλεκτροδίων εξαρτημάτων επιφανειακής βάσης. 1990 Πρακτικά. 40th Electronic Components and Technology Conference (Κατ. Αρ. 90CH2893-6), 1990, 1054–1063.
[35] R. Kotlowitz και L. Taylor, Μετρικές συμμόρφωσης για τα σχέδια μολύβδου με κεκλιμένο φτερό γλάρου, spider j-bend και spider gull-wing για εξαρτήματα επιφανειακής βάσης. 1991 Πρακτικά. 41st Electronic Components and Technology Conference (Κατ. Αρ. 91CH2989-2), 1991, 299–312.
[36] J. Lau, L. Powers-Maloney, J. Baker, D. Rice and B. Shaw, Αξιοπιστία με συγκόλληση συγκροτημάτων τεχνολογίας στερέωσης επιφάνειας λεπτού βήματος, IEEE Transactions on Components, Hybrids and Manufacturing Technology 13(3) (1990), 534–544.
[37] R. Li, Μια μεθοδολογία για πρόβλεψη κόπωσης ηλεκτρονικών εξαρτημάτων υπό τυχαίο φορτίο δόνησης, ASME Journal of Electronic Packaging 123(4) (2001), 394–400.
[38] R. Li και L. Poglitsch, Κόπωση πλαστικής συστοιχίας πλέγματος σφαιρών και πλαστικών τετραπλών επίπεδων συσκευασιών υπό δόνηση αυτοκινήτου. SMTA International, Proceedings of the Technical Program (2001), 324–329.
[39] R. Li και L. Poglitsch, Κόπωση από κραδασμούς, μηχανισμός αστοχίας και αξιοπιστία πλαστικών συστοιχιών πλέγματος σφαιρών και πλαστικών τετραπλών επίπεδων συσκευασιών.
[40] Proceedings 2001 HD International Conference on High-Density Interconnect and Systems Packaging (SPIE Vol. 4428), 2001, 223–228.
[41] S. Liguore και D. Followell, Δονητική κόπωση των συνδέσμων συγκόλλησης τεχνολογίας επιφανειακής τοποθέτησης (smt). Annual Reliability and Maintainability Symposium 1995 Proceedings (Cat. No. 95CH35743), 1995, -:18–26.
[42] G. Lim, J. Ong and J. Penny, Effect of edge and inside point support of a printed circuit board under vibration, ASME Journal of Electronic Packaging 121(2) (1999), 122–126.
[43] P. Luthra, Mil-hdbk-217: Τι είναι λάθος με αυτό; IEEE Transactions on Reliability 39(5) (1990), 518.
[44] J. Marouze και L. Cheng, Μελέτη σκοπιμότητας ενεργού απομόνωσης δόνησης χρησιμοποιώντας ενεργοποιητές βροντής, Smart Materials and Structures 11(6) (2002), 854–862.
[45] MIL-HDBK-217F. Πρόβλεψη Αξιοπιστίας Ηλεκτρονικού Εξοπλισμού. Υπουργείο Άμυνας των ΗΠΑ, F edition, 1995.
[46] S. R. Moheimani, Έρευνα πρόσφατων καινοτομιών στην απόσβεση και τον έλεγχο κραδασμών με χρήση πιεζοηλεκτρικών μετατροπέων διακλάδωσης, IEEE Transactions on Control Systems Technology 11(4) (2003), 482–494.
[47] S. Morris και J. Reilly, Mil-hdbk-217-ένας αγαπημένος στόχος. Ετήσιο Συμπόσιο Αξιοπιστίας και Συντηρησιμότητας. 1993 Proceedings (Κατ. Αρ. 93CH3257-3), (1993), 503–509.
P. O'Connor, Μηχανική πρακτικής αξιοπιστίας. Wiley, 1997.
[48] ​​M. Osterman and T. Stadterman, Λογισμικό αξιολόγησης αστοχίας για συγκροτήματα καρτών κυκλώματος. Ετήσια Αξιοπιστία και Συντηρησιμότητα. Συμπόσιο. 1999 Proceedings (Κατ. Αρ. 99CH36283), 1999, 269–276.
[49] M. Pecht και A. Dasgupta, Physics-of-failure: an προσέγγιση για αξιόπιστη ανάπτυξη προϊόντων, IEEE 1995 International Integrated Reliability Workshop Final Report (Κατ. Αρ. 95TH8086), (1999), 1–4.
[50] M. Pecht και W.-C. Kang, A critique of mil-hdbk-217e reliability prediction method, IEEE Transactions on Reliability 37(5) (1988), 453–457.
[51] M. G. Pecht και F. R. Nash, Πρόβλεψη της αξιοπιστίας του ηλεκτρονικού εξοπλισμού, Proceedings of the IEEE 82(7) (1994), 992–1004.
[52] J. Pitarresi, D. Caletka, R. Caldwell and D. Smith, The smeared property technology for the FE vibration analysis of printed circuit cards, ASME Journal of Electronic Packaging 113 (1991), 250–257.
[53] J. Pitarresi, P. Geng, W. Beltman and Y. Ling, Δυναμική μοντελοποίηση και μέτρηση μητρικών προσωπικών υπολογιστών. 52nd Electronic Components and Technology Conference 2002., (Cat. No. 02CH37345)(-), 2002, 597–603.
[54] J. Pitarresi και A. Primavera, Σύγκριση τεχνικών μοντελοποίησης δόνησης για κάρτες τυπωμένου κυκλώματος, ASME Journal of Electronic Packaging 114 (1991), 378-383.
[55] J. Pitarresi, B. Roggeman, S. Chaparala and P. Geng, Mechanical shock testing and modeling of PC motherboards. 2004 Proceedings, 54th Electronic Components and Technology Conference (IEEE Cat. No. 04CH37546) 1 (2004), 1047–1054.
[56] BI Sandor, Solder Mechanics – A State of the Art Assessment. The Minerals, Metals and Materials Society, 1991.
[57] S. Shetty, V. Lehtinen, A. Dasgupta, V., Halkola and T. Reinikainen, Fatigue of chip scale pack interconnects due to cyclic bending, ASME Journal of Electronic Packaging 123(3) (2001), 302– 308.
[58] S. Shetty και T. Reinikainen, Δοκιμή κάμψης τριών και τεσσάρων σημείων για ηλεκτρονικές συσκευασίες, ASME Journal of Electronic Packaging 125(4) (2003), 556–561.
[59] K. Sidharth και D. B. Barker, Εκτίμηση ζωής κόπωσης που προκαλείται από δόνηση των γωνιακών καλωδίων περιφερειακών εξαρτημάτων με μόλυβδο, ASME Journal of Electronic Packaging 118(4) (1996), 244–249.
[60] J. Spanos, Z. Rahman and G. Blackwood, Soft 6-axis active vibration isolator, Proceedings of the American Control Conference 1 (1995), 412–416.
[61] D. Steinberg, Ανάλυση Δονήσεων για Ηλεκτρονικό Εξοπλισμό, John Wiley & Sons, 1991.
[62] D. Steinberg, Ανάλυση Δονήσεων για Ηλεκτρονικό Εξοπλισμό, John Wiley & Sons, 2000.
[63] E. Suhir, Θα μπορούσαν τα συμβατά εξωτερικά καλώδια να μειώσουν την αντοχή μιας επιφανειακής συσκευής; 1988 Proceedings of the 38th Electronics Components Conference (88CH2600-5), 1988, 1–6.
[64] E. Suhir, Μη γραμμική δυναμική απόκριση μιας πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος σε φορτία κρούσης που εφαρμόζονται στο περίγραμμα στήριξης της, ASME Journal of Electronic Packaging 114(4) (1992), 368-377.
[65] E. Suhir, Απόκριση μιας πλακέτας εύκαμπτου κυκλώματος σε περιοδικά φορτία κρούσης που εφαρμόζονται στο περίγραμμα στήριξης της, American Society of Mechanical Engineers (Paper) 59(2) (1992), 1–7.
[66] A. Veprik, Προστασία από κραδασμούς κρίσιμων εξαρτημάτων ηλεκτρονικού εξοπλισμού σε σκληρές περιβαλλοντικές συνθήκες, Journal of Sound and Vibration 259(1) (2003), 161–175.
[67] H. Wang, M. Zhao και Q. Guo, Πειράματα κόπωσης δόνησης του συνδέσμου συγκόλλησης SMT, Microelectronics Reliability 44(7) (2004), 1143–1156.
[68] Z. W. Xu, K. Chan and W. Liao, An empirical method for particle damping design, Shock and Vibration 11(5–6) (2004), 647–664.
[69] S. Yamada, Μια προσέγγιση μηχανικής θραύσης στη ρωγμή με συγκόλληση με συγκόλληση, IEEE Transactions on Components, Hybrids, and Manufacturing Technology 12(1) (1989), 99–104.
[70] W. Zhao and E. Elsayed, Modeling accelerated life testing based on mean residual life, International Journal of Systems Science 36(11) (1995), 689–696.
[71] W. Zhao, A. Mettas, X. Zhao, P. Vassiliou and E. A. Elsayed, Generalized step stress accelerated life model. Πρακτικά του Διεθνούς Συνεδρίου 2004 για την Επιχείρηση Αξιοπιστίας και Ευθύνης των Ηλεκτρονικών Προϊόντων, 2004, 19–25.

Πηγή: www.habr.com