Análisis de confiabilidad de equipos electrónicos sujetos a golpes y vibraciones: descripción general

Revista: Choques y vibraciones 16 (2009) 45–59
Autores: Robin Alastair Amy, Guglielmo S. Aglietti (correo electrónico: [email protected]) y Guy Richardson
Afiliaciones de los autores: Grupo de Investigación Astronáutica, Universidad de Southampton, Facultad de Ciencias de la Ingeniería, Southampton, Reino Unido
Surrey Satellite Technology Limited, Guildford, Surrey, Reino Unido

Copyright 2009 Hindawi Publishing Corporation. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo la Licencia Creative Commons Attribution, que permite el uso, distribución y reproducción sin restricciones en cualquier medio, siempre que se cite adecuadamente la obra original.

Anotación. En el futuro, se espera que todos los equipos electrónicos modernos tengan una funcionalidad cada vez mayor y al mismo tiempo mantengan la capacidad de soportar cargas de golpes y vibraciones. El proceso de predicción de la confiabilidad es difícil debido a las complejas características de respuesta y falla de los equipos electrónicos, por lo que los métodos existentes actualmente son un compromiso entre la precisión del cálculo y el costo.
La predicción fiable y rápida de la fiabilidad de los equipos electrónicos cuando funcionan bajo cargas dinámicas es muy importante para la industria. Este artículo muestra problemas en la predicción de la confiabilidad de equipos electrónicos que ralentizan los resultados. También hay que tener en cuenta que el modelo de fiabilidad suele construirse teniendo en cuenta una amplia gama de configuraciones de equipos para varios componentes similares. En este artículo se comparan cuatro clases de métodos de predicción de confiabilidad (métodos de referencia, datos de prueba, datos experimentales y modelado de causas físicas de falla - física de falla) para seleccionar la posibilidad de usar uno u otro método. Se observa que la mayoría de las fallas en los equipos electrónicos son causadas por cargas térmicas, pero esta revisión se centra en las fallas causadas por golpes y vibraciones durante el funcionamiento.

Nota del traductor. El artículo es una revisión de la literatura sobre este tema. A pesar de su antigüedad relativamente antigua, sirve como una excelente introducción al problema de evaluar la confiabilidad utilizando varios métodos.

1. Terminología

Matriz de rejilla de bolas BGA.
Procesador DIP en línea dual, a veces conocido como paquete en línea dual.
Elemento Finito FE.
Matriz de cuadrícula de pines PGA.
Placa de circuito impreso PCB, a veces conocida como PWB (placa de cableado impreso).
Portador de chips con plomo de plástico PLCC.
Orificio pasante chapado en PTH, a veces conocido como orificio pasante de pasador.
QFP Quad Flat Pack: también conocido como ala de gaviota.
Aleaciones con memoria de forma SMA.
Tecnología de montaje en superficie SMT.

Nota de los autores originales: En este artículo, el término "componente" se refiere a un dispositivo electrónico específico que se puede soldar a una placa de circuito impreso; el término "paquete" se refiere a cualquier componente de un circuito integrado (normalmente cualquier componente SMT o DIP). El término "componente adjunto" se refiere a cualquier placa de circuito impreso o sistema de componentes combinado, enfatizando que los componentes adjuntos tienen su propia masa y rigidez. (El embalaje de cristal y su impacto en la confiabilidad no se analizan en el artículo, por lo que en lo que sigue el término "paquete" puede percibirse como un "caso" de un tipo u otro - aprox. traducción.)

2 Planteamiento del problema

Las cargas de impacto y vibración impuestas a una PCB provocan tensión en el sustrato de la PCB, los paquetes de componentes, las trazas de los componentes y las uniones de soldadura. Estas tensiones son causadas por una combinación de momentos de flexión en la placa de circuito y la inercia de masa del componente. En el peor de los casos, estas tensiones pueden causar uno de los siguientes modos de falla: delaminación de la PCB, falla de la unión soldada, falla de los cables o falla del paquete de componentes. Si se produce cualquiera de estos modos de falla, lo más probable es que se produzca una falla total del dispositivo. El modo de falla experimentado durante la operación depende del tipo de embalaje, las propiedades de la placa de circuito impreso, así como de la frecuencia y amplitud de los momentos de flexión y las fuerzas de inercia. El lento progreso en el análisis de confiabilidad de equipos electrónicos se debe a las numerosas combinaciones de factores de entrada y modos de falla que deben considerarse.

El resto de esta sección intentará explicar la dificultad de considerar diferentes factores de entrada simultáneamente.

El primer factor de complicación a considerar es la amplia gama de tipos de paquetes disponibles en la electrónica moderna, ya que cada paquete puede fallar por diferentes razones. Los componentes pesados ​​son más susceptibles a las cargas inerciales, mientras que la respuesta de los componentes SMT depende más de la curvatura de la placa de circuito. Como resultado, debido a estas diferencias básicas, estos tipos de componentes tienen criterios de falla muy diferentes según la masa o el tamaño. Este problema se ve agravado aún más por la constante aparición de nuevos componentes disponibles en el mercado. Por lo tanto, cualquier método de predicción de confiabilidad propuesto debe adaptarse a nuevos componentes para tener alguna aplicación práctica en el futuro. La respuesta de una placa de circuito impreso a la vibración está determinada por la rigidez y la masa de los componentes, que influyen en la respuesta local de la placa de circuito impreso. Se sabe que los componentes más pesados ​​o de mayor tamaño cambian significativamente la respuesta del tablero a las vibraciones en los lugares donde están instalados. Las propiedades mecánicas de los PCB (módulo de Young y espesor) pueden afectar la confiabilidad de maneras que son difíciles de predecir.

Una PCB más rígida puede reducir el tiempo de respuesta general de la PCB bajo carga, pero al mismo tiempo, puede aumentar localmente los momentos de flexión aplicados a los componentes (además, desde una perspectiva de falla inducida térmicamente, en realidad es preferible especificar una PCB más rígida). PCB compatible, ya que esto reduce las tensiones térmicas impuestas al embalaje (nota del autor). La frecuencia y amplitud de los momentos de flexión locales y las cargas de inercia impuestas sobre la pila también influyen en el modo de falla más probable. Las cargas de alta frecuencia y baja amplitud pueden provocar la falla por fatiga de la estructura, que puede ser la causa principal de la falla (fatiga cíclica baja/alta, LCF se refiere a fallas dominadas por la deformación plástica (N_f < 10^6), mientras que HCF denota deformación elástica. fallas, generalmente (N_f > 10^6) a falla [56] - nota del autor) La disposición final de los elementos en la placa de circuito impreso determinará la causa de la falla, que puede ocurrir debido a la tensión en un componente individual causada por cargas inerciales. o momentos de flexión locales. Finalmente, es necesario tener en cuenta la influencia de los factores humanos y las características de producción, lo que aumenta la probabilidad de fallo del equipo.

Al considerar una cantidad significativa de factores de entrada y su compleja interacción, queda claro por qué aún no se ha creado un método eficaz para predecir la confiabilidad de los equipos electrónicos. Una de las revisiones de la literatura recomendadas por los autores sobre este tema se presenta en IEEE [26]. Sin embargo, esta revisión se centra principalmente en clasificaciones bastante amplias de modelos de confiabilidad, como el método de predicción de la confiabilidad a partir de la literatura de referencia, datos experimentales, modelado por computadora de condiciones de falla (Fisica de falla física (PoF)), y no aborda las fallas. con suficiente detalle causado por golpes y vibraciones. Foucher y otros [17] siguen un esquema similar al de la revisión del IEEE, con un énfasis significativo en las fallas térmicas. La brevedad anterior del análisis de los métodos PoF, especialmente los aplicados a fallas por impactos y vibraciones, merece su mayor consideración. La AIAA está en proceso de compilar una revisión similar al IEEE, pero el alcance de la revisión se desconoce en este momento.

3. Evolución de los métodos de predicción de la confiabilidad.

El método de predicción de confiabilidad más antiguo, desarrollado en la década de 1960, se describe actualmente en MIL-HDBK-217F [44] (Mil-HDbk-217F es la última y última revisión del método, publicada en 1995 - nota del autor). una base de datos de fallas de equipos electrónicos para obtener la vida útil promedio de una placa de circuito impreso que consta de ciertos componentes. Este método se conoce como un método para predecir la confiabilidad a partir de la literatura normativa y de referencia. Aunque Mil-Hdbk-217F está cada vez más obsoleto, el método de referencia todavía se utiliza en la actualidad. Las limitaciones e imprecisiones de este método han sido bien documentadas [42,50], lo que llevó al desarrollo de tres clases de métodos alternativos: modelado por computadora de condiciones de falla física (PoF), datos experimentales y datos de pruebas de campo.

Los métodos PoF predicen la confiabilidad analíticamente sin depender de datos recopilados previamente. Todos los métodos PoF tienen dos características comunes del método clásico descrito en Steinberg [62]: primero, se busca la respuesta de vibración de la placa de circuito impreso a un estímulo de vibración específico, luego se prueban los criterios de falla de los componentes individuales después de la exposición a la vibración. Un avance importante en los métodos PoF ha sido el uso de propiedades de placa distribuidas (promediadas) para generar rápidamente un modelo matemático de una placa de circuito impreso [54], lo que ha reducido significativamente la complejidad y el tiempo dedicado a calcular con precisión la respuesta a la vibración de una placa de circuito impreso. placa de circuito (consulte la Sección 8.1.3). Los desarrollos recientes en las técnicas PoF han mejorado la predicción de fallas para los componentes soldados con tecnología de montaje superficial (SMT); sin embargo, con la excepción del método de Barkers [59], estos nuevos métodos sólo son aplicables a combinaciones muy específicas de componentes y placas de circuito impreso. Hay muy pocos métodos disponibles para componentes grandes como transformadores o condensadores grandes.
Los métodos de datos experimentales mejoran la calidad y las capacidades del modelo utilizado en los métodos de predicción de confiabilidad basados ​​en la literatura de referencia. El primer método basado en datos experimentales para predecir la confiabilidad de equipos electrónicos se describió en un artículo de 1999 utilizando el método HIRAP (Honeywell In-service Reliability Assessment Program), que fue creado en Honeywell, Inc. [20]. El método de datos experimentales tiene una serie de ventajas sobre los métodos para predecir la confiabilidad utilizando literatura normativa y de referencia. Recientemente han aparecido muchos métodos similares (REMM y TRACS [17], también FIDES [16]). El método de datos experimentales, así como el método de predicción de la confiabilidad utilizando literatura normativa y de referencia, no nos permite tener en cuenta satisfactoriamente el diseño de la placa y el entorno operativo de su operación al evaluar la confiabilidad. Esta deficiencia se puede corregir utilizando datos de fallas de placas que tienen un diseño similar o de placas que han estado expuestas a condiciones de operación similares.

Los métodos de datos experimentales dependen de la disponibilidad de una base de datos extensa que contenga datos sobre accidentes a lo largo del tiempo. Cada tipo de falla en esta base de datos debe identificarse correctamente y determinarse su causa raíz. Este método de evaluación de la confiabilidad es adecuado para empresas que producen el mismo tipo de equipo en cantidades suficientemente grandes como para poder procesar una cantidad significativa de fallas para evaluar la confiabilidad.

Los métodos para probar la confiabilidad de componentes electrónicos se han utilizado desde mediados de la década de 1970 y generalmente se dividen en pruebas aceleradas y no aceleradas. El enfoque básico es realizar pruebas de hardware que creen el entorno operativo esperado de la manera más realista posible. Se realizan pruebas hasta que se produce un fallo, lo que permite predecir el MTBF (tiempo medio entre fallos). Si se estima que el MTBF es muy largo, entonces la duración de la prueba se puede reducir mediante pruebas aceleradas, lo que se logra aumentando los factores del entorno operativo y utilizando una fórmula conocida para relacionar la tasa de falla en la prueba acelerada con la tasa de falla esperada en operación. Esta prueba es vital para componentes con alto riesgo de falla, ya que proporciona al investigador el más alto nivel de datos de confianza; sin embargo, no sería práctico utilizarla para optimizar el diseño de la placa debido a los largos tiempos de iteración del estudio.

Una revisión rápida del trabajo publicado en la década de 1990 sugiere que este fue un período en el que los datos experimentales, los datos de prueba y los métodos PoF compitieron entre sí para reemplazar los métodos obsoletos para predecir la confiabilidad de los libros de referencia. Sin embargo, cada método tiene sus propias ventajas y desventajas y, cuando se utiliza correctamente, produce resultados valiosos. Como consecuencia, IEEE publicó recientemente un estándar [26] que enumera todos los métodos de predicción de confiabilidad que se utilizan en la actualidad. El objetivo del IEEE era preparar una guía que proporcionara al ingeniero información sobre todos los métodos disponibles y las ventajas y desventajas inherentes a cada método. Aunque el enfoque del IEEE se encuentra todavía en el comienzo de una larga evolución, parece tener sus propios méritos, ya que el AIAA (Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica) lo sigue con una directriz llamada S-102, que es similar al IEEE pero También tiene en cuenta la calidad relativa de los datos de cada método [27]. Estas guías pretenden únicamente reunir los métodos que circulan en la literatura mundial publicada sobre estos temas.

4. Fallas provocadas por vibraciones

Gran parte de la investigación anterior se ha centrado principalmente en la vibración aleatoria como carga de PCB, pero el siguiente estudio analiza específicamente las fallas relacionadas con el impacto. Estos métodos no se analizarán en profundidad aquí, ya que se incluyen en la clasificación de métodos PoF y se analizan en las secciones 8.1 y 8.2 de este artículo. Heen y otros [24] crearon una placa de prueba para probar la integridad de las uniones de soldadura BGA cuando se someten a impactos. Lau y otros [36] describieron la confiabilidad de los componentes PLCC, PQFP y QFP bajo impactos dentro y fuera del plano. Pitarresi y otros [53,55] examinaron los fallos de las placas base de ordenadores debido a cargas de choque y proporcionaron una buena revisión de la literatura que describe equipos electrónicos sometidos a cargas de choque. Steinberg [62] proporciona un capítulo completo sobre el diseño y análisis de equipos electrónicos impactados, que cubre tanto cómo predecir el entorno de choque como cómo garantizar el rendimiento de los componentes electrónicos. Sukhir [64,65] describió errores en los cálculos lineales de la respuesta de una placa de circuito impreso a una carga de impacto aplicada a los sujetadores de la placa. Por lo tanto, los métodos de datos experimentales y de referencia pueden considerar fallas de equipos relacionadas con impactos, pero estos métodos describen fallas de "impacto" implícitamente.

5. Métodos de referencia

De todos los métodos disponibles descritos en los manuales, nos limitaremos a solo dos que consideran falla por vibración: Mil-Hdbk-217 y CNET [9]. La mayoría de los fabricantes aceptan Mil-Hdbk-217 como estándar. Como todos los métodos manuales y de referencia, se basan en enfoques empíricos que tienen como objetivo predecir la confiabilidad de los componentes a partir de datos experimentales o de laboratorio. Los métodos descritos en la literatura de referencia son relativamente sencillos de implementar, ya que no requieren modelos matemáticos complejos y utilizan únicamente tipos de piezas, número de piezas, condiciones de funcionamiento de la placa y otros parámetros fácilmente accesibles. Luego, los datos de entrada se ingresan en el modelo para calcular el tiempo entre fallas, MTBF. A pesar de sus ventajas, Mil-Hdbk-217 es cada vez menos popular [12, 17,42,50,51]. Consideremos una lista incompleta de restricciones sobre su aplicabilidad.

1. Los datos están cada vez más desactualizados, ya que se actualizaron por última vez en 1995 y no son relevantes para los nuevos componentes, no hay posibilidad de que el modelo sea revisado ya que la Junta de Mejora de Estándares de Defensa ha decidido dejar que el método "muera de muerte natural" [ 26].
2. El método no proporciona información sobre el modo de falla, por lo que el diseño de la PCB no se puede mejorar ni optimizar.
3. Los modelos suponen que la falla es independiente del diseño, ignorando la disposición de los componentes en la PCB; sin embargo, se sabe que la disposición de los componentes tiene un gran impacto en la probabilidad de falla. [50].
4. Los datos empíricos recopilados contienen muchas imprecisiones; se utilizan datos de componentes de primera generación con una tasa de fallas anormalmente alta debido a registros erróneos de tiempo de operación, reparación, etc., lo que reduce la confiabilidad de los resultados de la predicción de confiabilidad [51].

Todas estas deficiencias indican que se debe evitar el uso de métodos de referencia; sin embargo, dentro de los límites de la admisibilidad de estos métodos, se deben implementar una serie de requisitos de la especificación técnica. Por lo tanto, los métodos de referencia sólo deben usarse cuando sea apropiado, es decir, en las primeras etapas del diseño [46]. Desafortunadamente, incluso este uso debe abordarse con cierta cautela, ya que este tipo de métodos no han sido revisados ​​desde 1995. Por lo tanto, los métodos de referencia son inherentemente malos predictores de la confiabilidad mecánica y deben usarse con precaución.

6. Métodos de datos de prueba

Los métodos de datos de prueba son los métodos de predicción de confiabilidad más simples disponibles. Un prototipo del diseño de placa de circuito impreso propuesto se somete a vibraciones ambientales reproducidas en una mesa de laboratorio. A continuación, se analizan los parámetros de destrucción (MTTF, espectro de impacto), que luego se utilizan para calcular los indicadores de confiabilidad [26]. El método de datos de prueba debe utilizarse teniendo en cuenta sus ventajas y desventajas.
La principal ventaja de los métodos de datos de prueba es la alta precisión y confiabilidad de los resultados, por lo que para equipos con un alto riesgo de falla, la etapa final del proceso de diseño siempre debe incluir pruebas de calificación de vibración. La desventaja es el largo tiempo necesario para fabricar, instalar y cargar la pieza de prueba, lo que hace que el método no sea adecuado para mejoras de diseño de equipos con una alta probabilidad de falla. Para un proceso de diseño de producto iterativo, se debe considerar un método más rápido. El tiempo de exposición a la carga se puede reducir mediante pruebas aceleradas si se dispone de modelos fiables para el cálculo posterior de la vida útil real [70,71]. Sin embargo, los métodos de prueba acelerados son más adecuados para modelar fallas térmicas que fallas por vibración. Esto se debe a que lleva menos tiempo probar los efectos de las cargas térmicas en los equipos que probar los efectos de las cargas de vibración. El efecto de la vibración puede aparecer en el producto sólo después de un largo tiempo.

Como consecuencia, los métodos de prueba generalmente no se utilizan para fallas por vibración a menos que existan circunstancias atenuantes, como voltajes bajos que provoquen tiempos de falla muy prolongados. Se pueden ver ejemplos de métodos de verificación de datos en los trabajos de Hart [23], Hin et al. [24], Li [37], Lau et al. [36], Shetty y otros [57], Liguore y Followell [40], Estes y otros. [15], Wang y cols. [67], Jih y Jung [30]. En IEEE [26] se ofrece una buena descripción general del método.

7. Métodos de datos experimentales.

El método de datos experimentales se basa en datos de fallas de placas de circuito impreso similares que han sido probadas en condiciones operativas específicas. El método sólo es correcto para placas de circuito impreso que experimentarán cargas similares. El método de datos experimentales tiene dos aspectos principales: construir una base de datos de fallas de componentes electrónicos e implementar el método en base al diseño propuesto. Para construir una base de datos adecuada, debe haber datos de fallas relevantes que se hayan recopilado de diseños similares; esto significa que deben existir datos sobre fallas de equipos similares. Los equipos defectuosos también deben analizarse y recopilarse estadísticas adecuadamente; no basta con afirmar que un determinado diseño de PCB falló después de un cierto número de horas; se debe determinar la ubicación, el modo de falla y la causa de la falla. A menos que se hayan analizado exhaustivamente todos los datos de fallas anteriores, se requerirá un largo período de recopilación de datos antes de que se pueda utilizar el método de datos experimentales.

Una posible solución a esta limitación es implementar pruebas de ciclo de vida altamente aceleradas (HALT) con el fin de construir rápidamente una base de datos de tasa de fallas, aunque reproducir con precisión los parámetros ambientales es un desafío pero vital [27]. Se puede leer una descripción de la segunda etapa de implementación del método de datos experimentales en [27], que muestra cómo predecir el MTBF para un diseño propuesto si el diseño bajo prueba se obtiene modificando una placa existente para la cual ya existen datos detallados de falla. . Varios autores describen otras revisiones de métodos de datos experimentales en [11,17,20,26].

8. Simulación por computadora de condiciones de falla (PoF)

Las técnicas de modelado por computadora para condiciones de falla, también llamadas modelos de estrés y daño o modelos PoF, se implementan en un proceso de predicción de confiabilidad de dos pasos. La primera etapa incluye la búsqueda de la respuesta de la placa de circuito impreso a una carga dinámica impuesta sobre ella; en la segunda etapa, se calcula la respuesta del modelo para asegurar un indicador de confiabilidad determinado. La mayor parte de la literatura suele estar dedicada tanto al método de predicción de la respuesta como al proceso de encontrar criterios de fracaso. Estos dos métodos se comprenden mejor cuando se describen de forma independiente, por lo que esta revisión considerará estos dos pasos por separado.

Entre las etapas de predicción de la respuesta y búsqueda de criterios de falla, el conjunto de datos creado en la primera etapa y utilizado en la segunda se transfiere al modelo. La variable de respuesta ha evolucionado desde el uso de la aceleración de entrada en el chasis [15,36,37,67], a través de la aceleración real experimentada por el componente para tener en cuenta las diferentes respuestas vibratorias de diferentes diseños de PCB [40], y finalmente a considerar excursión local [62] o momentos de flexión locales [59] experimentados por la PCB localmente al componente.

Se ha observado que el fallo es función de la disposición de los componentes en una placa de circuito impreso [21,38], por lo que es más probable que los modelos que incorporan respuesta a vibraciones locales sean precisos. La elección de qué parámetro (aceleración local, deflexión local o momento flector) es el factor determinante para la falla depende del caso específico.
Si se utilizan componentes SMT, entonces la curvatura o los momentos de flexión pueden ser los factores más importantes para la falla; para componentes pesados, las aceleraciones locales generalmente se usan como criterio de falla. Desafortunadamente, no se ha realizado ninguna investigación para mostrar qué tipo de criterio es el más apropiado en un conjunto determinado de datos de entrada.

Es importante considerar la idoneidad de cualquier método PoF utilizado, ya que no es práctico utilizar ningún método PoF, analítico o EF, que no esté respaldado por datos de pruebas de laboratorio. Además, es importante utilizar cualquier modelo sólo dentro del alcance de su aplicabilidad, lo que lamentablemente limita la aplicabilidad de la mayoría de los modelos PoF actuales en condiciones muy específicas y limitadas. Varios autores describen buenos ejemplos de discusión sobre métodos PoF [17,19,26,49].

8.1. Predicción de respuesta

La predicción de respuesta implica el uso de la geometría y las propiedades del material de una estructura para calcular la variable de respuesta requerida. Se espera que este paso capture sólo la respuesta general de la PCB subyacente y no la respuesta de los componentes individuales. Hay tres tipos principales de métodos de predicción de respuesta: modelos FE analíticos y detallados y modelos FE simplificados, que se describen a continuación. Estos métodos se centran en incorporar los efectos de rigidez y masa de los componentes agregados; sin embargo, es importante no perder de vista la importancia de modelar con precisión la rigidez rotacional en el borde de la PCB, ya que esto está estrechamente relacionado con la precisión del modelo (esto se analiza en Sección 8.1.4). Higo. 1. Ejemplo de modelo detallado de una placa de circuito impreso [53].

8.1.1. Predicción de respuesta analítica

Steinberg [62] proporciona el único método analítico para calcular la respuesta a la vibración de una placa de circuito impreso. Steinberg afirma que la amplitud de oscilación en resonancia de una unidad electrónica es igual a dos veces la raíz cuadrada de la frecuencia de resonancia; Esta declaración se basa en datos no disponibles y no se puede verificar. Esto permite calcular analíticamente la deflexión dinámica en resonancia, que luego puede usarse para calcular la carga dinámica de un componente pesado o la curvatura de la placa de circuito impreso. Este método no produce directamente una respuesta local de la PCB y solo es compatible con los criterios de falla basados ​​en la deflexión descritos por Steinberg.

La validez del supuesto de distribución de la función de transferencia basado en mediciones de amplitud es cuestionable ya que Pitarresi y otros [53] midieron una atenuación crítica del 2% para una placa base de computadora, mientras que utilizando el supuesto de Steinberg se obtendría un 3,5% (basado en la frecuencia natural 54). Hz), lo que conduciría a una gran subestimación de la respuesta de la placa a las vibraciones.

8.1.2. Modelos FE detallados

Algunos autores demuestran el uso de modelos FE detallados para calcular la respuesta a la vibración de una placa de circuito impreso [30,37,53, 57,58] (La Figura 1-3 muestra ejemplos con un mayor nivel de detalle), sin embargo, el uso de estos No se recomiendan estos métodos para un producto comercial (a menos que no sea absolutamente necesaria una predicción precisa de la respuesta local), ya que el tiempo necesario para construir y resolver dicho modelo es excesivo. Los modelos simplificados producen datos con la precisión adecuada mucho más rápido y a menor costo. El tiempo requerido para construir y resolver un modelo FE detallado se puede reducir utilizando las constantes de resorte JEDEC 4 publicadas en [33-35]. Estas constantes de resorte se pueden usar en lugar del modelo FE detallado de cada cable. Además, se puede implementar el método de la subestructura (a veces conocido como método del superelemento) para reducir el tiempo de cálculo necesario para resolver modelos detallados. Cabe señalar que los modelos EF detallados a menudo desdibujan la línea entre la predicción de respuesta y los criterios de falla, por lo que el trabajo al que se hace referencia aquí también puede incluirse en la lista de trabajos que contienen criterios de falla.

8.1.3. Modelos FE distribuidos

Los modelos FE simplificados reducen el tiempo de creación y solución del modelo. La masa agregada del componente y su rigidez se pueden representar simplemente simulando una PCB vacía con mayor masa y rigidez, donde los efectos de la masa y la rigidez se incorporan aumentando localmente el módulo de Young de la PCB.

Higo. 2. Ejemplo de un modelo detallado de un componente QFP que utiliza simetría para simplificar el proceso de modelado y reducir el tiempo de solución [36]. Higo. 3. Ejemplo de un modelo FE detallado de J-lead [6].

El factor de mejora de la rigidez se puede calcular cortando físicamente el miembro adjunto y aplicando métodos de prueba de flexión [52]. Pitarresi et al. [52,54] examinaron el efecto de simplificación de la masa y rigidez adicionales proporcionadas por los componentes conectados a una placa de circuito impreso.

El primer artículo examina un caso único de un modelo FE simplificado de una placa de circuito impreso, verificado con datos experimentales. El principal área de interés de este artículo es la determinación de propiedades distribuidas, con la salvedad de que se requiere una alta precisión de la rigidez torsional para un modelo preciso.

El segundo artículo analiza cinco PCB rellenos diferentes, cada uno modelado con varios niveles diferentes de simplificación de su composición. Estos modelos se comparan con datos experimentales. Este artículo concluye con algunas observaciones instructivas sobre la correlación entre las relaciones masa-rigidez y la precisión del modelo. Ambos artículos utilizan sólo frecuencias naturales y MEC (criterios de garantía modal) para determinar la correlación entre los dos modelos. Desafortunadamente, el error en la frecuencia natural no puede proporcionar ninguna información sobre el error en aceleraciones locales o momentos flectores, y MKO sólo puede dar la correlación general entre dos modos naturales, pero no puede usarse para calcular el error porcentual de aceleración o curvatura. Utilizando una combinación de análisis numérico y simulación por computadora, Cifuentes [10] hace las siguientes cuatro observaciones.

1. Los modos simulados deben contener al menos un 90 % de masa vibratoria para un análisis preciso.
2. En los casos en que las desviaciones del tablero sean comparables a su espesor, el análisis no lineal puede ser más apropiado que el análisis lineal.
3. Pequeños errores en la ubicación de los componentes pueden provocar grandes errores en las mediciones de respuesta.
4. La precisión de la medición de la respuesta es más sensible a los errores de masa que a la rigidez.

8.1.4. Condiciones fronterizas

El coeficiente de rigidez de rotación del borde de la PCB tiene un impacto significativo en la precisión de la respuesta calculada [59] y, dependiendo de la configuración específica, es de mucha mayor importancia que la masa y la rigidez agregadas del componente. Modelar la rigidez del borde rotacional como cero (esencialmente solo una condición de soporte) generalmente produce resultados conservadores, mientras que modelar como fuertemente sujeto generalmente subestima los resultados, ya que incluso los mecanismos de sujeción de PCB más rígidos no pueden garantizar una condición de borde completamente sujeto. Barker y Chen [5] validan la teoría analítica con resultados experimentales para mostrar cómo la rigidez rotacional del borde afecta la frecuencia natural de una PCB. El principal hallazgo de este trabajo es la fuerte correlación entre la rigidez de la rotación del borde y las frecuencias naturales, consistente con la teoría. Esto también significa que grandes errores en el modelado de la rigidez rotacional del borde conducirán a grandes errores en la predicción de la respuesta. Aunque este trabajo fue considerado en un caso particular, es aplicable al modelado de todo tipo de mecanismos de condiciones de frontera. Utilizando datos experimentales de Lim et al. [41] proporciona un ejemplo de cómo se puede calcular la rigidez rotacional del borde para usar FE en un modelo de PCB; Esto se logra utilizando un método adaptado de Barker y Chen [5]. Este trabajo también muestra cómo determinar la ubicación óptima de cualquier punto en una estructura para maximizar las frecuencias naturales. Guo y Zhao [21] también existen trabajos que consideran específicamente el efecto de modificar las condiciones límite para reducir la respuesta a la vibración; Aglietti [2]; Aglietti y Schwingshackl [3], Lim et al. [41].

8.1.5. Predicciones de impacto de golpes y vibraciones.

Pitarresi et al. [53-55] utilizan un modelo FE detallado de una PCB para predecir la respuesta a impactos y vibraciones de una placa con componentes representados como bloques 3D. Estos modelos utilizaron relaciones de amortiguación constante determinadas experimentalmente para mejorar la predicción de la respuesta en resonancia. Se compararon el espectro de respuesta al impacto (SRS) y los métodos de barrido de tiempo para la predicción de la respuesta al impacto, siendo ambos métodos un equilibrio entre precisión y tiempo de solución.

8.2. Criterios de rechazo

Los criterios de falla toman una medida de la respuesta de la PCB y la utilizan para derivar una métrica de falla, donde la métrica de falla puede ser el tiempo medio entre fallas (MTBF), ciclos hasta falla, probabilidad de operación libre de fallas o cualquier otra métrica de confiabilidad (consulte IEEE [26]; Jensen[28] 47]; O'Connor [XNUMX] para una discusión sobre métricas de falla). Los diferentes enfoques para generar estos datos se pueden dividir convenientemente en métodos analíticos y empíricos. Los métodos empíricos generan datos de criterios de falla cargando muestras de prueba de componentes a la carga dinámica requerida. Desafortunadamente, debido a la amplia gama de datos de entrada (tipos de componentes, espesores de PCB y cargas) que son posibles en la práctica, es poco probable que los datos publicados sean directamente aplicables, ya que los datos sólo son válidos en casos muy especiales. Los métodos analíticos no adolecen de tales desventajas y tienen una aplicabilidad mucho más amplia.

8.2.1. Criterios empíricos de fracaso

Como se indicó anteriormente, una limitación de la mayoría de los modelos empíricos es que solo son aplicables a configuraciones que involucran el mismo espesor de PCB, tipos de componentes similares y carga de entrada, lo cual es poco probable. Sin embargo, la literatura disponible es útil por las siguientes razones: proporciona buenos ejemplos de cómo realizar pruebas de falla, destaca diferentes opciones para métricas de falla y proporciona información valiosa sobre la mecánica de la falla. Li [37] creó un modelo empírico para predecir la confiabilidad de los paquetes BGA de 272 pines y QFP de 160 pines. Se investigan los daños por fatiga en los conductores y en el cuerpo del paquete, y los resultados experimentales concuerdan con el análisis de daños basado en tensiones calculado utilizando un modelo FE detallado (ver también Li y Poglitsch [38,39]). El proceso produce daño acumulativo para un nivel dado de aceleración de vibración de la señal de entrada de vibración.
Lau y otros [36] evaluaron la confiabilidad de componentes específicos bajo cargas de impacto y vibración utilizando estadísticas de Weibull. Liguore y Followell [40] examinaron las fallas de los componentes LLCC y J-lead variando la aceleración local a lo largo de los ciclos de servicio. Se utiliza aceleración local en lugar de aceleración de entrada del chasis, y se investigó el efecto de la temperatura en los resultados de las pruebas. El artículo también hace referencia a la investigación sobre el efecto del espesor de la PCB en la confiabilidad de los componentes.

Guo y Zhao [21] comparan la confiabilidad de los componentes cuando se usa la curvatura torsional local como carga, en contraste con estudios previos que usaron aceleración. Se simula el daño por fatiga y luego se compara el modelo FE con los resultados experimentales. El artículo también analiza la optimización del diseño de los componentes para mejorar la confiabilidad.

Ham y Lee [22] presentan un método de datos de prueba para el problema de determinar las tensiones de soldadura de plomo bajo cargas de torsión cíclica. Estes y otros [15] consideraron el problema de falla de los componentes del ala de gaviota (GOST IEC 61188-5-5-2013) con aceleración de entrada aplicada y carga térmica. Los componentes estudiados son los paquetes de chips del tipo CQFP 352, 208, 196, 84 y 28, así como FP 42 y 10. El artículo está dedicado a los fallos de componentes electrónicos debidos a fluctuaciones en la órbita de un satélite terrestre geoestacionario, el tiempo entre fallas se expresa en términos de años de vuelo en órbitas geoestacionarias o terrestres bajas. Se observa que la falla de los alambres de ala de gaviota es más probable en los lugares en contacto con el cuerpo del paquete que en la unión de soldadura.

Jih y Jung [30] consideran las fallas del equipo causadas por defectos de fabricación inherentes en la unión soldada. Esto se hace creando un modelo FE muy detallado de la PCB y encontrando la densidad espectral de potencia (PSD) para diferentes longitudes de grietas de fabricación. Ligyore, Followell [40] y Shetty, Reinikainen [58] sugieren que los métodos empíricos producen los datos de falla más precisos y útiles para configuraciones específicas de componentes conectados. Este tipo de métodos se utilizan si ciertos datos de entrada (grosor de la placa, tipo de componente, rango de curvatura) se pueden mantener constantes durante todo el diseño, o si el usuario puede permitirse el lujo de realizar pruebas reales de este tipo.

8.2.2. Criterio de fallo analítico

Modelos SMT de juntas de esquina.

Varios investigadores que analizan las fallas de los pasadores de esquina de SMT sugieren que esta es la causa más común de falla. Los artículos de Sidharth y Barker [59] completan una serie anterior de artículos presentando un modelo para determinar la deformación de los cables de esquina y los componentes de los cables de bucle de SMT. El modelo propuesto tiene un error de menos del 7% en comparación con el modelo FE detallado para seis peores escenarios. El modelo se basa en una fórmula publicada previamente por Barker y Sidharth [4], donde se modeló la deflexión de una pieza unida sometida a un momento flector. El artículo de Sukhir [63] examina analíticamente las tensiones esperadas en los terminales de paquetes debido a los momentos de flexión aplicados localmente. Barker y Sidharth [4] se basan en el trabajo de Sukhir [63], Barker y otros [4], que considera la influencia de la rigidez rotacional principal. Finalmente, Barker y otros [7] utilizaron modelos EF detallados para estudiar el efecto de las variaciones dimensionales del plomo sobre su vida a fatiga.

Es apropiado mencionar aquí el trabajo sobre las constantes de los resortes de plomo JEDEC, que simplificó enormemente la creación de modelos de componentes de plomo [33-35]. Se pueden usar constantes de resorte en lugar de un modelo detallado de conexiones de conductores; el tiempo requerido para construir y resolver el modelo FE se reducirá en el modelo. El uso de tales constantes en el modelo FE del componente evitará el cálculo directo de las tensiones locales del conductor. En su lugar, se proporcionará la tensión general del plomo, que luego deberá relacionarse con las tensiones locales del plomo o con los criterios de falla del plomo basados ​​en el ciclo de vida del producto.

Datos de fatiga del material

La mayoría de los datos sobre fallas de los materiales utilizados para soldaduras y componentes están relacionados principalmente con fallas térmicas, y existen relativamente pocos datos relacionados con fallas por fatiga. Sandor [56] proporciona una referencia importante en esta área, quien proporciona datos sobre la mecánica de la fatiga y la falla de aleaciones de soldadura. Steinberg [62] considera el fallo de las muestras de soldadura. Los datos de fatiga para soldaduras y alambres estándar están disponibles en el artículo de Yamada [69].

Higo. 4. La posición de falla habitual del manual para los componentes QFP está cerca del cuerpo del paquete.

Modelar fallas asociadas con la desunión de soldadura es un desafío debido a las propiedades inusuales de este material. La solución a esta pregunta depende del componente que deba probarse. Se sabe que para los paquetes QFP esto generalmente no se tiene en cuenta y la confiabilidad se evalúa utilizando la literatura de referencia. Pero si se calcula la soldadura de componentes grandes BGA y PGA, las conexiones de cables, debido a sus propiedades inusuales, pueden afectar la falla del producto. Por lo tanto, para los paquetes QFP, las propiedades de fatiga del plomo son la información más útil. Para BGA, la información sobre la durabilidad de las uniones soldadas sometidas a deformación plástica instantánea es más útil [14]. Para componentes más grandes, Steinberg [62] proporciona datos sobre el voltaje de extracción de la unión soldada.

Modelos de falla de componentes pesados

Los únicos modelos de falla que existen para componentes pesados ​​se presentan en un artículo de Steinberg [62], que examina la resistencia a la tracción de los componentes y da un ejemplo de cómo calcular la tensión máxima permitida que se puede aplicar a una conexión de cables.

8.3. Conclusiones sobre la aplicabilidad de los modelos PoF.

En la literatura se han llegado a las siguientes conclusiones con respecto a los métodos PoF.

La respuesta local es fundamental para predecir fallas de componentes. Como se señala en Li, Poglitsch [38], los componentes en los bordes de una PCB son menos susceptibles a fallar que aquellos ubicados en el centro de la PCB debido a diferencias locales en la flexión. En consecuencia, los componentes en diferentes ubicaciones de la PCB tendrán diferentes probabilidades de fallar.

La curvatura local de la placa se considera un criterio de falla más importante que la aceleración para los componentes SMT. Trabajos recientes [38,57,62,67] indican que la curvatura del tablero es el principal criterio de falla.

Los diferentes tipos de paquetes, tanto en el número de pines como en el tipo utilizado, son inherentemente más confiables que otros, independientemente del entorno local específico [15,36,38].
La temperatura puede afectar la confiabilidad de los componentes. Liguore y Followell [40] afirman que la vida a fatiga es mayor en el rango de temperatura de 0 ◦C a 65 ◦C, con una disminución notable a temperaturas inferiores a -30 ◦C y superiores a 95 ◦C. Para los componentes QFP, la ubicación donde el cable se conecta al paquete (ver Fig. 4) se considera la ubicación de la falla principal en lugar de la unión de soldadura [15,22,38].

El espesor de la placa tiene un impacto definitivo en la vida a fatiga de los componentes SMT, ya que se ha demostrado que la vida a fatiga de BGA disminuye aproximadamente entre 30 y 50 veces si el espesor de la placa aumenta de 0,85 mm a 1,6 mm (mientras se mantiene una curvatura general constante) [13] . La flexibilidad (cumplimiento) de los cables de los componentes afecta significativamente la confiabilidad de los componentes de los cables periféricos [63]; sin embargo, esta es una relación no lineal y los cables de conexión intermedia son los menos confiables.

8.4. Métodos de software

El Centro de Ingeniería Avanzada del Ciclo de Vida (CALCE) de la Universidad de Maryland proporciona software para calcular la respuesta a vibraciones y golpes de placas de circuito impreso. El software (llamado CALCE PWA) tiene una interfaz de usuario que simplifica el proceso de ejecución del modelo FE e ingresa automáticamente el cálculo de respuesta en el modelo de vibración. No se utilizan suposiciones para crear el modelo de respuesta FE y los criterios de falla utilizados se toman de Steinberg [61] (aunque también se espera que se implemente el método de Barkers [48]). Para proporcionar recomendaciones generales para mejorar la confiabilidad del equipo, el software descrito funciona bien, especialmente porque simultáneamente tiene en cuenta las tensiones inducidas térmicamente y requiere un conocimiento especializado mínimo, pero la precisión de los criterios de falla en los modelos no se ha verificado experimentalmente.

9. Métodos para aumentar la confiabilidad del equipo.

Esta sección discutirá las modificaciones posteriores al proyecto que mejoran la confiabilidad de los equipos electrónicos. Se dividen en dos categorías: los que cambian las condiciones límite de la PCB y los que aumentan la amortiguación.

El objetivo principal de las modificaciones de las condiciones límite es reducir la deflexión dinámica de la placa de circuito impreso; esto se puede lograr endureciendo nervaduras, soportes adicionales o reduciendo la vibración del medio de entrada. Los refuerzos pueden ser útiles ya que aumentan las frecuencias naturales, reduciendo así la deflexión dinámica [62], lo mismo se aplica al agregar soportes adicionales [3], aunque la ubicación de los soportes también se puede optimizar, como se muestra en los trabajos de JH Ong y Lim [ 40]. Desafortunadamente, las nervaduras y los soportes generalmente requieren un rediseño del diseño, por lo que es mejor considerar estas técnicas al principio del ciclo de diseño. Además, se debe tener cuidado de garantizar que las modificaciones no cambien las frecuencias naturales para que coincidan con las frecuencias naturales de la estructura de soporte, ya que esto sería contraproducente.

Agregar aislamiento mejora la confiabilidad del producto al reducir el impacto del entorno dinámico transferido al equipo y se puede lograr de forma pasiva o activa.
Los métodos pasivos suelen ser sencillos y económicos de implementar, como el uso de aisladores de cables [66] o el uso de propiedades pseudoelásticas de aleaciones con memoria de forma (SMA) [32]. Sin embargo, se sabe que los aisladores mal diseñados pueden en realidad aumentar la respuesta.
Los métodos activos proporcionan una mejor amortiguación en un rango de frecuencia más amplio, generalmente a expensas de la simplicidad y la masa, por lo que generalmente están destinados a mejorar la precisión de instrumentos de precisión muy sensibles en lugar de prevenir daños. El aislamiento activo de vibraciones incluye métodos electromagnéticos [60] y piezoeléctricos [18,43]. A diferencia de los métodos de modificación de las condiciones límite, la modificación de la amortiguación tiene como objetivo reducir la respuesta resonante máxima de los equipos electrónicos, mientras que las frecuencias naturales reales deberían cambiar sólo ligeramente.

Al igual que con el aislamiento de vibraciones, la amortiguación se puede lograr de forma pasiva o activa, con simplificaciones de diseño similares en el primero y mayor complejidad y amortiguación en el segundo.

Los métodos pasivos incluyen, por ejemplo, métodos muy simples como unir material, aumentando así la amortiguación de la placa de circuito impreso [62]. Los métodos más sofisticados incluyen la amortiguación de partículas [68] y el uso de absorbentes dinámicos de banda ancha [25].

El control activo de la vibración generalmente se logra mediante el uso de elementos piezocerámicos adheridos a la superficie de la placa de circuito impreso [1,45]. El uso de métodos de endurecimiento es específico de cada caso y debe considerarse cuidadosamente en relación con otros métodos. La aplicación de estas técnicas a equipos que no se sabe que tengan problemas de confiabilidad no necesariamente aumentará el costo y el peso del diseño. Sin embargo, si un producto con un diseño aprobado falla durante las pruebas, puede ser mucho más rápido y fácil aplicar una técnica de endurecimiento estructural que rediseñar el equipo.

10. Oportunidades para desarrollar métodos

Esta sección detalla oportunidades para mejorar la predicción de la confiabilidad de los equipos electrónicos, aunque los avances recientes en optoelectrónica, nanotecnología y tecnologías de empaque pronto pueden limitar la aplicabilidad de estas propuestas. Es posible que los cuatro métodos principales de predicción de la confiabilidad no estén en uso en el momento del diseño del dispositivo. El único factor que podría hacer que estos métodos sean más atractivos sería el desarrollo de tecnologías de prueba y fabricación totalmente automatizadas y de bajo costo, ya que esto permitiría construir y probar el diseño propuesto mucho más rápido de lo que es posible actualmente, con un mínimo esfuerzo humano.

El método PoF tiene mucho margen de mejora. El área principal donde se puede mejorar es la integración con el proceso de diseño general. El diseño de equipos electrónicos es un proceso iterativo que acerca al desarrollador al resultado final solo en colaboración con ingenieros especializados en el campo de la electrónica, la ingeniería térmica y de fabricación y el diseño estructural. Un método que aborde automáticamente algunos de estos problemas simultáneamente reducirá la cantidad de iteraciones de diseño y ahorrará cantidades significativas de tiempo, especialmente al considerar la cantidad de comunicación interdepartamental. Otras áreas de mejora en los métodos PoF se dividirán en tipos de predicción de respuesta y criterios de falla.

La predicción de respuestas tiene dos caminos posibles: modelos más rápidos y más detallados o modelos mejorados y simplificados. Con la llegada de procesadores informáticos cada vez más potentes, el tiempo de solución de modelos FE detallados puede volverse bastante corto y, al mismo tiempo, gracias al software moderno, se reduce el tiempo de montaje del producto, lo que en última instancia minimiza el coste de los recursos humanos. Los métodos EF simplificados también se pueden mejorar mediante un proceso para generar automáticamente modelos EF, similares a los propuestos para los métodos EF detallados. Actualmente se dispone de software automático (CALCE PWA) para este fin, pero la tecnología no está bien probada en la práctica y se desconocen los supuestos del modelado.

El cálculo de la incertidumbre inherente a diferentes métodos de simplificación sería muy útil, permitiendo implementar criterios útiles de tolerancia a fallos.

Finalmente, sería útil una base de datos o un método para impartir mayor rigidez a los componentes adjuntos, donde estos aumentos de rigidez podrían usarse para mejorar la precisión de los modelos de respuesta. La creación de criterios de falla de componentes depende de la ligera variación entre componentes similares de diferentes fabricantes, así como del posible desarrollo de nuevos tipos de empaque, ya que cualquier método o base de datos para determinar criterios de falla debe tener en cuenta dicha variabilidad y cambios.

Una solución sería crear un método/software para construir automáticamente modelos FE detallados basados ​​en parámetros de entrada como las dimensiones del plomo y del embalaje. Este método puede ser factible para componentes de forma generalmente uniforme, como componentes SMT o DIP, pero no para componentes irregulares complejos como transformadores, bobinas de choque o componentes personalizados.

Los modelos FE posteriores pueden resolverse para tensiones y combinarse con datos de falla del material (datos de la curva de plasticidad S-N, mecánica de fractura o similar) para calcular la vida útil del componente, aunque los datos de falla del material deben ser de alta calidad. El proceso FE debe correlacionarse con datos de prueba reales, preferiblemente en una gama de configuraciones lo más amplia posible.

El esfuerzo involucrado en un proceso de este tipo es relativamente pequeño en comparación con la alternativa de las pruebas directas de laboratorio, que deben realizar una cantidad estadísticamente significativa de pruebas en diferentes espesores de PCB, diferentes intensidades de carga y direcciones de carga, incluso con cientos de tipos de componentes diferentes disponibles para múltiples. tipos de tableros. En términos de pruebas de laboratorio simples, puede haber un método para mejorar el valor de cada prueba.

Si existiera un método para calcular el aumento relativo de la tensión debido a cambios en ciertas variables, como el espesor de la PCB o las dimensiones del cable, entonces se podría estimar posteriormente el cambio en la vida útil del componente. Un método de este tipo se puede crear utilizando análisis FE o métodos analíticos, lo que en última instancia conduce a una fórmula simple para calcular los criterios de falla a partir de los datos de falla existentes.

En última instancia, se espera crear un método que combine todas las diferentes herramientas disponibles: análisis FE, datos de prueba, análisis analítico y métodos estadísticos para crear los datos de falla más precisos posibles con los recursos limitados disponibles. Todos los elementos individuales del método PoF se pueden mejorar introduciendo métodos estocásticos en el proceso para tener en cuenta los efectos de la variabilidad en los materiales electrónicos y las etapas de fabricación. Esto haría que los resultados fueran más realistas, lo que tal vez conduciría a un proceso para crear equipos que sean más resistentes a la variabilidad y al mismo tiempo minimicen la degradación del producto (incluido el peso y el costo).

En última instancia, dichas mejoras podrían incluso permitir una evaluación en tiempo real de la confiabilidad del equipo durante el proceso de diseño, sugiriendo instantáneamente opciones de componentes, diseños u otras recomendaciones más seguras para mejorar la confiabilidad y al mismo tiempo abordar otros problemas como la interferencia electromagnética (EMI), térmica e industrial.

11. Заключение

Esta revisión introduce las complejidades de predecir la confiabilidad de los equipos electrónicos, rastreando la evolución de cuatro tipos de métodos de análisis (literatura regulatoria, datos experimentales, datos de prueba y PoF), lo que lleva a una síntesis y comparación de estos tipos de métodos. Se observa que los métodos de referencia son útiles sólo para estudios preliminares, los métodos de datos experimentales sólo son útiles si se dispone de datos de tiempo amplios y precisos, y los métodos de datos de prueba son vitales para las pruebas de calificación del diseño, pero son insuficientes para la optimización de los diseños.

Los métodos PoF se analizan con más detalle que en revisiones de literatura anteriores, dividiendo la investigación en categorías de criterios de predicción y probabilidad de falla. La sección "Predicción de respuesta" revisa la literatura sobre propiedades distribuidas, modelado de condiciones de contorno y niveles de detalle en modelos FE. Se muestra que la elección del método de predicción de respuesta es un equilibrio entre precisión y tiempo para generar y resolver el modelo FE, enfatizando nuevamente la importancia de la precisión de las condiciones de contorno. La sección "Criterios de falla" analiza los criterios de falla empíricos y analíticos; para la tecnología SMT, se proporcionan revisiones de modelos y componentes pesados.
Los métodos empíricos sólo son aplicables a casos muy específicos, aunque proporcionan buenos ejemplos de métodos de prueba de confiabilidad, mientras que los métodos analíticos tienen una gama mucho más amplia de aplicabilidad pero son más complejos de implementar. Se proporciona una breve discusión de los métodos de análisis de fallas existentes basados ​​en software especializado. Finalmente, se proporcionan implicaciones para el futuro de la predicción de la confiabilidad, considerando las direcciones en las que pueden evolucionar los métodos de predicción de la confiabilidad.

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Fuente: habr.com