تجزیه و تحلیل قابلیت اطمینان تجهیزات الکترونیکی در معرض شوک و لرزش - یک مرور کلی

مجله: شوک و ارتعاش 16 (2009) 45-59
نویسندگان: Robin Alastair Amy, Guglielmo S. Aglietti (ایمیل: [ایمیل محافظت شده]و گای ریچاردسون
وابستگی نویسندگان: گروه تحقیقاتی فضانوردی، دانشگاه ساوتهمپتون، دانشکده علوم مهندسی، ساوتهمپتون، انگلستان
Surrey Satellite Technology Limited, Guildford, Surrey, UK

حق چاپ 2009 شرکت انتشارات هنداوی. این یک مقاله با دسترسی آزاد است که تحت مجوز Creative Commons Attribution توزیع شده است که استفاده، توزیع و تکثیر نامحدود در هر رسانه را مجاز می‌کند، مشروط بر اینکه اثر اصلی به درستی ذکر شده باشد.

حاشیه نویسی در آینده، انتظار می رود که تمامی تجهیزات الکترونیکی مدرن با حفظ توانایی مقاومت در برابر ضربه و بارهای ارتعاشی، عملکرد فزاینده ای داشته باشند. فرآیند پیش‌بینی قابلیت اطمینان به دلیل ویژگی‌های پیچیده پاسخ و خرابی تجهیزات الکترونیکی دشوار است، بنابراین روش‌های موجود در حال حاضر مصالحه‌ای بین دقت محاسبه و هزینه هستند.
پیش بینی قابل اعتماد و سریع قابلیت اطمینان تجهیزات الکترونیکی هنگام کار تحت بارهای دینامیکی برای صنعت بسیار مهم است. این مقاله مشکلاتی را در پیش‌بینی قابلیت اطمینان تجهیزات الکترونیکی نشان می‌دهد که نتایج را کاهش می‌دهد. همچنین باید در نظر گرفت که مدل قابلیت اطمینان معمولاً با در نظر گرفتن طیف گسترده ای از تنظیمات تجهیزات برای تعدادی از اجزای مشابه ساخته می شود. چهار دسته از روش‌های پیش‌بینی قابلیت اطمینان (روش‌های مرجع، داده‌های آزمایشی، داده‌های تجربی و مدل‌سازی علل فیزیکی شکست - فیزیک شکست) در این مقاله با هم مقایسه می‌شوند تا امکان استفاده از یک یا آن روش را انتخاب کنیم. خاطرنشان می شود که بیشتر خرابی ها در تجهیزات الکترونیکی ناشی از بارهای حرارتی است، اما این بررسی بر خرابی های ناشی از ضربه و لرزش در حین کار تمرکز دارد.

یادداشت مترجم مقاله مروری بر ادبیات مربوط به این موضوع است. علیرغم سن نسبتاً قدیمی، به عنوان مقدمه ای عالی برای مشکل ارزیابی قابلیت اطمینان با استفاده از روش های مختلف عمل می کند.

1. اصطلاحات

آرایه شبکه توپ BGA.
DIP Dual In-line Processor که گاهی به عنوان بسته درون خطی دوگانه شناخته می شود.
المان محدود FE.
آرایه شبکه پین ​​PGA.
برد مدار چاپی PCB که گاهی به عنوان PWB (برد سیم کشی چاپی) شناخته می شود.
حامل تراشه سرب دار پلاستیکی PLCC.
PTH Plated Through Hole که گاهی اوقات به عنوان Pin Through Hole شناخته می شود.
QFP Quad Flat Pack - همچنین به عنوان بال مرغان شناخته می شود.
آلیاژهای حافظه دار SMA Shape.
فناوری SMT Surface Mount.

یادداشت از نویسندگان اصلی: در این مقاله، اصطلاح "کامپوننت" به یک دستگاه الکترونیکی خاص اشاره دارد که می تواند به یک برد مدار چاپی لحیم شود، اصطلاح "پکیج" به هر جزء از یک مدار مجتمع (معمولا هر قطعه SMT یا DIP) اشاره دارد. اصطلاح "جزء متصل" به هر برد مدار چاپی ترکیبی یا سیستم جزء اشاره دارد و تأکید می کند که قطعات متصل جرم و سفتی خاص خود را دارند. (بسته بندی کریستال و تأثیر آن بر قابلیت اطمینان در مقاله مورد بحث قرار نگرفته است، بنابراین در موارد زیر می توان اصطلاح "بسته" را به عنوان یک "مورد" از یک نوع یا دیگری درک کرد - تقریباً ترجمه.)

2. بیان مسئله

بارهای شوک و ارتعاش وارد شده به PCB باعث ایجاد فشار بر روی بستر PCB، بسته‌های قطعات، آثار اجزا و اتصالات لحیم کاری می‌شود. این تنش ها به دلیل ترکیبی از گشتاورهای خمشی در صفحه مدار و اینرسی جرمی قطعه ایجاد می شوند. در بدترین حالت، این تنش ها می توانند یکی از حالت های خرابی زیر را ایجاد کنند: لایه لایه شدن PCB، خرابی اتصال لحیم کاری، خرابی سرب، یا خرابی بسته قطعات. اگر هر یک از این حالت های خرابی رخ دهد، به احتمال زیاد خرابی کامل دستگاه به دنبال خواهد داشت. حالت شکست تجربه شده در حین کار بستگی به نوع بسته بندی، خواص برد مدار چاپی و همچنین فرکانس و دامنه لنگرهای خمشی و نیروهای اینرسی دارد. پیشرفت کند در تجزیه و تحلیل قابلیت اطمینان تجهیزات الکترونیکی به دلیل ترکیبات متعددی از عوامل ورودی و حالت های خرابی است که باید در نظر گرفته شوند.

در ادامه این بخش سعی خواهد شد تا دشواری در نظر گرفتن عوامل ورودی مختلف به طور همزمان توضیح داده شود.

اولین عامل پیچیده ای که باید در نظر گرفت، طیف گسترده ای از انواع بسته های موجود در الکترونیک مدرن است، زیرا هر بسته ممکن است به دلایل مختلف از کار بیفتد. قطعات سنگین نسبت به بارهای اینرسی حساس تر هستند، در حالی که پاسخ اجزای SMT بیشتر به انحنای برد مدار بستگی دارد. در نتیجه، با توجه به این تفاوت های اساسی، این نوع قطعات دارای معیارهای شکست تا حد زیادی بر اساس جرم یا اندازه هستند. این مشکل با ظهور مداوم قطعات جدید موجود در بازار تشدید می شود. بنابراین، هر روش پیش‌بینی قابلیت اطمینان پیشنهادی باید با مولفه‌های جدید سازگار شود تا در آینده کاربرد عملی داشته باشد. پاسخ یک برد مدار چاپی به ارتعاش با سفتی و جرم اجزا تعیین می شود که بر پاسخ موضعی برد مدار چاپی تأثیر می گذارد. مشخص است که سنگین ترین یا بزرگ ترین اجزا به طور قابل توجهی واکنش برد به لرزش را در مکان هایی که نصب می کنند تغییر می دهند. خواص مکانیکی PCB (مدول یانگ و ضخامت) می تواند قابلیت اطمینان را به گونه ای تحت تاثیر قرار دهد که پیش بینی آن دشوار است.

یک PCB سفت تر ممکن است زمان پاسخ کلی PCB تحت بار را کاهش دهد، اما در عین حال، ممکن است به طور موضعی ممان های خمشی اعمال شده به اجزا را افزایش دهد (علاوه بر این، از منظر خرابی ناشی از حرارت، در واقع ترجیح داده می شود که مقدار بیشتری مشخص شود. PCB سازگار، زیرا این باعث کاهش تنش های حرارتی اعمال شده بر روی بسته بندی می شود - یادداشت نویسنده). فرکانس و دامنه لنگرهای خمشی موضعی و بارهای اینرسی اعمال شده بر پشته نیز بر محتمل ترین حالت شکست تأثیر می گذارد. بارهای دامنه کم فرکانس بالا می تواند منجر به شکست خستگی سازه شود که می تواند علت اصلی خرابی باشد (خستگی چرخه ای کم/بالا، LCF به خرابی هایی اشاره دارد که تحت تأثیر تغییر شکل پلاستیک است (N_f < 10^6)، در حالی که HCF نشان دهنده تغییر شکل الاستیک است. خرابی ها، معمولاً (N_f > 10^6) تا خرابی [56] - یادداشت نویسنده) آرایش نهایی عناصر روی برد مدار چاپی، علت خرابی را تعیین می کند، که ممکن است به دلیل تنش در یک جزء منفرد ناشی از بارهای اینرسی رخ دهد. یا لحظات خمشی موضعی. در نهایت باید تاثیر عوامل انسانی و ویژگی های تولید را در نظر گرفت که احتمال خرابی تجهیزات را افزایش می دهد.

با در نظر گرفتن تعداد قابل توجهی از عوامل ورودی و تعامل پیچیده آنها، روشن می شود که چرا روش موثری برای پیش بینی قابلیت اطمینان تجهیزات الکترونیکی هنوز ایجاد نشده است. یکی از بررسی های ادبیات توصیه شده توسط نویسندگان در مورد این موضوع در IEEE [26] ارائه شده است. با این حال، این بررسی عمدتاً بر طبقه‌بندی نسبتاً گسترده مدل‌های قابلیت اطمینان، مانند روش پیش‌بینی قابلیت اطمینان از ادبیات مرجع، داده‌های تجربی، مدل‌سازی رایانه‌ای شرایط خرابی (Physics-of-Failure Reliability (PoF)) متمرکز است و به خرابی‌ها نمی‌پردازد. با جزئیات کافی ناشی از ضربه و لرزش. فوچر و همکاران [17] طرح کلی مشابهی را با بررسی IEEE دنبال می کنند، با تاکید قابل توجهی بر خرابی های حرارتی. مختصر قبلی تجزیه و تحلیل روش‌های PoF، به ویژه در مورد خرابی‌های شوک و ارتعاش اعمال می‌شود، شایستگی بررسی بیشتر آنها را دارد. یک بررسی مشابه IEEE توسط AIAA در حال تدوین است، اما دامنه بررسی در حال حاضر ناشناخته است.

3. تکامل روش های پیش بینی قابلیت اطمینان

اولین روش پیش‌بینی قابلیت اطمینان، که در دهه 1960 توسعه یافت، در حال حاضر در MIL-HDBK-217F [44] توضیح داده شده است (Mil-Hdbk-217F آخرین و آخرین ویرایش روش است که در سال 1995 منتشر شد - یادداشت نویسنده) استفاده از این روش استفاده می‌کند. پایگاه داده ای از خرابی تجهیزات الکترونیکی برای به دست آوردن میانگین عمر یک برد مدار چاپی متشکل از اجزای خاص. این روش به عنوان روشی برای پیش‌بینی پایایی از متون مرجع و هنجاری شناخته می‌شود. اگرچه Mil-Hdbk-217F به طور فزاینده ای منسوخ می شود، روش مرجع هنوز هم امروزه مورد استفاده قرار می گیرد. محدودیت‌ها و نادرستی‌های این روش به خوبی مستند شده است [42,50،XNUMX] که منجر به توسعه سه دسته از روش‌های جایگزین شده است: مدل‌سازی رایانه‌ای شرایط شکست فیزیکی (PoF)، داده‌های تجربی، و داده‌های آزمایش میدانی.

روش های PoF قابلیت اطمینان را به صورت تحلیلی بدون تکیه بر داده های جمع آوری شده قبلی پیش بینی می کنند. همه روش‌های PoF دارای دو ویژگی مشترک روش کلاسیک توصیف‌شده در استاینبرگ [62] هستند: اول، پاسخ ارتعاشی برد مدار چاپی به یک محرک ارتعاشی خاص جستجو می‌شود، سپس معیارهای خرابی اجزای جداگانه پس از قرار گرفتن در معرض ارتعاش آزمایش می‌شوند. یک پیشرفت مهم در روش‌های PoF استفاده از ویژگی‌های برد توزیع‌شده (متوسط) برای تولید سریع یک مدل ریاضی از برد مدار چاپی است [54] که پیچیدگی و زمان صرف شده برای محاسبه دقیق پاسخ ارتعاش یک مدار چاپی را به‌طور قابل‌توجهی کاهش داده است. برد مدار (به بخش 8.1.3 مراجعه کنید). پیشرفت‌های اخیر در تکنیک‌های PoF، پیش‌بینی خرابی قطعات لحیم‌شده با تکنولوژی نصب سطحی (SMT) را بهبود بخشیده است. با این حال، به استثنای روش بارکرز [59]، این روش‌های جدید فقط برای ترکیب‌های بسیار خاصی از قطعات و بردهای مدار چاپی قابل استفاده هستند. روش های بسیار کمی برای قطعات بزرگ مانند ترانسفورماتور یا خازن های بزرگ وجود دارد.
روش‌های داده‌های تجربی کیفیت و قابلیت‌های مدل مورد استفاده در روش‌های پیش‌بینی قابلیت اطمینان بر اساس ادبیات مرجع را بهبود می‌بخشد. اولین روش مبتنی بر داده های تجربی برای پیش بینی قابلیت اطمینان تجهیزات الکترونیکی در مقاله ای در سال 1999 با استفاده از روش HIRAP (Honeywell In-service Reliability Assessment Program) توصیف شد که در شرکت Honeywell، Inc. [20] ایجاد شد. روش داده‌های تجربی نسبت به روش‌های پیش‌بینی پایایی با استفاده از ادبیات مرجع و هنجاری مزایایی دارد. اخیراً بسیاری از روش های مشابه ظاهر شده اند (REMM و TRACS [17]، همچنین FIDES [16]). روش داده‌های تجربی، و همچنین روش پیش‌بینی قابلیت اطمینان با استفاده از ادبیات مرجع و هنجاری، به ما اجازه نمی‌دهد که طرح تخته و محیط عملیاتی آن را در ارزیابی قابلیت اطمینان به‌طور رضایت‌بخشی در نظر بگیریم. این نقص را می توان با استفاده از داده های خرابی از بردهایی که از نظر طراحی مشابه هستند یا از بردهایی که در معرض شرایط عملیاتی مشابه قرار گرفته اند، اصلاح کرد.

روش‌های داده‌های تجربی به در دسترس بودن یک پایگاه داده گسترده حاوی داده‌های خرابی در طول زمان بستگی دارد. هر نوع خرابی در این پایگاه داده باید به درستی شناسایی شده و علت اصلی آن مشخص شود. این روش ارزیابی قابلیت اطمینان برای شرکت هایی مناسب است که همان نوع تجهیزات را در مقادیر کافی تولید می کنند تا بتوان تعداد قابل توجهی از خرابی ها را برای ارزیابی قابلیت اطمینان پردازش کرد.

روش‌های آزمایش قطعات الکترونیکی از نظر قابلیت اطمینان از اواسط دهه 1970 مورد استفاده قرار گرفته‌اند و معمولاً به دو دسته تست‌های شتاب‌دار و غیر شتابی تقسیم می‌شوند. رویکرد اصلی اجرای آزمایش‌های سخت‌افزاری است که محیط عملیاتی مورد انتظار را تا حد امکان واقعی‌تر ایجاد می‌کند. آزمایش‌ها تا زمانی که خرابی رخ دهد انجام می‌شود و به MTBF (میانگین زمان بین شکست‌ها) اجازه پیش‌بینی می‌دهد. اگر MTBF بسیار طولانی تخمین زده شود، می توان مدت زمان آزمایش را با آزمایش تسریع کاهش داد که با افزایش فاکتورهای محیط عملیاتی و استفاده از یک فرمول شناخته شده برای ربط دادن میزان شکست در آزمایش تسریع شده به میزان شکست مورد انتظار در آزمایش به دست می آید. عمل. این آزمایش برای اجزای در معرض خطر بالای خرابی حیاتی است زیرا بالاترین سطح از داده های اطمینان را در اختیار محقق قرار می دهد، با این حال، استفاده از آن برای بهینه سازی طراحی تخته به دلیل زمان های تکرار طولانی مطالعه غیرعملی است.

بررسی سریع کار منتشر شده در دهه 1990 نشان می دهد که این دوره زمانی بود که داده های تجربی، داده های آزمایشی و روش های PoF برای جایگزینی روش های قدیمی برای پیش بینی قابلیت اطمینان از کتاب های مرجع با یکدیگر رقابت می کردند. با این حال، هر روشی مزایا و معایب خاص خود را دارد و در صورت استفاده صحیح نتایج ارزشمندی را به همراه دارد. در نتیجه، IEEE اخیراً استانداردی [26] را منتشر کرد که تمام روش‌های پیش‌بینی قابلیت اطمینان مورد استفاده امروز را فهرست می‌کند. هدف IEEE تهیه راهنمائی بود که اطلاعاتی در مورد تمامی روشهای موجود و مزایا و معایب ذاتی هر روش در اختیار مهندس قرار دهد. اگرچه رویکرد IEEE هنوز در آغاز یک تکامل طولانی است، اما به نظر می رسد که شایستگی های خاص خود را دارد، زیرا AIAA (موسسه هوانوردی و فضانوردی آمریکا) با دستورالعملی به نام S-102 از آن پیروی می کند، که مشابه IEEE است. همچنین کیفیت نسبی داده های هر روش را در نظر می گیرد [27]. هدف این راهنماها تنها گردآوری روش هایی است که در سراسر ادبیات منتشر شده در جهان در مورد این موضوعات منتشر می شود.

4. خرابی های ناشی از ارتعاش

بسیاری از تحقیقات گذشته عمدتاً بر روی ارتعاش تصادفی به عنوان بار PCB متمرکز شده است، اما مطالعه زیر به طور خاص به خرابی های مرتبط با ضربه می پردازد. این روش‌ها در اینجا به طور کامل مورد بحث قرار نخواهند گرفت زیرا در طبقه‌بندی روش‌های PoF قرار می‌گیرند و در بخش‌های 8.1 و 8.2 این مقاله مورد بحث قرار می‌گیرند. هین و همکاران [24] یک برد آزمایشی برای آزمایش یکپارچگی اتصالات لحیم کاری BGA در هنگام ضربه ایجاد کردند. لاو و همکاران [36] قابلیت اطمینان اجزای PLCC، PQFP و QFP را تحت تأثیرات درون صفحه و خارج از صفحه توصیف کردند. Pitarresi و همکاران [53,55] به خرابی مادربردهای کامپیوتر به دلیل بارهای شوک نگاه کردند و مرور خوبی از ادبیات توصیف تجهیزات الکترونیکی تحت بارهای ضربه ای ارائه کردند. Steinberg [62] یک فصل کامل در مورد طراحی و تجزیه و تحلیل تجهیزات الکترونیکی تحت تاثیر قرار می دهد که هم نحوه پیش بینی محیط شوک و هم نحوه اطمینان از عملکرد قطعات الکترونیکی را پوشش می دهد. سوخیر [64,65،XNUMX] خطاها را در محاسبات خطی پاسخ یک برد مدار چاپی به بار ضربه ای اعمال شده به بست های برد توصیف کرد. بنابراین، روش‌های مرجع و داده‌های تجربی ممکن است خرابی‌های تجهیزات مرتبط با ضربه را در نظر بگیرند، اما این روش‌ها خرابی‌های «ضربه» را به طور ضمنی توصیف می‌کنند.

5. روش های مرجع

از بین تمام روش‌های موجود که در دستورالعمل‌ها توضیح داده شده‌اند، ما خود را به دو مورد محدود می‌کنیم که خرابی ارتعاش را در نظر می‌گیرند: Mil-Hdbk-217 و CNET [9]. Mil-Hdbk-217 به عنوان یک استاندارد توسط اکثر سازندگان پذیرفته شده است. مانند همه روش‌های دستی و مرجع، آنها مبتنی بر رویکردهای تجربی هستند که هدف آن پیش‌بینی قابلیت اطمینان اجزا از داده‌های تجربی یا آزمایشگاهی است. روش‌هایی که در ادبیات مرجع شرح داده شده‌اند برای پیاده‌سازی نسبتاً ساده هستند، زیرا نیازی به مدل‌سازی پیچیده ریاضی ندارند و فقط از انواع قطعات، تعداد قطعات، شرایط عملیاتی برد و سایر پارامترهای به راحتی در دسترس استفاده می‌کنند. سپس داده های ورودی به مدل وارد می شود تا زمان بین خرابی ها، MTBF محاسبه شود. با وجود مزایای آن، Mil-Hdbk-217 روز به روز کمتر محبوب می شود [12، 17,42,50,51،XNUMX،XNUMX،XNUMX]. بیایید فهرست ناقصی از محدودیت‌های اعمال آن را در نظر بگیریم.

1. داده‌ها به‌طور فزاینده‌ای منسوخ می‌شوند، زیرا آخرین بار در سال 1995 به‌روزرسانی شده‌اند و به اجزای جدید مربوط نمی‌شوند، هیچ شانسی برای بازنگری مدل وجود ندارد زیرا هیئت بهبود استانداردهای دفاعی تصمیم گرفته است که روش «با مرگ طبیعی بمیرد» [ 26].
2. این روش اطلاعاتی در مورد حالت خرابی ارائه نمی دهد، بنابراین طرح PCB را نمی توان بهبود یا بهینه کرد.
3. مدل‌ها فرض می‌کنند که خرابی مستقل از طراحی است، بدون توجه به چیدمان اجزای PCB، با این حال، چیدمان اجزا تأثیر زیادی بر احتمال خرابی دارد. [50].
4. داده‌های تجربی جمع‌آوری‌شده حاوی نادرستی‌های زیادی است، داده‌ها از اجزای نسل اول با نرخ خرابی غیرطبیعی بالا به دلیل ثبت اشتباه زمان عملیات، تعمیر و غیره استفاده می‌شوند که قابلیت اطمینان نتایج پیش‌بینی قابلیت اطمینان را کاهش می‌دهد [51].

همه این کاستی‌ها نشان می‌دهد که باید از استفاده از روش‌های مرجع اجتناب شود، اما در محدوده قابل قبول بودن این روش‌ها، تعدادی از الزامات مشخصات فنی باید اجرا شود. بنابراین، روش‌های مرجع فقط باید در مواقع مناسب استفاده شوند، یعنی. در مراحل اولیه طراحی [46]. متأسفانه، حتی به این استفاده نیز باید با احتیاط برخورد کرد، زیرا این نوع روش ها از سال 1995 تجدید نظر نشده اند. بنابراین، روش‌های مرجع ذاتاً پیش‌بینی‌کننده‌های ضعیفی برای قابلیت اطمینان مکانیکی هستند و باید با احتیاط استفاده شوند.

6. روش های داده های آزمایشی

روش‌های داده‌های آزمایشی ساده‌ترین روش‌های پیش‌بینی قابلیت اطمینان موجود هستند. یک نمونه اولیه از طراحی برد مدار چاپی پیشنهادی در معرض ارتعاشات محیطی بازتولید شده روی یک نیمکت آزمایشگاهی قرار می‌گیرد. در مرحله بعد، پارامترهای تخریب (MTTF، طیف شوک) تجزیه و تحلیل می‌شوند، سپس از آن برای محاسبه شاخص‌های قابلیت اطمینان استفاده می‌شود [26]. روش داده های آزمون باید با در نظر گرفتن مزایا و معایب آن مورد استفاده قرار گیرد.
مزیت اصلی روش های داده های آزمایشی دقت و قابلیت اطمینان بالای نتایج است، بنابراین برای تجهیزات با خطر خرابی بالا، مرحله نهایی فرآیند طراحی همیشه باید شامل تست صلاحیت ارتعاش باشد. نقطه ضعف آن زمان طولانی مورد نیاز برای ساخت، نصب و بارگذاری قطعه آزمایش است که این روش را برای بهبود طراحی تجهیزات با احتمال خرابی بالا نامناسب می کند. برای فرآیند طراحی محصول تکراری، باید روش سریع تری در نظر گرفته شود. در صورتی که مدل های قابل اعتماد برای محاسبه بعدی عمر مفید واقعی در دسترس باشد، زمان قرار گرفتن در معرض بار را می توان با آزمایش تسریع کاهش داد [70,71،XNUMX]. با این حال، روش‌های آزمایش تسریع شده برای مدل‌سازی خرابی‌های حرارتی مناسب‌تر از خرابی‌های ارتعاشی هستند. این به این دلیل است که آزمایش اثرات بارهای حرارتی روی تجهیزات نسبت به آزمایش اثرات بارهای ارتعاشی زمان کمتری می برد. اثر لرزش فقط پس از مدت طولانی در محصول ظاهر می شود.

در نتیجه، روش‌های آزمایش معمولاً برای خرابی‌های ارتعاشی استفاده نمی‌شوند، مگر اینکه شرایط کاهش‌دهنده‌ای وجود داشته باشد، مانند ولتاژ پایین که منجر به زمان‌های بسیار طولانی برای خرابی می‌شود. نمونه‌هایی از روش‌های راستی‌آزمایی داده‌ها را می‌توان در آثار هارت [23]، هین و همکاران مشاهده کرد. [24]، لی [37]، لاو و همکاران. [36]، Shetty و همکاران [57]، Liguore و Followell [40]، Estes و همکاران. [15]، وانگ و همکاران. [67]، جیه و یونگ [30]. یک نمای کلی خوب از روش در IEEE [26] ارائه شده است.

7. روش های داده های تجربی

روش داده های تجربی بر اساس داده های خرابی از بردهای مدار چاپی مشابه است که تحت شرایط عملیاتی مشخص آزمایش شده اند. این روش فقط برای بردهای مدار چاپی که بارهای مشابهی را تجربه می کنند صحیح است. روش داده های تجربی دو جنبه اصلی دارد: ساخت پایگاه داده خرابی قطعات الکترونیکی و اجرای روش بر اساس طرح پیشنهادی. برای ایجاد یک پایگاه داده مناسب، باید داده های مربوط به خرابی که از طرح های مشابه جمع آوری شده باشد وجود داشته باشد. این بدان معنی است که اطلاعات مربوط به خرابی تجهیزات مشابه باید وجود داشته باشد. تجهیزات معیوب نیز باید تجزیه و تحلیل شوند و آمار به درستی جمع آوری شوند، تنها بیان اینکه یک طرح PCB معین پس از چند ساعت معین از کار افتاده کافی نیست، باید مکان، حالت خرابی و علت خرابی مشخص شود. مگر اینکه تمام داده های خرابی قبلی به طور کامل تجزیه و تحلیل شده باشد، قبل از استفاده از روش داده های تجربی، به دوره طولانی جمع آوری داده ها نیاز خواهد بود.

یک راه حل ممکن برای این محدودیت، اجرای تست چرخه حیات با سرعت بالا (HALT) به منظور ساخت سریع پایگاه داده میزان شکست است، اگرچه بازتولید دقیق پارامترهای محیطی چالش برانگیز اما حیاتی است [27]. شرح مرحله دوم اجرای روش داده های تجربی را می توان در [27] خواند، که نشان می دهد چگونه می توان MTBF را برای یک طرح پیشنهادی پیش بینی کرد در صورتی که طرح تحت آزمایش با اصلاح یک برد موجود که داده های دقیق خرابی آن از قبل وجود دارد به دست آید. . بررسی های دیگر روش های داده های تجربی توسط نویسندگان مختلف در [11,17,20,26،XNUMX،XNUMX،XNUMX] شرح داده شده است.

8. شبیه سازی کامپیوتری شرایط خرابی (PoF)

تکنیک‌های مدل‌سازی رایانه‌ای برای شرایط خرابی، که مدل‌های استرس و آسیب یا مدل‌های PoF نیز نامیده می‌شوند، در یک فرآیند پیش‌بینی قابلیت اطمینان دو مرحله‌ای پیاده‌سازی می‌شوند. مرحله اول شامل جستجوی پاسخ برد مدار چاپی به بار دینامیکی تحمیل شده بر روی آن است؛ در مرحله دوم، پاسخ مدل برای اطمینان از شاخص قابلیت اطمینان داده شده محاسبه می شود. بیشتر ادبیات اغلب به روش پیش‌بینی پاسخ و فرآیند یافتن معیارهای شکست اختصاص دارد. این دو روش زمانی که به طور مستقل توضیح داده می شوند بهتر درک می شوند، بنابراین این بررسی این دو مرحله را جداگانه در نظر می گیرد.

بین مراحل پیش‌بینی پاسخ و جستجوی معیارهای شکست، مجموعه داده‌های ایجاد شده در مرحله اول و استفاده در مرحله دوم به مدل منتقل می‌شود. متغیر پاسخ از استفاده از شتاب ورودی روی شاسی [15,36,37,67،40،62،59]، از طریق شتاب واقعی تجربه شده توسط مؤلفه برای محاسبه پاسخ‌های ارتعاشی مختلف طرح‌بندی‌های PCB مختلف [XNUMX]، و در نهایت به در نظر گرفتن تکامل یافته است. گشت محلی [XNUMX] یا لحظات خمشی محلی [XNUMX] توسط PCB محلی به جزء تجربه شده است.

اشاره شده است که خرابی تابعی از آرایش قطعات بر روی یک برد مدار چاپی است [21,38،XNUMX]، بنابراین مدل هایی که پاسخ ارتعاش محلی را در خود جای داده اند به احتمال زیاد دقیق تر هستند. انتخاب این که کدام پارامتر (شتاب موضعی، انحراف موضعی یا ممان خمشی) عامل تعیین کننده شکست است به مورد خاص بستگی دارد.
اگر از اجزای SMT استفاده شود، لنگرهای خمشی یا خمشی ممکن است مهم‌ترین عوامل شکست باشند؛ برای قطعات سنگین، شتاب‌های موضعی معمولاً به عنوان معیار شکست استفاده می‌شوند. متأسفانه، هیچ تحقیقی برای نشان دادن اینکه کدام نوع معیار در مجموعه داده‌های ورودی مناسب‌تر است، انجام نشده است.

مهم است که مناسب بودن هر روش PoF مورد استفاده را در نظر بگیرید، زیرا استفاده از هر روش PoF، تحلیلی یا FE که توسط داده‌های تست آزمایشگاهی پشتیبانی نمی‌شود، عملی نیست. علاوه بر این، مهم است که از هر مدلی فقط در محدوده کاربرد آن استفاده شود، که متأسفانه کاربرد بیشتر مدل‌های PoF فعلی را برای استفاده در شرایط بسیار خاص و محدود محدود می‌کند. نمونه های خوب بحث در مورد روش های PoF توسط نویسندگان مختلف [17,19,26,49،XNUMX،XNUMX،XNUMX] شرح داده شده است.

8.1. پیش بینی پاسخ

پیش‌بینی پاسخ شامل استفاده از هندسه و خواص مواد یک سازه برای محاسبه متغیر پاسخ مورد نیاز است. انتظار می رود این مرحله فقط پاسخ کلی PCB زیرین را نشان دهد و پاسخ تک تک اجزا را نشان ندهد. سه نوع اصلی روش پیش‌بینی پاسخ وجود دارد: مدل‌های تحلیلی، دقیق FE و مدل‌های FE ساده شده، که در زیر توضیح داده شده‌اند. این روش‌ها بر ترکیب سختی و اثرات جرم اجزای اضافه شده تمرکز می‌کنند، با این حال مهم است که اهمیت مدل‌سازی دقیق سختی چرخشی در لبه PCB را از دست ندهید، زیرا این موضوع ارتباط نزدیکی با دقت مدل دارد. بخش 8.1.4). شکل. 1. نمونه ای از مدل دقیق یک برد مدار چاپی [53].

8.1.1. پیش بینی پاسخ تحلیلی

استاینبرگ [62] تنها روش تحلیلی را برای محاسبه پاسخ ارتعاشی یک برد مدار چاپی ارائه می دهد. اشتاینبرگ بیان می کند که دامنه نوسان در تشدید یک واحد الکترونیکی برابر با دو برابر جذر فرکانس تشدید است. این ادعا بر اساس داده های در دسترس نیست و قابل تأیید نیست. این اجازه می دهد تا انحراف دینامیکی در رزونانس به صورت تحلیلی محاسبه شود، که سپس می توان از آن برای محاسبه بار دینامیکی از یک جزء سنگین یا انحنای برد مدار چاپی استفاده کرد. این روش مستقیماً پاسخ PCB محلی را ایجاد نمی کند و فقط با معیارهای شکست مبتنی بر انحراف که توسط Steinberg توصیف شده است سازگار است.

اعتبار فرض توزیع تابع انتقال بر اساس اندازه‌گیری‌های دامنه مورد تردید است زیرا Pitarresi و همکاران [53] تضعیف بحرانی 2% را برای مادربرد کامپیوتر اندازه‌گیری کردند، در حالی که با استفاده از فرض استاینبرگ 3,5% (بر اساس فرکانس طبیعی 54) به دست می‌آید. هرتز)، که منجر به دست کم گرفتن زیادی از پاسخ هیئت مدیره به لرزش می شود.

8.1.2. مدل های دقیق FE

برخی از نویسندگان استفاده از مدل‌های دقیق FE را برای محاسبه پاسخ ارتعاش یک برد مدار چاپی نشان می‌دهند [30,37,53،57,58،1، 3،4] (شکل 33-35 نمونه‌هایی را با سطح جزئیات بیشتر نشان می‌دهد)، اما استفاده از اینها روش‌ها برای یک محصول تجاری توصیه نمی‌شوند (مگر اینکه فقط پیش‌بینی دقیق پاسخ محلی کاملاً ضروری نباشد) زیرا زمان لازم برای ساخت و حل چنین مدلی بیش از حد است. مدل های ساده شده داده هایی با دقت مناسب بسیار سریعتر و با هزینه کمتر تولید می کنند. زمان مورد نیاز برای ساخت و حل یک مدل FE دقیق را می توان با استفاده از ثابت های فنر JEDEC XNUMX منتشر شده در [XNUMX-XNUMX] کاهش داد، این ثابت های فنر را می توان به جای مدل FE دقیق هر سیم استفاده کرد. علاوه بر این، روش زیرساختی (گاهی اوقات به عنوان روش ابر عنصر شناخته می شود) می تواند برای کاهش زمان محاسبات مورد نیاز برای حل مدل های دقیق پیاده سازی شود. باید توجه داشت که مدل‌های دقیق FE اغلب خطوط بین پیش‌بینی پاسخ و معیارهای شکست را محو می‌کنند، بنابراین کار مورد اشاره در اینجا ممکن است در فهرست آثار حاوی معیارهای شکست قرار گیرد.

8.1.3. مدل های FE توزیع شده

مدل های FE ساده شده ایجاد مدل و زمان حل را کاهش می دهد. جرم جزء اضافه شده و سفتی آن را می توان با شبیه سازی یک PCB خالی با جرم و سفتی افزایش یافته، که در آن اثرات جرم و سفتی با افزایش محلی مدول یانگ PCB ترکیب می شود، نشان داد.

شکل. 2. نمونه ای از مدل دقیق یک جزء QFP با استفاده از تقارن برای ساده سازی فرآیند مدل سازی و کاهش زمان حل [36]. شکل. 3. نمونه ای از مدل تفصیلی FE از J-lead [6].

ضریب افزایش سختی را می توان با برش فیزیکی عضو متصل و اعمال روش های تست خمشی محاسبه کرد [52]. پیتارسی و همکاران [52,54،XNUMX] اثر ساده‌سازی جرم و سفتی اضافه شده توسط اجزای متصل به برد مدار چاپی را بررسی کرد.

مقاله اول یک مورد منفرد از یک مدل FE ساده شده از یک برد مدار چاپی را بررسی می‌کند که بر اساس داده‌های تجربی تأیید شده است. حوزه اصلی مورد علاقه این مقاله، تعیین ویژگی های توزیع شده است، با این احتیاط که دقت بالایی در سفتی پیچشی برای یک مدل دقیق مورد نیاز است.

مقاله دوم به پنج PCB پر شده مختلف می‌پردازد که هر کدام با چندین سطح مختلف ساده‌سازی ترکیب خود مدل‌سازی شده‌اند. این مدل ها با داده های تجربی مقایسه می شوند. این مقاله با برخی مشاهدات آموزنده از همبستگی بین نسبت‌های جرم-سفتی و دقت مدل به پایان می‌رسد. هر دوی این مقالات تنها از فرکانس‌های طبیعی و MEC (معیارهای اطمینان مودال) برای تعیین همبستگی بین دو مدل استفاده می‌کنند. متأسفانه خطا در فرکانس طبیعی نمی تواند هیچ اطلاعاتی در مورد خطا در شتاب های موضعی یا ممان های خمشی ارائه دهد و MKO فقط می تواند همبستگی کلی بین دو حالت طبیعی را ارائه دهد، اما نمی توان از آن برای محاسبه درصد خطای شتاب یا انحنا استفاده کرد. سیفوئنتس [10] با استفاده از ترکیبی از تحلیل عددی و شبیه سازی کامپیوتری، چهار مشاهدات زیر را انجام می دهد.

1. حالت های شبیه سازی شده باید دارای حداقل 90 درصد جرم ارتعاشی برای تجزیه و تحلیل دقیق باشند.
2. در مواردی که انحرافات تخته با ضخامت آن قابل مقایسه باشد، تحلیل غیرخطی ممکن است مناسب تر از تحلیل خطی باشد.
3. خطاهای کوچک در قرار دادن قطعات می تواند باعث خطاهای بزرگ در اندازه گیری پاسخ شود.
4. دقت اندازه گیری پاسخ به خطاهای جرم حساس تر از سفتی است.

8.1.4. شرایط مرزی

ضریب سختی چرخش لبه PCB تأثیر قابل توجهی بر دقت پاسخ محاسبه شده دارد [59] و بسته به پیکربندی خاص اهمیت بسیار بیشتری نسبت به جرم و سختی جزء اضافه شده دارد. مدل‌سازی سفتی لبه چرخشی به صورت صفر (در اصل فقط یک شرایط پشتیبانی شده) معمولاً نتایج محافظه‌کارانه ایجاد می‌کند، در حالی که مدل‌سازی به صورت محکم گیره معمولاً نتایج را دست کم می‌گیرد، زیرا حتی سخت‌ترین مکانیسم‌های بستن PCB نمی‌توانند شرایط لبه کاملاً گیره‌دار را تضمین کنند. بارکر و چن [5] نظریه تحلیلی را با نتایج تجربی تأیید می‌کنند تا نشان دهند چگونه صلبیت چرخشی لبه بر فرکانس طبیعی PCB تأثیر می‌گذارد. یافته اصلی این کار، همبستگی قوی بین سختی چرخش لبه و فرکانس‌های طبیعی، مطابق با نظریه است. این همچنین به این معنی است که خطاهای بزرگ در مدل‌سازی سختی چرخشی لبه منجر به خطاهای بزرگ در پیش‌بینی پاسخ خواهد شد. اگرچه این کار در یک مورد خاص در نظر گرفته شد، اما برای مدل‌سازی انواع مکانیسم‌های شرایط مرزی قابل استفاده است. با استفاده از داده های تجربی لیم و همکاران. [41] مثالی از نحوه محاسبه سختی چرخشی لبه برای استفاده از FE در مدل PCB ارائه می دهد. این با استفاده از روش اقتباس شده از بارکر و چن [5] به دست می آید. این کار همچنین نشان می دهد که چگونه می توان مکان بهینه هر نقطه از یک سازه را برای به حداکثر رساندن فرکانس های طبیعی تعیین کرد. آثاری که به طور خاص اثر تغییر شرایط مرزی برای کاهش پاسخ ارتعاش را در نظر می گیرند توسط Guo و Zhao [21] نیز وجود دارد. آگلیتی [2]; آگلیتی و شوینگشکل [3]، لیم و همکاران. [41].

8.1.5. پیش بینی تاثیر شوک و ارتعاش

پیتارسی و همکاران [53-55] از یک مدل دقیق FE از PCB برای پیش‌بینی واکنش ضربه و ارتعاش یک برد با اجزای نمایش داده شده به عنوان بلوک‌های سه بعدی استفاده کنید. این مدل‌ها از نسبت‌های میرایی ثابت برای بهبود پیش‌بینی پاسخ در رزونانس استفاده کردند. طیف پاسخ ضربه (SRS) و روش‌های فراگیر زمان برای پیش‌بینی پاسخ ضربه مقایسه شدند، با هر دو روش مبادله‌ای بین دقت و زمان حل.

8.2. معیارهای رد

معیارهای خرابی، پاسخ PCB را اندازه گیری می کنند و از آن برای استخراج یک متریک خرابی استفاده می کنند، که در آن معیار شکست ممکن است میانگین زمان بین خرابی ها (MTBF)، چرخه ها تا خرابی، احتمال عملکرد بدون خرابی، یا هر معیار قابلیت اطمینان دیگری باشد (نگاه کنید به IEEE [26]؛ Jensen [28] 47]؛ O'Connor [XNUMX] برای بحث در مورد معیارهای شکست). بسیاری از رویکردهای مختلف برای تولید این داده ها را می توان به راحتی به روش های تحلیلی و تجربی تقسیم کرد. روش‌های تجربی، داده‌های معیار شکست را با بارگذاری نمونه‌های آزمایشی اجزا به بار دینامیکی مورد نیاز تولید می‌کنند. متأسفانه، به دلیل گستره وسیع داده های ورودی (انواع اجزا، ضخامت و بارهای PCB) که در عمل امکان پذیر است، بعید است که داده های منتشر شده به طور مستقیم قابل استفاده باشند زیرا داده ها فقط در موارد بسیار خاص معتبر هستند. روش های تحلیلی از چنین معایبی رنج نمی برند و کاربرد بسیار گسترده تری دارند.

8.2.1. معیارهای شکست تجربی

همانطور که قبلاً گفته شد، محدودیت اکثر مدل های تجربی این است که آنها فقط برای پیکربندی هایی با ضخامت PCB یکسان، انواع اجزای مشابه و بار ورودی قابل استفاده هستند که بعید است. با این حال، ادبیات موجود به دلایل زیر مفید است: نمونه‌های خوبی از انجام تست‌های شکست را ارائه می‌کند، گزینه‌های مختلف را برای معیارهای شکست برجسته می‌کند، و اطلاعات ارزشمندی در مورد مکانیک شکست ارائه می‌دهد. لی [37] یک مدل تجربی برای پیش بینی قابلیت اطمینان بسته های 272 پین BGA و 160 پین QFP ایجاد کرد. آسیب خستگی در هادی ها و بدنه بسته بررسی می شود و نتایج تجربی با تجزیه و تحلیل آسیب مبتنی بر تنش که با استفاده از مدل دقیق FE محاسبه شده است مطابقت خوبی دارد (همچنین به Li و Poglitsch [38,39،XNUMX] مراجعه کنید). این فرآیند برای سطح معینی از شتاب ارتعاش سیگنال ورودی ارتعاش آسیب تجمعی ایجاد می کند.
لاو و همکاران [36] قابلیت اطمینان اجزای خاص را تحت بارگذاری شوک و ارتعاش با استفاده از آمار Weibull ارزیابی کردند. Liguore و Followell [40] خرابی اجزای LLCC و J-lead را با تغییر شتاب محلی در چرخه‌های سرویس بررسی کردند. شتاب محلی بر خلاف شتاب ورودی شاسی استفاده می شود و تأثیر دما بر نتایج آزمایش بررسی شد. این مقاله همچنین به تحقیق در مورد تأثیر ضخامت PCB بر قابلیت اطمینان قطعات اشاره می کند.

Guo و Zhao [21] قابلیت اطمینان اجزا را در زمانی که انحنای پیچشی موضعی به عنوان بار استفاده می شود، مقایسه می کنند، برخلاف مطالعات قبلی که از شتاب استفاده می کردند. آسیب خستگی شبیه سازی می شود، سپس مدل FE با نتایج تجربی مقایسه می شود. این مقاله همچنین در مورد بهینه‌سازی چیدمان اجزا برای بهبود قابلیت اطمینان بحث می‌کند.

هام و لی [22] یک روش داده آزمایشی برای مشکل تعیین تنش های لحیم سرب تحت بارگذاری چرخه ای پیچشی ارائه می کنند. Estes و همکاران [15] مشکل شکست اجزای gullwing (GOST IEC 61188-5-5-2013) را با شتاب ورودی اعمال شده و بار حرارتی در نظر گرفتند. اجزای مورد مطالعه شامل انواع بسته تراشه‌های CQFP 352، 208، 196، 84 و 28، و همچنین FP 42 و 10 می‌باشد. بین خرابی ها بر حسب سال های پرواز در مدارهای زمین ثابت یا پایین زمین داده شده است. خاطرنشان می شود که خرابی سیم های gullwing در مکان هایی که در تماس با بدنه بسته هستند بیشتر از محل اتصال لحیم کاری است.

Jih و Jung [30] خرابی های تجهیزات ناشی از نقص های تولید ذاتی در اتصال لحیم کاری را در نظر می گیرند. این کار با ایجاد یک مدل FE بسیار دقیق از PCB و یافتن چگالی طیفی توان (PSD) برای طول های مختلف ترک تولید انجام می شود. Ligyore، Followell [40] و Shetty، Reinikainen [58] پیشنهاد می‌کنند که روش‌های تجربی دقیق‌ترین و مفیدترین داده‌های خرابی را برای پیکربندی‌های اجزای متصل خاص تولید می‌کنند. این نوع روش‌ها در صورتی استفاده می‌شوند که داده‌های ورودی خاص (ضخامت تخته، نوع جزء، محدوده انحنا) را بتوان در طول طراحی ثابت نگه داشت، یا اگر کاربر توانایی انجام آزمایش‌های واقعی از این نوع را داشته باشد.

8.2.2. معیار شکست تحلیلی

مدل های SMT اتصالات گوشه ای

محققان مختلفی که به بررسی خرابی پین گوشه SMT می پردازند، نشان می دهند که این شایع ترین علت خرابی است. مقالات Sidharth و Barker [59] یک سری مقالات قبلی را با ارائه مدلی برای تعیین کرنش لیدهای گوشه SMT و اجزای سرب حلقه تکمیل می کنند. مدل پیشنهادی دارای خطای کمتر از 7 درصد در مقایسه با مدل FE دقیق برای شش حالت بدترین حالت است. این مدل بر اساس فرمولی است که قبلا توسط بارکر و سیدارت [4] منتشر شده بود، که در آن انحراف یک قطعه متصل که تحت یک ممان خمشی قرار گرفته بود، مدل‌سازی شد. مقاله سوخیر [63] به طور تحلیلی تنش های مورد انتظار در پایانه های بسته را به دلیل گشتاورهای خمشی اعمال شده به صورت محلی بررسی می کند. بارکر و سیدهارت [4] بر اساس کار سوخیر [63]، بارکر و همکاران [4]، که تأثیر سختی چرخشی پیشرو را در نظر می گیرد، بنا می کنند. در نهایت، بارکر و همکاران [7] از مدل های دقیق FE برای مطالعه اثر تغییرات ابعادی سرب بر عمر خستگی سرب استفاده کردند.

در اینجا مناسب است به کار روی ثابت های فنر سربی JEDEC اشاره کنیم که ایجاد مدل های اجزای سرب را بسیار ساده کرده است [33-35]. ثابت های فنری را می توان به جای مدل دقیق اتصالات سرب استفاده کرد؛ زمان مورد نیاز برای ساخت و حل مدل FE در مدل کاهش می یابد. استفاده از چنین ثابت هایی در مدل FE جزء از محاسبه مستقیم تنش های سرب محلی جلوگیری می کند. در عوض، کرنش کلی سرب داده خواهد شد، که سپس باید به تنش‌های محلی سرب یا معیارهای شکست سرب بر اساس چرخه عمر محصول مرتبط باشد.

داده های خستگی مواد

بیشتر داده ها در مورد خرابی مواد مورد استفاده برای لحیم کاری ها و قطعات در درجه اول مربوط به خرابی حرارتی است و اطلاعات نسبتا کمی در رابطه با خرابی خستگی وجود دارد. مرجع اصلی در این زمینه توسط Sandor [56] ارائه شده است که داده هایی را در مورد مکانیک خستگی و شکست آلیاژهای لحیم کاری ارائه می دهد. استاینبرگ [62] شکست نمونه های لحیم کاری را در نظر می گیرد. داده های خستگی برای لحیم ها و سیم های استاندارد در مقاله یامادا [69] موجود است.

شکل. 4. موقعیت خرابی معمول در دفترچه راهنما برای اجزای QFP نزدیک به بدنه بسته است.

مدل‌سازی خرابی‌های مرتبط با جداسازی لحیم کاری به دلیل خواص غیرمعمول این ماده چالش برانگیز است. راه حل این سوال بستگی به مؤلفه ای دارد که باید آزمایش شود. مشخص است که برای بسته های QFP این معمولاً در نظر گرفته نمی شود و قابلیت اطمینان با استفاده از ادبیات مرجع ارزیابی می شود. اما اگر لحیم کاری قطعات بزرگ BGA و PGA محاسبه شود، اتصالات سربی به دلیل خواص غیرعادی خود می تواند بر خرابی محصول تأثیر بگذارد. بنابراین، برای بسته‌های QFP، ویژگی‌های خستگی سرب مفیدترین اطلاعات هستند. برای BGA، اطلاعات در مورد دوام اتصالات لحیم کاری در معرض تغییر شکل پلاستیکی آنی مفیدتر است [14]. برای قطعات بزرگتر، Steinberg [62] داده های ولتاژ خروجی اتصال لحیم کاری را ارائه می دهد.

مدل های خرابی قطعات سنگین

تنها مدل های خرابی که برای قطعات سنگین وجود دارد در مقاله ای توسط Steinberg [62] ارائه شده است که مقاومت کششی قطعات را بررسی می کند و مثالی از نحوه محاسبه حداکثر تنش مجاز که می تواند به اتصال سرب اعمال شود ارائه می کند.

8.3. نتیجه گیری در مورد کاربرد مدل های PoF

نتایج زیر در ادبیات مربوط به روش های PoF انجام شده است.

پاسخ محلی برای پیش‌بینی خرابی مؤلفه حیاتی است. همانطور که در لی، پوگلیچ [38] اشاره شد، قطعات در لبه‌های PCB نسبت به قطعاتی که در مرکز PCB قرار دارند به دلیل تفاوت‌های محلی در خمش، کمتر مستعد خرابی هستند. در نتیجه، قطعات در مکان های مختلف بر روی PCB احتمال خرابی متفاوتی خواهند داشت.

انحنای تخته محلی معیار شکست مهم تری نسبت به شتاب برای اجزای SMT در نظر گرفته می شود. کارهای اخیر [38,57,62,67،XNUMX،XNUMX،XNUMX] نشان می دهد که انحنای تخته معیار اصلی شکست است.

انواع مختلف بسته ها، هم از نظر تعداد پین ها و هم از نظر نوع استفاده شده، بدون توجه به محیط محلی خاص، ذاتاً قابل اعتمادتر از سایرین هستند [15,36,38،XNUMX،XNUMX].
دما می تواند بر قابلیت اطمینان قطعات تأثیر بگذارد. Liguore و Followell [40] بیان می کنند که عمر خستگی در محدوده دمایی 0 ◦C تا 65 ◦C، با کاهش محسوس در دماهای زیر 30 ◦C و بالای 95 ◦C، بالاترین میزان است. برای اجزای QFP، مکانی که سیم به پکیج متصل می شود (شکل 4 را ببینید) به جای اتصال لحیم، محل خطای اولیه در نظر گرفته می شود [15,22,38،XNUMX،XNUMX].

ضخامت تخته تأثیر مشخصی بر عمر خستگی اجزای SMT دارد، زیرا نشان داده شده است که عمر خستگی BGA تقریباً 30 تا 50 برابر کاهش می یابد اگر ضخامت تخته از 0,85 میلی متر به 1,6 میلی متر افزایش یابد (در حالی که انحنای کلی ثابت باقی می ماند) [13] . انعطاف پذیری (انطباق) سرنخ های مولفه به طور قابل توجهی بر قابلیت اطمینان اجزای سرب محیطی تأثیر می گذارد [63]، با این حال، این یک رابطه غیر خطی است و لیدهای اتصال میانی کمترین اطمینان را دارند.

8.4. روش های نرم افزاری

مرکز مهندسی چرخه حیات پیشرفته (CALCE) در دانشگاه مریلند، نرم افزاری را برای محاسبه ارتعاش و پاسخ شوک بردهای مدار چاپی ارائه می دهد. این نرم افزار (به نام CALCE PWA) دارای یک رابط کاربری است که فرآیند اجرای مدل FE را ساده می کند و به طور خودکار محاسبه پاسخ را در مدل ارتعاشی وارد می کند. هیچ فرضی برای ایجاد مدل پاسخ FE وجود ندارد و معیارهای شکست استفاده شده از Steinberg [61] گرفته شده است (اگرچه انتظار می رود روش بارکرز [48] نیز اجرا شود). برای ارائه توصیه‌های کلی برای بهبود قابلیت اطمینان تجهیزات، نرم‌افزار توصیف‌شده به خوبی عمل می‌کند، به خصوص که به طور همزمان تنش‌های ناشی از حرارت را در نظر می‌گیرد و به حداقل دانش تخصصی نیاز دارد، اما صحت معیارهای خرابی در مدل‌ها به‌طور تجربی تأیید نشده است.

9. روش های افزایش قابلیت اطمینان تجهیزات

این بخش اصلاحات پس از پروژه را که قابلیت اطمینان تجهیزات الکترونیکی را بهبود می بخشد، مورد بحث قرار می دهد. آنها به دو دسته تقسیم می شوند: آنهایی که شرایط مرزی PCB را تغییر می دهند و آنهایی که میرایی را افزایش می دهند.

هدف اصلی اصلاحات شرایط مرزی کاهش انحراف دینامیکی برد مدار چاپی است، این امر می تواند از طریق سفت کردن دنده ها، تکیه گاه های اضافی یا کاهش ارتعاشات محیط ورودی به دست آید. سفت‌کننده‌ها می‌توانند مفید باشند زیرا فرکانس‌های طبیعی را افزایش می‌دهند، در نتیجه انحراف دینامیکی را کاهش می‌دهند [62]، همین امر در مورد افزودن ساپورت‌های اضافی [3] نیز صدق می‌کند، اگرچه محل تکیه‌گاه‌ها را نیز می‌توان بهینه کرد، همانطور که در کارهای JH Ong و Lim نشان داده شده است. 40]. متأسفانه، دنده ها و تکیه گاه ها معمولاً نیاز به طراحی مجدد طرح دارند، بنابراین این تکنیک ها بهتر است در اوایل چرخه طراحی در نظر گرفته شوند. علاوه بر این، باید مراقب بود که تغییرات، فرکانس های طبیعی را برای مطابقت با فرکانس های طبیعی سازه نگهدارنده تغییر ندهند، زیرا این امر معکوس خواهد بود.

افزودن عایق، قابلیت اطمینان محصول را با کاهش تأثیر محیط پویا که به تجهیزات منتقل می‌شود، بهبود می‌بخشد و می‌تواند به صورت غیرفعال یا فعال به دست آید.
روش‌های غیرفعال معمولاً ساده و ارزان‌تر هستند، مانند استفاده از عایق‌های کابل [66] یا استفاده از خواص شبه الاستیک آلیاژهای حافظه شکل (SMA) [32]. با این حال، مشخص است که جداسازهای با طراحی ضعیف در واقع می توانند پاسخ را افزایش دهند.
روش‌های فعال میرایی بهتری را در یک محدوده فرکانس وسیع‌تر ارائه می‌کنند، معمولاً به قیمت از دست دادن سادگی و جرم، بنابراین معمولاً به‌جای جلوگیری از آسیب، دقت ابزارهای دقیق بسیار حساس را بهبود می‌بخشند. جداسازی ارتعاش فعال شامل روش های الکترومغناطیسی [60] و پیزوالکتریک [18,43،XNUMX] است. برخلاف روش‌های اصلاح شرایط مرزی، اصلاح میرایی با هدف کاهش پاسخ تشدید اوج تجهیزات الکترونیکی انجام می‌شود، در حالی که فرکانس‌های طبیعی واقعی باید فقط کمی تغییر کنند.

همانند جداسازی ارتعاش، میرایی را می توان به صورت غیرفعال یا فعال، با ساده سازی های طراحی مشابه در اولی و پیچیدگی و میرایی بیشتر در دومی به دست آورد.

روش‌های غیرفعال شامل، برای مثال، روش‌های بسیار ساده مانند مواد باندینگ است که در نتیجه میرایی برد مدار چاپی را افزایش می‌دهد [62]. روش‌های پیچیده‌تر عبارتند از میرایی ذرات [68] و استفاده از جاذب‌های پویا باند پهن [25].

کنترل ارتعاش فعال معمولاً از طریق استفاده از عناصر پیزوسرامیک متصل به سطح برد مدار چاپی حاصل می شود [1,45،XNUMX]. استفاده از روش‌های سخت‌سازی خاص موردی است و باید در رابطه با روش‌های دیگر به دقت مورد توجه قرار گیرد. بکارگیری این تکنیک ها برای تجهیزاتی که مشخص نیست دارای مشکلات قابلیت اطمینان هستند، لزوماً هزینه و وزن طراحی را افزایش نمی دهد. با این حال، اگر محصولی با طراحی تایید شده در طول آزمایش شکست بخورد، ممکن است استفاده از تکنیک سخت‌سازی ساختاری بسیار سریع‌تر و آسان‌تر از طراحی مجدد تجهیزات باشد.

10. فرصت های توسعه روش ها

این بخش فرصت‌هایی را برای بهبود پیش‌بینی قابلیت اطمینان تجهیزات الکترونیکی توضیح می‌دهد، اگرچه پیشرفت‌های اخیر در فناوری‌های اپتوالکترونیک، نانوتکنولوژی و بسته‌بندی ممکن است به زودی کاربرد این پیشنهادها را محدود کند. چهار روش اصلی پیش‌بینی قابلیت اطمینان ممکن است در زمان طراحی دستگاه مورد استفاده قرار نگیرند. تنها عاملی که می‌تواند چنین روش‌هایی را جذاب‌تر کند، توسعه فناوری‌های تولید و آزمایش کاملاً خودکار و کم‌هزینه است، زیرا این امکان را می‌دهد که طرح پیشنهادی بسیار سریع‌تر از آنچه در حال حاضر امکان‌پذیر است، با حداقل تلاش انسانی ساخته و آزمایش شود.

روش PoF جای پیشرفت زیادی دارد. زمینه اصلی که می توان آن را بهبود بخشید، ادغام با فرآیند کلی طراحی است. طراحی تجهیزات الکترونیکی یک فرآیند تکراری است که توسعه دهنده را تنها با همکاری مهندسان متخصص در زمینه الکترونیک، مهندسی ساخت و حرارت و طراحی سازه به نتیجه نهایی نزدیک می کند. روشی که به طور خودکار به برخی از این مسائل به طور همزمان رسیدگی می کند، تعداد تکرارهای طراحی را کاهش می دهد و در زمان قابل توجهی صرفه جویی می کند، به ویژه هنگامی که میزان ارتباطات بین بخشی را در نظر می گیریم. سایر زمینه های بهبود در روش های PoF به انواع معیارهای پیش بینی پاسخ و معیارهای شکست تقسیم می شوند.

پیش‌بینی پاسخ دو مسیر ممکن دارد: یا مدل‌های سریع‌تر و دقیق‌تر، یا مدل‌های بهبود یافته و ساده‌شده. با ظهور پردازنده های کامپیوتری قدرتمندتر، زمان راه حل برای مدل های دقیق FE می تواند بسیار کوتاه شود، در حالی که در همان زمان، به لطف نرم افزار مدرن، زمان مونتاژ محصول کاهش می یابد که در نهایت هزینه منابع انسانی را به حداقل می رساند. روش‌های ساده‌شده FE را می‌توان با فرآیندی برای تولید خودکار مدل‌های FE، شبیه به روش‌های پیشنهادی برای روش‌های دقیق FE، بهبود بخشید. نرم افزار خودکار (CALCE PWA) در حال حاضر برای این منظور در دسترس است، اما این فناوری در عمل به خوبی اثبات نشده است و مفروضات مدل سازی ساخته شده ناشناخته هستند.

محاسبه عدم قطعیت ذاتی در روش‌های مختلف ساده‌سازی بسیار مفید خواهد بود و اجازه می‌دهد تا معیارهای تحمل خطای مفیدی را اجرا کنند.

در نهایت، یک پایگاه داده یا روشی برای افزایش سختی به اجزای متصل مفید خواهد بود، جایی که این افزایش سختی می‌تواند برای بهبود دقت مدل‌های پاسخ استفاده شود. ایجاد معیارهای خرابی قطعات به تغییرات جزئی بین اجزای مشابه از تولیدکنندگان مختلف و همچنین توسعه احتمالی انواع بسته بندی جدید بستگی دارد، زیرا هر روش یا پایگاه داده برای تعیین معیارهای خرابی باید چنین تنوع و تغییراتی را در نظر بگیرد.

یک راه حل ایجاد روش/نرم افزاری برای ساخت خودکار مدل های FE دقیق بر اساس پارامترهای ورودی مانند ابعاد سرب و بسته بندی است. این روش ممکن است برای اجزای با شکل کلی یکنواخت مانند اجزای SMT یا DIP قابل اجرا باشد، اما برای اجزای پیچیده نامنظم مانند ترانسفورماتورها، چوک ها یا قطعات سفارشی قابل اجرا نیست.

مدل‌های FE بعدی را می‌توان برای تنش‌ها حل کرد و با داده‌های خرابی مواد (داده‌های منحنی پلاستیسیته S-N، مکانیک شکست یا موارد مشابه) برای محاسبه عمر قطعه ترکیب کرد، اگرچه داده‌های خرابی مواد باید از کیفیت بالایی برخوردار باشند. فرآیند FE باید با داده‌های آزمایش واقعی، ترجیحاً در محدوده وسیعی از پیکربندی‌های ممکن، مرتبط باشد.

تلاش درگیر در چنین فرآیندی در مقایسه با جایگزین آزمایش مستقیم آزمایشگاهی، که باید تعداد قابل توجهی از آزمایش‌ها را در ضخامت‌های مختلف PCB، شدت بار و جهت‌های بار متفاوت انجام دهد، حتی با صدها نوع قطعه مختلف در دسترس برای چندگانه، نسبتاً کم است. انواع تخته از نظر آزمایش ساده آزمایشگاهی، ممکن است روشی برای بهبود ارزش هر آزمایش وجود داشته باشد.

اگر روشی برای محاسبه افزایش نسبی تنش ناشی از تغییر در متغیرهای خاص، مانند ضخامت PCB یا ابعاد سرب وجود داشته باشد، می‌توان تغییر در طول عمر قطعه را متعاقباً تخمین زد. چنین روشی را می توان با استفاده از تحلیل FE یا روش های تحلیلی ایجاد کرد که در نهایت منجر به فرمولی ساده برای محاسبه معیارهای خرابی از داده های خرابی موجود می شود.

در نهایت، انتظار می‌رود که روشی ایجاد شود که تمام ابزارهای مختلف موجود را ترکیب کند: تجزیه و تحلیل FE، داده‌های آزمایش، تحلیل تحلیلی و روش‌های آماری برای ایجاد دقیق‌ترین داده‌های خرابی ممکن با منابع محدود موجود. تمام عناصر منفرد روش PoF را می‌توان با معرفی روش‌های تصادفی در فرآیند بهبود داد تا اثرات تغییرپذیری در مواد الکترونیکی و مراحل ساخت در نظر گرفته شود. این امر نتایج را واقعی‌تر می‌کند، شاید منجر به فرآیندی برای ایجاد تجهیزاتی شود که در برابر تنوع قوی‌تر باشد و در عین حال تخریب محصول (از جمله وزن و هزینه) را به حداقل برساند.

در نهایت، چنین پیشرفت‌هایی می‌تواند حتی امکان ارزیابی بی‌درنگ قابلیت اطمینان تجهیزات را در طول فرآیند طراحی فراهم کند، و فوراً گزینه‌ها، طرح‌بندی‌ها یا سایر توصیه‌های ایمن‌تر برای بهبود قابلیت اطمینان را پیشنهاد کند و در عین حال به مسائل دیگری مانند تداخل الکترومغناطیسی (EMI)، حرارتی و صنعتی پرداخته شود.

11. نتیجه گیری

این بررسی پیچیدگی‌های پیش‌بینی قابلیت اطمینان تجهیزات الکترونیکی، ردیابی تکامل چهار نوع روش تجزیه و تحلیل (ادبیات نظارتی، داده‌های تجربی، داده‌های تست و PoF) را معرفی می‌کند، که منجر به ترکیب و مقایسه این نوع روش‌ها می‌شود. روش‌های مرجع فقط برای مطالعات اولیه مفید هستند، روش‌های داده‌های تجربی تنها در صورتی مفید هستند که داده‌های زمان‌بندی دقیق و گسترده در دسترس باشند، و روش‌های داده‌های آزمون برای آزمایش صلاحیت طراحی حیاتی هستند اما برای بهینه‌سازی طراحی‌ها کافی نیستند.

روش‌های PoF با جزئیات بیشتری نسبت به بررسی‌های ادبیات قبلی مورد بحث قرار می‌گیرند و تحقیق را به دسته‌هایی از معیارهای پیش‌بینی و احتمال شکست تقسیم می‌کنند. بخش «پیش‌بینی پاسخ» ادبیات مربوط به ویژگی‌های توزیع‌شده، مدل‌سازی شرایط مرزی و سطوح جزئیات در مدل‌های FE را مرور می‌کند. انتخاب روش پیش‌بینی پاسخ به عنوان یک مبادله بین دقت و زمان برای تولید و حل مدل FE نشان داده شده است، و دوباره بر اهمیت دقت شرایط مرزی تأکید می‌کند. بخش "معیارهای شکست" معیارهای شکست تجربی و تحلیلی را مورد بحث قرار می دهد؛ برای فناوری SMT، بررسی مدل ها و اجزای سنگین ارائه شده است.
روش‌های تجربی فقط برای موارد بسیار خاص قابل استفاده هستند، اگرچه نمونه‌های خوبی از روش‌های تست قابلیت اطمینان ارائه می‌دهند، در حالی که روش‌های تحلیلی دامنه کاربرد بسیار گسترده‌تری دارند اما برای پیاده‌سازی پیچیده‌تر هستند. بحث مختصری در مورد روش های تحلیل خرابی موجود بر اساس نرم افزارهای تخصصی ارائه شده است. در نهایت، مفاهیمی برای آینده پیش‌بینی قابلیت اطمینان، با در نظر گرفتن جهت‌هایی که روش‌های پیش‌بینی قابلیت اطمینان ممکن است در آن تکامل یابند، ارائه می‌شوند.

ادبیات[1] G. S. Aglietti، R. S. Langley، E. Rogers و S. B. Gabriel، یک مدل کارآمد از یک پانل بارگذاری شده با تجهیزات برای مطالعات طراحی کنترل فعال، مجله انجمن آکوستیک آمریکا 108 (2000)، 1663-1673.
[2] GS Aglietti، محفظه سبک تر برای الکترونیک برای کاربردهای فضایی، مجموعه مقالات موسسه مهندسین مکانیک 216 (2002)، 131-142.
[3] G. S. Aglietti و C. Schwingshackl، تجزیه و تحلیل محفظه ها و دستگاه های ضد ارتعاش برای تجهیزات الکترونیکی برای کاربردهای فضایی، مجموعه مقالات ششمین کنفرانس بین المللی دینامیک و کنترل سازه های فضاپیما در فضا، Riomaggiore، ایتالیا، (6).
[4] D. B. Barker و Y. Chen، مدل‌سازی محدودیت‌های ارتعاشی راهنماهای کارت قفل گوه، مجله ASME بسته‌بندی الکترونیکی 115(2) (1993)، 189-194.
[5] D. B. Barker، Y. Chen و A. Dasgupta، تخمین عمر خستگی ارتعاشی اجزای نصب سطحی چهار سرب، مجله ASME بسته بندی الکترونیکی 115 (2) (1993)، 195-200.
[6] D. B. Barker، A. Dasgupta و M. Pecht، محاسبات طول عمر اتصالات لحیم کاری PWB تحت بارگذاری حرارتی و ارتعاشی، سمپوزیوم سالانه قابلیت اطمینان و نگهداری، مجموعه مقالات 1991 (شماره Cat. 91CH2966-0)، 451-459.
[7] D. B. Barker، I. Sharif، A. Dasgupta and M. Pecht، اثر تغییرات ابعادی سرب SMC بر روی انطباق با سرب و عمر خستگی مفصل لحیم کاری، مجله ASME بسته بندی الکترونیکی 114(2) (1992)، 177-184.
[8] D. B. Barker و K. Sidharth، PWB محلی و خمیدگی اجزای یک مجموعه در معرض لنگر خمشی، انجمن مهندسین مکانیک آمریکا (مقاله) (1993)، 1-7.
[9] J. Bowles، بررسی رویه‌های پیش‌بینی قابلیت اطمینان برای دستگاه‌های میکروالکترونیک، معاملات IEEE در مورد قابلیت اطمینان 41(1) (1992)، 2-12.
[10] AO Cifuentes، تخمین رفتار دینامیکی بردهای مدار چاپی، معاملات IEEE روی قطعات، بسته بندی و فناوری ساخت بخش B: بسته بندی پیشرفته 17 (1) (1994)، 69-75.
[11] L. Condra، C. Bosco، R. Deppe، L. Gullo، J. Treacy و C. Wilkinson، ارزیابی قابلیت اطمینان تجهیزات الکترونیکی هوافضا، مهندسی کیفیت و قابلیت اطمینان بین المللی 15(4) (1999)، 253-260 .
[12] M. J. Cushing، D. E. Mortin، T. J. Stadterman و A. Malhotra، مقایسه رویکردهای ارزیابی قابلیت اطمینان الکترونیک، IEEE Transactions on Reliability 42(4) (1993)، 542-546.
[13] R. Darveaux و A. Syed، قابلیت اطمینان اتصالات لحیم کاری آرایه منطقه ای در خمش، مجموعه مقالات بین المللی SMTA از برنامه فنی (2000)، 313-324.
[14] N. F. Enke، T. J. Kilinski، S. A. Schroeder و J. R. Lesniak، رفتارهای مکانیکی اتصالات لحیم لحیم 60/40 قلع سرب، مجموعه مقالات - کنفرانس اجزای الکترونیکی 12 (1989)، 264-272.
[15] T. Estes، W. Wong، W. McMullen، T. Berger و Y. Saito، قابلیت اطمینان فیله‌های پاشنه کلاس 2 بر روی اجزای سربی بال مرغان. کنفرانس هوافضا، مجموعه مقالات 6 (2003)، 6-2517-6 C2525
[16] FIDES، FIDES Guide 2004 شماره روش شناسی قابلیت اطمینان برای سیستم های الکترونیکی. گروه FIDES، 2004.
[17] B. Foucher، D. Das، J. Boullie و B. Meslet، مروری بر روش‌های پیش‌بینی قابلیت اطمینان برای دستگاه‌های الکترونیکی، Microelectronics Reliability 42(8) (2002)، 1155-1162.
[18] J. Garcia-Bonito، M. Brennan، S. Elliott، A. David and R. Pinnington، یک محرک جدید پیزوالکتریک با جابجایی بالا برای کنترل ارتعاش فعال، مصالح و سازه های هوشمند 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, روش شناسی برای ارزیابی و انتخاب یک روش پیش‌بینی قابلیت اطمینان مناسب برای اجزای eee در کاربردهای فضایی، آژانس فضایی اروپا، (نشر ویژه) ESA SP (507) (2002)، 73-80.
[20] L. Gullo، ارزیابی قابلیت اطمینان در خدمات و رویکرد از بالا به پایین روش پیش‌بینی قابلیت اطمینان جایگزین را ارائه می‌دهد. قابلیت اطمینان و نگهداری سالانه، مجموعه مقالات سمپوزیوم (شماره گربه 99CH36283)، 1999، 365-377.
[21] Q. Guo و M. Zhao، خستگی اتصال لحیم SMT شامل انحنای پیچشی و بهینه‌سازی مکان تراشه، مجله بین‌المللی فناوری ساخت پیشرفته 26 (7-8) (2005)، 887-895.
[22] S.-J. هام و S.-B. لی، مطالعه تجربی برای قابلیت اطمینان بسته‌بندی الکترونیکی تحت ارتعاش، مکانیک تجربی 36 (4) (1996)، 339-344.
[23] D. Hart، آزمایش خستگی یک قطعه سرب در یک سوراخ از طریق آبکاری، مجموعه مقالات IEEE کنفرانس ملی هوافضا و الکترونیک (1988)، 1154-1158.
[24] T. Y. Hin، ​​K. S. Beh و K. Seetharamu، توسعه یک برد آزمایشی پویا برای ارزیابی قابلیت اطمینان اتصال لحیم FCBGA در شوک و ارتعاش. مجموعه مقالات پنجمین کنفرانس فناوری بسته بندی الکترونیک (EPTC 5)، 2003، 2003-256
[25] V. Ho، A. Veprik و V. Babitsky، مقاوم سازی بردهای مدار چاپی با استفاده از یک جاذب پویا باند پهن، شوک و لرزش 10(3) (2003)، 195-210.
[26] راهنمای IEEE، IEEE برای انتخاب و استفاده از پیش بینی های قابلیت اطمینان بر اساس ieee 1413، 2003، v+90 C.
[27] T. Jackson، S. Harbater، J. Sketoe و T. Kinney، توسعه قالب‌های استاندارد برای مدل‌های قابلیت اطمینان سیستم‌های فضایی، سمپوزیوم سالانه قابلیت اطمینان و نگهداری، مجموعه مقالات 2003 (شماره گربه 03CH37415)، 269-276.
[28] F. Jensen, Electronic Component Reliability, Wiley, 1995.
[29] J. H. Ong و G. Lim، یک تکنیک ساده برای به حداکثر رساندن فرکانس اساسی سازه‌ها، مجله ASME Electronic Packaging 122 (2000)، 341-349.
[30] E. Jih و W. Jung، خستگی ارتعاشی اتصالات لحیم کاری روی سطح. IThermfl98. ششمین کنفرانس بین‌اجتماعی در مورد پدیده‌های حرارتی و مکانیکی حرارتی در سیستم‌های الکترونیکی (شماره گربه 98CH36208)، 1998، 246-250.
[31] ب. جانسون و ال. گولو، بهبود در ارزیابی قابلیت اطمینان و روش شناسی پیش بینی. سمپوزیوم سالانه قابلیت اطمینان و نگهداری. 2000 مجموعه مقالات. سمپوزیوم بین المللی کیفیت و یکپارچگی محصول (Cat. No. 00CH37055)، 2000، -:181–187.
[32] M. Khan، D. Lagoudas، J. Mayes and B. Henderson، عناصر فنر شبه الاستیک SMA برای جداسازی ارتعاش غیرفعال: مدل‌سازی قسمت اول، مجله سیستم‌ها و سازه‌های مواد هوشمند 15(6) (2004)، 415-441 .
[33] R. Kotlowitz، انطباق مقایسه‌ای طرح‌های سرب نماینده برای قطعات نصب‌شده روی سطح، معاملات IEEE روی اجزا، هیبریدها، و فناوری ساخت 12(4) (1989)، 431-448.
[34] R. Kotlowitz، معیارهای انطباق برای طراحی سرب اجزای نصب سطحی. مجموعه مقالات 1990. چهلمین کنفرانس قطعات الکترونیکی و فناوری (Cat. No. 40CH90-2893)، 6، 1990-1054.
[35] R. Kotlowitz و L. Taylor، معیارهای انطباق برای طرح‌های سرب مایل بال مرغان، عنکبوت j-bend و بال عنکبوتی برای اجزای نصب سطحی. مجموعه مقالات 1991. چهل و یکمین کنفرانس قطعات الکترونیکی و فناوری (Cat. No. 41CH91-2989)، 2, 1991-299.
[36] J. Lau، L. Powers-Maloney، J. Baker، D. Rice and B. Shaw، قابلیت اطمینان اتصال لحیم کاری مجموعه‌های فن‌آوری اتصال سطحی ریز، تراکنش‌های IEEE روی قطعات، هیبریدها، و فناوری ساخت 13(3) (1990)، 534-544.
[37] R. Li، روشی برای پیش‌بینی خستگی اجزای الکترونیکی تحت بار ارتعاشی تصادفی، مجله ASME بسته‌بندی الکترونیکی 123 (4) (2001)، 394-400.
[38] R. Li و L. Poglitsch، خستگی آرایه شبکه توپ پلاستیکی و بسته‌های تخت چهارگانه پلاستیکی تحت ارتعاش خودرو. SMTA International، مجموعه مقالات برنامه فنی (2001)، 324-329.
[39] R. Li و L. Poglitsch، خستگی ارتعاشی، مکانیسم شکست و قابلیت اطمینان آرایه شبکه توپ پلاستیکی و بسته‌های تخت چهارگانه پلاستیکی.
[40] مجموعه مقالات کنفرانس بین المللی HD 2001 در مورد اتصالات با چگالی بالا و بسته بندی سیستم ها (SPIE جلد 4428)، 2001، 223-228.
[41] S. Liguore و D. Followell، خستگی ارتعاشی اتصالات لحیم کاری فن آوری نصب سطحی (smt). سمپوزیوم سالانه قابلیت اطمینان و نگهداری 1995 مجموعه مقالات (شماره گربه 95CH35743)، 1995، -:18–26.
[42] G. Lim، J. Ong و J. Penny، اثر لبه و پشتیبانی نقطه داخلی یک برد مدار چاپی تحت ارتعاش، ASME Journal of Electronic Packaging 121(2) (1999)، 122-126.
[43] P. Luthra, Mil-hdbk-217: چه اشکالی دارد؟ IEEE Transactions on Reliability 39(5) (1990)، 518.
[44] J. Marouze و L. Cheng، مطالعه امکان‌سنجی جداسازی ارتعاش فعال با استفاده از محرک‌های تندر، مواد هوشمند و سازه‌ها 11(6) (2002)، 854-862.
[45] MIL-HDBK-217F. پیش بینی قابلیت اطمینان تجهیزات الکترونیکی. وزارت دفاع ایالات متحده، نسخه F، 1995.
[46] S. R. Moheimani، بررسی نوآوری‌های اخیر در میرایی و کنترل ارتعاش با استفاده از مبدل‌های پیزوالکتریک شنت، معاملات IEEE در فناوری سیستم‌های کنترل 11(4) (2003)، 482-494.
[47] اس. موریس و جی. ریلی، Mil-hdbk-217-یک هدف مورد علاقه. سمپوزیوم سالانه قابلیت اطمینان و نگهداری. مجموعه مقالات 1993 (Cat. No. 93CH3257-3)، (1993)، 503-509.
P. O'Connor، مهندسی قابلیت اطمینان عملی. وایلی، 1997.
[48] ​​M. Osterman و T. Stadterman، نرم افزار ارزیابی شکست برای مجموعه های کارت مدار. قابلیت اطمینان و نگهداری سالانه سمپوزیوم. مجموعه مقالات 1999 (Cat. No. 99CH36283)، 1999, 269-276.
[49] M. Pecht و A. Dasgupta، فیزیک شکست: رویکردی برای توسعه محصول قابل اعتماد، IEEE 1995 گزارش نهایی کارگاه قابلیت اطمینان یکپارچه بین المللی (Cat. No. 95TH8086)، (1999)، 1-4.
[50] M. Pecht و W.-C. کانگ، نقد روش‌های پیش‌بینی قابلیت اطمینان mil-hdbk-217e، IEEE Transactions on Reliability 37(5) (1988)، 453-457.
[51] M. G. Pecht و F. R. Nash، پیش بینی قابلیت اطمینان تجهیزات الکترونیکی، مجموعه مقالات IEEE 82(7) (1994)، 992-1004.
[52] J. Pitarresi، D. Caletka، R. Caldwell و D. Smith، تکنیک خاصیت لکه دار برای تحلیل ارتعاش FE کارت های مدار چاپی، ASME Journal of Electronic Packaging 113 (1991)، 250-257.
[53] J. Pitarresi، P. Geng، W. Beltman و Y. Ling، مدل سازی پویا و اندازه گیری مادربردهای رایانه شخصی. 52th Electronic Components and Technology Conference 2002., (Cat. No. 02CH37345)(-), 2002, 597-603.
[54] J. Pitarresi و A. Primavera، مقایسه تکنیک‌های مدل‌سازی ارتعاش برای کارت‌های مدار چاپی، ASME Journal of Electronic Packaging 114 (1991)، 378-383.
[55] J. Pitarresi، B. Roggeman، S. Chaparala و P. Geng، آزمایش شوک مکانیکی و مدل‌سازی مادربردهای PC. مجموعه مقالات 2004، 54th Electronic Components and Technology Conference (IEEE Cat. No. 04CH37546) 1 (2004)، 1047-1054.
[56] BI Sandor، مکانیک لحیم کاری - وضعیتی از ارزیابی هنر. انجمن مواد معدنی، فلزات و مواد، 1991.
[57] اس. شتی، وی. 123.
[58] S. Shetty و T. Reinikainen، تست خم سه و چهار نقطه برای بسته های الکترونیکی، مجله ASME بسته بندی الکترونیکی 125 (4) (2003)، 556-561.
[59] K. Sidharth و D. B. Barker، تخمین عمر خستگی ناشی از ارتعاش در گوشه‌های قطعات سربدار محیطی، ASME Journal of Electronic Packaging 118(4) (1996)، 244-249.
[60] J. Spanos، Z. Rahman و G. Blackwood، جداکننده ارتعاش فعال نرم 6 محوری، مجموعه مقالات کنفرانس کنترل آمریکا 1 (1995)، 412-416.
[61] D. Steinberg، تجزیه و تحلیل ارتعاش برای تجهیزات الکترونیکی، جان ویلی و پسران، 1991.
[62] D. Steinberg، تجزیه و تحلیل ارتعاش برای تجهیزات الکترونیکی، جان ویلی و پسران، 2000.
[63] E. Suhir، آیا سرنخ های خارجی سازگار می توانند قدرت دستگاه نصب شده روی سطح را کاهش دهند؟ 1988 مجموعه مقالات سی و هشتمین کنفرانس اجزای الکترونیک (38CH88-2600)، 5، 1988-1.
[64] E. Suhir، پاسخ دینامیکی غیرخطی یک برد مدار چاپی به بارهای ضربه ای اعمال شده به کانتور پشتیبانی آن، ASME Journal of Electronic Packaging 114(4) (1992)، 368-377.
[65] E. Suhir، پاسخ یک برد چاپی مدار انعطاف پذیر به بارهای شوک دوره ای اعمال شده به کانتور پشتیبانی آن، انجمن آمریکایی مهندسین مکانیک (مقاله) 59(2) (1992)، 1-7.
[66] A. Veprik، حفاظت از لرزش اجزای حیاتی تجهیزات الکترونیکی در شرایط محیطی سخت، مجله صدا و ارتعاش 259 (1) (2003)، 161-175.
[67] H. Wang، M. Zhao و Q. Guo، آزمایش‌های خستگی ارتعاشی اتصال لحیم کاری SMT، قابلیت اطمینان میکروالکترونیک 44 (7) (2004)، 1143-1156.
[68] Z. W. Xu، K. Chan و W. Liao، روشی تجربی برای طراحی میرایی ذرات، شوک و ارتعاش 11 (5-6) (2004)، 647-664.
[69] S. Yamada، یک رویکرد مکانیک شکست برای ترک خوردگی مفصل لحیم شده، معاملات IEEE بر روی اجزاء، هیبریدها و فناوری ساخت 12(1) (1989)، 99-104.
[70] W. Zhao و E. Elsayed، مدل‌سازی آزمایش‌های حیات تسریع‌شده بر اساس میانگین عمر باقی‌مانده، مجله بین‌المللی علوم سیستم‌ها 36(11) (1995)، 689-696.
[71] و. مجموعه مقالات کنفرانس بین المللی 2004 در تجارت الکترونیکی قابلیت اطمینان و مسئولیت محصول، 2004، 19-25.

منبع: www.habr.com