Analiz fyab nan ekipman elektwonik ki sibi chòk ak Vibration—Yon apèsi sou lekòl la

Jounal: Chòk ak Vibration 16 (2009) 45–59
Otè: Robin Alastair Amy, Guglielmo S. Aglietti (Imel: [imèl pwoteje]), ak Guy Richardson
Afilyasyon otè yo: Gwoup rechèch astronatik, University of Southampton, School of Engineering Sciences, Southampton, UK
Surrey Satellite Technology Limited, Guildford, Surrey, UK

Copyright 2009 Hindawi Publishing Corporation. Sa a se yon atik aksesib ki distribye anba Lisans Creative Commons Attribution, ki pèmèt itilizasyon, distribisyon ak repwodiksyon san restriksyon sou nenpòt mwayen, depi yo site travay orijinal la byen.

Anotasyon. Nan tan kap vini an, li espere ke tout ekipman elektwonik modèn pral gen fonksyonalite ogmante pandan y ap kenbe kapasite nan kenbe tèt ak chaj chòk ak Vibration. Pwosesis pou predi fyab difisil akòz repons konplèks ak karakteristik echèk nan ekipman elektwonik, kidonk metòd ki egziste kounye a se yon konpwomi ant presizyon kalkil ak pri.
Prediksyon serye ak rapid nan fyab nan ekipman elektwonik lè opere anba chay dinamik trè enpòtan pou endistri. Atik sa a montre pwoblèm nan predi fyab nan ekipman elektwonik ki ralanti rezilta yo. Li ta dwe tou pran an kont ke modèl la fyab anjeneral bati pran an kont yon pakèt konfigirasyon ekipman pou yon kantite konpozan menm jan an. Kat klas metòd prediksyon fyab (metòd referans, done tès, done eksperimantal ak modèl kòz fizik echèk - fizik echèk) yo konpare nan atik sa a yo chwazi posiblite pou yo sèvi ak youn oswa yon lòt metòd. Li te note ke pifò echèk nan ekipman elektwonik yo te koze pa chaj tèmik, men revizyon sa a konsantre sou echèk ki te koze pa chòk ak Vibration pandan operasyon an.

Nòt tradiktè a. Atik la se yon revizyon nan literati a sou sijè sa a. Malgre laj relativman fin vye granmoun li yo, li sèvi kòm yon entwodiksyon ekselan nan pwoblèm nan evalye fyab lè l sèvi avèk divès metòd.

1. Tèminoloji

BGA boul Grid etalaj.
DIP Doub nan liy processeur, pafwa li te ye tankou Doub nan liy pake.
FE Eleman fini.
PGA Pin Grid Array.
PCB Printed Circuit Board, pafwa ke yo rekonèt kòm yon PWB (Printed Wiring Board).
PLCC Plastik Plon Chip Carrier.
PTH Plake Through Hole, pafwa ke yo rekonèt kòm Pin Through Hole.
QFP Quad Flat Pack - ke yo rele tou zèl mouetan.
SMA fòm memwa alyaj.
SMT sifas mòn Teknoloji.

Remak otè orijinal yo: Nan atik sa a, tèm "konpozan" refere a yon aparèy elektwonik espesifik ki ka soude nan yon tablo sikwi enprime, tèm "pake" refere a nenpòt eleman nan yon sikwi entegre (tipikman nenpòt eleman SMT oswa DIP). Tèm "konpozan tache" la refere a nenpòt tablo sikwi enprime konbine oswa sistèm eleman, mete aksan sou ke konpozan tache yo gen pwòp mas yo ak rèd. (Anbalaj kristal ak enpak li sou fyab yo pa diskite nan atik la, kidonk nan sa ki vini annapre yo tèm "pake" yo ka pèrsu kòm yon "ka" nan yon kalite oswa yon lòt - approx. trad.)

2. Deklarasyon pwoblèm nan

Chòk ak charj Vibration enpoze sou yon PCB lakòz estrès sou substra PCB la, pakè eleman, tras eleman, ak jwenti soude. Estrès sa yo ki te koze pa yon konbinezon de moman koube nan tablo sikwi a ak inèsi an mas nan eleman an. Nan yon pi move senaryo, estrès sa yo ka lakòz youn nan mòd echèk sa yo: delaminasyon PCB, echèk jwenti soude, echèk plon, oswa echèk pake eleman. Si nenpòt nan mòd echèk sa yo rive, echèk konplè aparèy la pral gen plis chans swiv. Mòd echèk ki gen eksperyans pandan operasyon an depann sou kalite anbalaj, pwopriyete tablo sikwi enprime a, osi byen ke frekans ak anplitid moman koube ak fòs inèrsyèl. Pwogrè ralanti nan analiz fyab ekipman elektwonik se akòz konbinezon yo anpil nan faktè opinyon ak mòd echèk ki bezwen konsidere.

Rès seksyon sa a pral eseye eksplike difikilte pou konsidere diferan faktè opinyon ansanm.

Premye faktè konplike yo konsidere se pakèt kalite pake ki disponib nan elektwonik modèn, paske chak pake ka echwe pou diferan rezon. Konpozan lou yo gen plis sansib a chaj inèrsyèl, pandan y ap repons konpozan SMT yo plis depann sou koube tablo sikwi a. Kòm yon rezilta, akòz diferans debaz sa yo, kalite eleman sa yo gen anpil diferan kritè echèk ki baze sou mas oswa gwosè. Pwoblèm sa a vin pi grav pa aparisyon konstan nouvo eleman ki disponib sou mache a. Se poutèt sa, nenpòt metòd prediksyon fyab pwopoze dwe adapte yo ak nouvo eleman yo nan lòd yo gen nenpòt aplikasyon pratik nan lavni an. Se repons yon tablo sikwi enprime a Vibration detèmine pa rèd la ak mas nan eleman yo, ki enfliyanse repons lokal la nan tablo a sikwi enprime. Li konnen ke eleman ki pi lou oswa pi gwo chanje siyifikativman repons tablo a nan Vibration nan kote yo enstale. Pwopriyete mekanik PCB (modil Young ak epesè) ka afekte fyab nan fason ki difisil pou predi.

Yon PCB pi rèd ka diminye tan repons jeneral PCB a anba chaj, men an menm tan an, ka aktyèlman ogmante lokalman moman koube yo aplike nan eleman yo (Anplis de sa, nan yon pèspektiv echèk tèmik pwovoke, li se aktyèlman pi preferab presize yon plis. PCB konpatib, depi sa a diminye estrès tèmik yo enpoze sou anbalaj la - nòt otè a). Frekans ak anplitid moman koube lokal yo ak chaj inèrsyèl yo enpoze sou pil la tou enfliyanse mòd echèk ki gen plis chans. Segondè frekans chaj anplitid ki ba ka mennen nan echèk fatig nan estrikti a, ki ka kòz prensipal la nan echèk (fatig siklik ki ba / segondè, LCF refere a echèk domine pa deformation plastik (N_f <10 ^ 6), pandan y ap HCF vle di deformation elastik. echèk , anjeneral (N_f > 10 ^ 6 ) nan echèk [56] - nòt otè a) Aranjman final la nan eleman sou tablo sikwi enprime a pral detèmine kòz la nan echèk, ki ka rive akòz estrès nan yon eleman endividyèl ki te koze pa chaj inèrsyèl. oswa moman koube lokal yo. Finalman, li nesesè pran an kont enfliyans faktè imen ak karakteristik pwodiksyon, ki ogmante chans pou echèk ekipman yo.

Lè w ap konsidere yon kantite siyifikatif faktè opinyon ak entèraksyon konplèks yo, li vin klè poukisa yon metòd efikas pou predi fyab nan ekipman elektwonik poko te kreye. Youn nan revizyon literati yo rekòmande pa otè yo sou pwoblèm sa a prezante nan IEEE [26]. Sepandan, revizyon sa a konsantre sitou sou klasifikasyon jistis laj nan modèl fyab, tankou metòd la pou predi fyab nan literati referans, done eksperimantal, modèl òdinatè nan kondisyon echèk (Fizik-of-Failure Reliability (PoF)), epi li pa adrese echèk. an detay ase ki te koze pa chòk ak Vibration. Foucher et al [17] swiv yon plan ki sanble ak revizyon IEEE, ak anfaz enpòtan sou echèk tèmik. Brèf anvan analiz metòd PoF, espesyalman jan yo aplike nan chòk ak echèk Vibration, merite plis konsiderasyon yo. Yon revizyon ki sanble ak IEEE se nan pwosesis pou yo te konpile pa AIAA, men sijè ki abòde lan nan revizyon an se enkoni nan moman sa a.

3. Evolisyon metòd prediksyon fyab

Metòd prediksyon fyab ki pi bonè, devlope nan ane 1960 yo, kounye a dekri nan MIL-HDBK-217F [44] (Mil-Hdbk-217F se dènye ak dènye revizyon metòd la, ki te pibliye an 1995 - nòt otè a) Sèvi ak metòd sa a itilize yon baz done sou echèk ekipman elektwonik yo jwenn lavi sèvis mwayèn nan yon tablo sikwi enprime ki gen ladan sèten eleman. Metòd sa a konnen kòm yon metòd pou predi fyab nan referans ak literati normatif. Malgre ke Mil-Hdbk-217F ap vin de pli zan pli demode, metòd referans la toujou itilize jodi a. Limit yo ak erè metòd sa a te byen dokimante [42,50], ki mennen nan devlopman nan twa klas nan metòd altènatif: modèl òdinatè nan kondisyon echèk fizik (PoF), done eksperimantal, ak done tès jaden.

Metòd PoF predi fyab analyse san yo pa konte sou done yo kolekte deja. Tout metòd PoF gen de karakteristik komen nan metòd klasik ki dekri nan Steinberg [62]: premye, repons Vibration tablo sikwi enprime a nan yon estimilis Vibration espesifik, Lè sa a, kritè yo echèk nan eleman endividyèl apre yo fin ekspoze Vibration yo teste. Yon avansman enpòtan nan metòd PoF se itilizasyon pwopriyete tablo distribiye (mwayèn) pou byen vit jenere yon modèl matematik yon tablo sikwi enprime [54], ki te siyifikativman redwi konpleksite a ak tan pase pou kalkile avèk presizyon repons vibrasyon yon enprime. tablo sikwi (gade Seksyon 8.1.3). Dènye devlopman nan teknik PoF te amelyore prediksyon echèk pou konpozan soude sifas mòn teknoloji (SMT); sepandan, eksepsyon metòd Barkers [59], nouvo metòd sa yo aplikab sèlman nan konbinezon trè espesifik nan eleman ak tablo sikwi enprime. Gen anpil metòd ki disponib pou konpozan gwo tankou transformateur oswa kondansateur gwo.
Metòd done eksperimantal amelyore kalite ak kapasite modèl yo itilize nan metòd prediksyon fyab ki baze sou literati referans. Premye metòd ki baze sou done eksperimantal pou predi fyab ekipman elektwonik yo te dekri nan yon papye 1999 lè l sèvi avèk metòd HIRAP (Honeywell In-service Reliability Assessment Program), ki te kreye nan Honeywell, Inc. [20]. Metòd la nan done eksperimantal gen yon kantite avantaj sou metòd pou predi fyab lè l sèvi avèk referans ak literati normatif. Dènyèman, anpil metòd menm jan an te parèt (REMM ak TRACS [17], tou FIDES [16]). Metòd la nan done eksperimantal, osi byen ke metòd la nan prediksyon fyab lè l sèvi avèk referans ak literati normatif, pa pèmèt nou pran an kont Layout nan tablo a ak anviwònman an opere nan evalyasyon fyab. Defisyans sa a ka korije lè w itilize done echèk ki soti nan tablo ki sanble nan konsepsyon, oswa nan tablo ki te ekspoze a kondisyon fonksyònman menm jan an.

Metòd done eksperimantal depann de disponiblite yon baz done vaste ki gen done aksidan sou tan. Yo dwe idantifye chak kalite echèk nan baz done sa a epi detèmine kòz rasin li yo. Metòd evalyasyon fyab sa a apwopriye pou konpayi ki pwodui menm kalite ekipman nan gwo kantite ase pou yo ka trete yon kantite siyifikatif echèk pou evalye fyab.

Metòd pou teste konpozan elektwonik pou fyab yo te itilize depi mitan ane 1970 yo epi yo anjeneral divize an tès akselere ak tès ki pa akselere. Apwòch debaz la se fè tès pyès ki nan konpitè ki kreye anviwònman fonksyònman espere kòm reyalistik ke posib. Tès yo fèt jiskaske yon echèk rive, sa ki pèmèt MTBF (Mean Time Between Failures) yo prevwa. Si yo estime MTBF a trè long, Lè sa a, dire tès la ka redwi pa tès akselere, ki reyalize lè yo ogmante faktè anviwònman opere yo ak lè l sèvi avèk yon fòmil li te ye pou gen rapò to echèk nan tès akselere a to echèk espere nan operasyon. Tès sa a enpòtan anpil pou konpozan ki gen gwo risk pou yo echèk paske li bay chèchè a pi wo nivo done konfyans, sepandan, li ta enposib pou sèvi ak li pou optimize konsepsyon tablo akòz tan iterasyon long etid la.

Yon revizyon rapid nan travay ki te pibliye nan ane 1990 yo sijere ke sa a se te yon peryòd kote done eksperimantal, done tès, ak metòd PoF konpetisyon youn ak lòt pou ranplase metòd demode pou predi fyab nan liv referans. Sepandan, chak metòd gen pwòp avantaj ak dezavantaj li yo, epi lè yo itilize kòrèkteman, pwodui rezilta ki gen anpil valè. Kòm yon konsekans, IEEE dènyèman te pibliye yon estanda [26] ki bay lis tout metòd prediksyon fyab yo itilize jodi a. Objektif IEEE a se te prepare yon gid ki ta bay enjenyè a enfòmasyon sou tout metòd ki disponib ak avantaj ak dezavantaj nannan nan chak metòd. Malgre ke apwòch IEEE a toujou nan kòmansman yon evolisyon ki long, li sanble gen pwòp baz byenfonde li yo, kòm AIAA (Enstiti Ameriken pou Aeronautics ak Astronatik) swiv li ak yon gid ki rele S-102, ki sanble ak IEEE la men. tou pran an kont kalite relatif done ki soti nan chak metòd [27]. Gid sa yo fèt sèlman pou rasanble metòd ki sikile atravè literati mond lan pibliye sou sijè sa yo.

4. Echèk ki te koze pa Vibration

Anpil nan rechèch ki sot pase yo te konsantre prensipalman sou vibrasyon o aza kòm yon chaj PCB, men etid sa a espesyalman gade echèk ki gen rapò ak enpak. Metòd sa yo pa pral diskite konplètman isit la paske yo tonbe anba klasifikasyon metòd PoF epi yo diskite nan seksyon 8.1 ak 8.2 nan atik sa a. Heen et al [24] te kreye yon tablo tès pou teste entegrite nan jwenti soude BGA lè yo sibi chòk. Lau et al [36] te dekri fyab nan konpozan PLCC, PQFP ak QFP anba enpak nan avyon ak andeyò avyon. Pitarresi et al.[53,55] te gade echèk nan plak mèr òdinatè akòz chaj chòk epi yo te bay yon bon revizyon nan literati ki dekri ekipman elektwonik anba chaj chòk. Steinberg [62] bay yon chapit antye sou konsepsyon ak analiz ekipman elektwonik ki afekte yo, ki kouvri tou de fason pou predi anviwònman chòk la ak fason pou asire pèfòmans eleman elektwonik yo. Sukhir [64,65] te dekri erè nan kalkil lineyè repons yon tablo sikwi enprime a yon chaj enpak aplike nan Fastener tablo. Kidonk, referans ak metòd done eksperimantal yo ka konsidere echèk ekipman ki gen rapò ak enpak, men metòd sa yo dekri echèk "enpak" implicite.

5. Metòd referans

Nan tout metòd ki disponib ki dekri nan manyèl yo, nou pral limite tèt nou a sèlman de ki konsidere echèk vibrasyon: Mil-Hdbk-217 ak CNET [9]. Mil-Hdbk-217 aksepte kòm yon estanda pa pifò manifaktirè yo. Tankou tout metòd manyèl ak referans, yo baze sou apwòch anpirik ki vize pou predi fyab eleman nan done eksperimantal oswa laboratwa. Metòd ki dekri nan literati referans yo relativman senp pou aplike, paske yo pa mande pou modèl matematik konplèks epi sèvi ak sèlman kalite pati, kantite pati, kondisyon fonksyònman tablo a ak lòt paramèt ki fasil pou jwenn. Done yo antre Lè sa a, antre nan modèl la pou kalkile tan ki genyen ant echèk, MTBF. Malgre avantaj li yo, Mil-Hdbk-217 ap vin pi piti ak mwens popilè [12, 17,42,50,51]. Ann konsidere yon lis enkonplè nan restriksyon sou aplikasyon li yo.

1. Done yo de pli zan pli demode, yo te dènye mete ajou an 1995 epi yo pa gen rapò ak nouvo eleman yo, pa gen okenn chans pou yo revize modèl la kòm Komisyon Konsèy Amelyorasyon Estanda Defans lan deside kite metòd la "mouri yon lanmò natirèl" [ 26].
2. Metòd la pa bay enfòmasyon sou mòd echèk la, kidonk layout PCB la pa ka amelyore oswa optimize.
3. Modèl yo asime ke echèk se konsepsyon endepandan, inyore layout nan eleman sou PCB a, sepandan, se layout eleman li te ye gen yon gwo enpak sou pwobabilite pou echèk. [50].
4. Done anpirik yo kolekte gen anpil erè, done yo itilize nan eleman premye jenerasyon ak yon to echèk anòmalman wo akòz dosye inègza nan tan opere, reparasyon, elatriye, ki diminye fyab nan rezilta yo prediksyon fyab [51].

Tout enpèfeksyon sa yo endike ke yo ta dwe evite itilize nan metòd referans, sepandan, nan limit yo nan admisibilite nan metòd sa yo, yon kantite kondisyon nan spesifikasyon teknik la dwe aplike. Se poutèt sa, metòd referans yo ta dwe itilize sèlman lè sa apwopriye, i.e. nan premye etap yo nan konsepsyon [46]. Malerezman, menm itilizasyon sa a ta dwe apwoche ak kèk prekosyon, paske kalite metòd sa yo pa te revize depi 1995. Se poutèt sa, metòd referans yo se natirèlman pòv prediktè nan fyab mekanik epi yo ta dwe itilize ak prekosyon.

6. Metòd done tès yo

Metòd done tès yo se metòd prediksyon fyab ki pi senp ki disponib. Yon pwototip nan konsepsyon tablo sikwi enprime yo pwopoze a sibi vibrasyon anviwònman an repwodwi sou yon ban laboratwa. Apre sa, paramèt destriksyon yo (MTTF, spectre chòk) yo analize, Lè sa a, sa a yo itilize yo kalkile endikatè fyab [26]. Metòd done tès yo ta dwe itilize an konsiderasyon avantaj ak dezavantaj li yo.
Avantaj prensipal la nan metòd done tès yo se gwo presizyon ak fyab nan rezilta yo, kidonk pou ekipman ki gen yon gwo risk pou yo echèk, etap final la nan pwosesis konsepsyon an ta dwe toujou gen ladan tès kalifikasyon Vibration. Dezavantaj la se tan ki long ki nesesè pou fabrike, enstale ak chaje moso tès la, sa ki fè metòd la pa apwopriye pou amelyorasyon konsepsyon ekipman ak yon gwo pwobabilite pou echèk. Pou yon pwosesis konsepsyon pwodwi iteratif, yo ta dwe konsidere yon metòd pi rapid. Tan ekspoze chaj ka redwi pa tès akselere si modèl serye ki disponib pou kalkil ki vin apre nan lavi sèvis aktyèl [70,71]. Sepandan, metòd tès akselere yo pi apwopriye pou modèl echèk tèmik pase echèk Vibration. Sa a se paske li pran mwens tan pou teste efè chaj tèmik sou ekipman pase pou teste efè chaj Vibration. Efè Vibration ka parèt nan pwodwi a sèlman apre yon bon bout tan.

Kòm yon konsekans, metòd tès yo jeneralman yo pa itilize pou echèk Vibration sof si gen sikonstans atenuan, tankou vòltaj ki ba ki lakòz tan trè long nan echèk. Egzanp metòd verifikasyon done yo ka wè nan travay Hart [23], Hin et al. [24], Li [37], Lau et al. [36], Shetty et al [57], Liguore and Followell [40], Estes et al. [15], Wang et al. [67], Jih ak Jung [30]. Yon bon apèsi jeneral sou metòd la bay nan IEEE [26].

7. Metòd done eksperimantal

Metòd done eksperimantal la baze sou done echèk ki soti nan tablo sikwi enprime menm jan an ki te teste anba kondisyon opere espesifik. Metòd la kòrèk sèlman pou ankadreman sikwi enprime ki pral fè eksperyans chaj menm jan an. Metòd done eksperimantal la gen de aspè prensipal: konstwi yon baz done nan echèk nan eleman elektwonik ak aplike metòd la ki baze sou konsepsyon yo pwopoze a. Pou konstwi yon baz done apwopriye, dwe genyen done echèk ki enpòtan ki te kolekte nan desen ki sanble; sa vle di ke done sou echèk nan ekipman menm jan an dwe egziste. Ekipman defo tou dwe analize ak estatistik kolekte byen, li pa ase pou deklare ke yon konsepsyon PCB bay echwe apre yon sèten kantite èdtan, yo dwe detèmine kote a, mòd echèk ak kòz echèk la. Sòf si tout done echèk anvan yo te byen analize, yo pral mande yon peryòd tan nan koleksyon done anvan yo ka itilize metòd la done eksperimantal.

Yon solisyon posib pou limitasyon sa a se aplike Tès Sik Viv akselere (HALT) nan bi pou yo bati yon baz done pousantaj echèk byen vit, byenke repwodui avèk presizyon paramèt anviwònman an se yon defi men vital [27]. Ou ka li yon deskripsyon dezyèm etap la nan aplikasyon metòd eksperimantal done yo nan [27], ki montre kijan pou predi MTBF pou yon konsepsyon pwopoze a si konsepsyon anba tès la jwenn nan modifye yon tablo ki deja egziste pou ki done detaye echèk deja egziste. . Lòt revizyon sou metòd done eksperimantal yo dekri pa divès otè nan [11,17,20,26].

8. Simulation òdinatè nan kondisyon echèk (PoF)

Teknik modèl òdinatè pou kondisyon echèk, yo rele tou modèl estrès ak domaj oswa modèl PoF, yo aplike nan yon pwosesis prediksyon fyab de etap. Premye etap la gen ladan rechèch pou repons tablo sikwi enprime a nan yon chaj dinamik enpoze sou li; nan dezyèm etap la, repons modèl la kalkile pou asire yon endikatè fyab bay yo. Pifò nan literati a souvan konsakre nan tou de metòd la prediksyon repons ak pwosesis la nan jwenn kritè echèk. De metòd sa yo pi byen konprann lè yo dekri poukont yo, kidonk revizyon sa a pral konsidere de etap sa yo separeman.

Ant etap yo nan predi repons lan ak rechèch pou kritè echèk, seri a done ki te kreye nan premye etap la epi yo itilize nan dezyèm lan transfere nan modèl la. Varyab repons lan te evolye depi lè l sèvi avèk akselerasyon opinyon sou chasi a [15,36,37,67], atravè akselerasyon aktyèl la ki gen eksperyans nan eleman nan pou kont pou repons yo vibrasyon diferan nan diferan layout PCB [40], epi finalman nan konsidere. levasyon lokal [62] oswa moman koube lokal [59] ki gen eksperyans pa PCB lokal la nan eleman an.

Li te note ke echèk se yon fonksyon nan aranjman an nan eleman sou yon tablo sikwi enprime [21,38], kidonk modèl ki enkòpore repons vibrasyon lokal yo gen plis chans yo dwe egzat. Chwa a nan ki paramèt (akselerasyon lokal, defleksyon lokal oswa moman koube) se faktè a detèmine pou echèk depann sou ka espesifik la.
Si yo itilize konpozan SMT, koub oswa moman koube yo ka faktè ki pi enpòtan pou echèk; pou konpozan lou, akselerasyon lokal yo anjeneral itilize kòm kritè echèk. Malerezman, pa gen okenn rechèch ki fèt pou montre ki kalite kritè ki pi apwopriye nan yon seri done antre yo bay yo.

Li enpòtan pou konsidere konvnab nenpòt metòd PoF yo itilize, paske li pa pratik pou itilize nenpòt metòd PoF, analyse oswa FE, ki pa sipòte pa done tès laboratwa. Anplis de sa, li enpòtan pou itilize nenpòt modèl sèlman nan sijè ki abòde lan aplikab li yo, ki malerezman limite aplikasyon pou pifò modèl PoF aktyèl yo itilize nan kondisyon trè espesifik ak limite. Bon egzanp diskisyon sou metòd PoF yo dekri pa divès otè [17,19,26,49].

8.1. Prediksyon repons

Prediksyon repons enplike nan itilize jeyometri ak pwopriyete materyèl yon estrikti pou kalkile varyab repons ki nesesè yo. Etap sa a espere pran sèlman repons jeneral PCB ki kache a epi li pa repons eleman endividyèl yo. Gen twa kalite prensipal metòd prediksyon repons: analyse, modèl FE detaye ak modèl FE senplifye, ki dekri anba a. Metòd sa yo konsantre sou enkòpore rèd ak efè mas nan eleman te ajoute, sepandan li enpòtan pou pa pèdi je sou enpòtans ki genyen nan modle avèk presizyon rèd wotasyon nan kwen PCB la paske sa a se byen ki gen rapò ak presizyon modèl (sa a se diskite nan Seksyon 8.1.4). Fig. 1. Egzanp yon modèl detaye yon tablo sikwi enprime [53].

8.1.1. Prediksyon repons analyse

Steinberg [62] bay sèlman metòd analyse pou kalkile repons vibrasyon yon tablo sikwi enprime. Steinberg deklare ke anplitid osilasyon nan sonorite yon inite elektwonik egal a de fwa rasin kare frekans sonorite a; deklarasyon sa a baze sou done ki pa disponib epi yo pa ka verifye. Sa a pèmèt defleksyon an dinamik nan sonorite yo dwe analyse kalkile, ki ka Lè sa a, itilize yo kalkile swa chaj la dinamik ki soti nan yon eleman lou oswa koub la nan tablo sikwi enprime a. Metòd sa a pa pwodui dirèkteman repons PCB lokal yo epi li se sèlman konpatib ak kritè echèk ki baze sou devyasyon ki dekri pa Steinberg.

Validite sipozisyon distribisyon fonksyon transfè ki baze sou mezi anplitid se dout paske Pitarresi et al [53] te mezire yon diminisyon kritik 2% pou yon plak mèr òdinatè, pandan w ap itilize sipozisyon Steinberg a ta bay 3,5% (ki baze sou frekans natirèl la 54). Hz), ki ta mennen nan yon gwo souzèstimasyon nan repons tablo an nan Vibration.

8.1.2. Modèl FE detaye

Gen kèk otè demontre itilizasyon modèl FE detaye pou kalkile repons vibrasyon yon tablo sikwi enprime [30,37,53, 57,58] (Figi 1-3 montre egzanp ak yon nivo plis detay), sepandan itilizasyon sa yo. metòd pa rekòmande pou yon pwodwi komèsyal (sòf si sèlman prediksyon egzat nan repons lokal la pa absoliman nesesè) depi tan ki nesesè yo bati ak rezoud yon modèl sa a twòp. Modèl senplifye pwodwi done ki gen presizyon apwopriye pi vit ak pi ba pri. Tan ki nesesè pou konstwi ak rezoud yon modèl FE detaye ka redwi lè w itilize konstan prentan JEDEC 4 ki te pibliye nan [33-35], konstan prentan sa yo ka itilize nan plas modèl FE detaye chak fil. Anplis de sa, metòd substructure (pafwa ke yo rekonèt kòm metòd superelement) ka aplike pou redwi tan kalkil ki nesesè pou rezoud modèl detaye. Li ta dwe remake ke modèl FE detaye souvan flou liy ki genyen ant prediksyon repons ak kritè echèk, kidonk travay la referans isit la ka tou tonbe anba lis la nan travay ki gen kritè echèk.

8.1.3. Modèl FE distribye

Modèl FE senplifye diminye kreyasyon modèl ak tan solisyon. Mas la eleman ajoute ak rèd li yo ka reprezante pa tou senpleman similye yon PCB vid ak ogmante mas ak rèd, kote efè yo nan mas ak rèd yo enkòpore pa lokalman ogmante modil Young PCB a.

Fig. 2. Egzanp yon modèl detaye yon eleman QFP ki itilize simetri pou senplifye pwosesis modèl la epi redwi tan solisyon [36]. Fig. 3. Egzanp yon modèl FE detaye J-plon [6].

Faktè amelyorasyon rèd la ka kalkile pa fizikman koupe manm ki tache a epi aplike metòd tès koube [52]. Pitarresi et al. [52,54] te egzamine efè senplifikasyon te ajoute mas ak rèd eleman ki tache ak yon tablo sikwi enprime.

Premye papye a egzamine yon sèl ka yon modèl FE senplifye nan yon tablo sikwi enprime, verifye kont done eksperimantal. Zòn prensipal la nan enterè nan papye sa a se detèminasyon an nan pwopriyete distribye, ak opozisyon an ke gwo presizyon nan rèd torsional nesesè pou yon modèl egzat.

Dezyèm atik la gade senk diferan PCB ranpli, chak modèl ak plizyè nivo diferan nan senplifikasyon nan konpozisyon li yo. Modèl sa yo konpare ak done eksperimantal. Papye sa a fini ak kèk obsèvasyon edikatif nan korelasyon ki genyen ant rapò mas-rèd ak presizyon modèl. Tou de nan papye sa yo itilize sèlman frekans natirèl ak MECs (kritè asirans modal) pou detèmine korelasyon ki genyen ant de modèl yo. Malerezman, erè a nan frekans natirèl la pa ka bay okenn enfòmasyon sou erè a nan akselerasyon lokal oswa moman koube, ak MKO ka sèlman bay korelasyon an jeneral ant de mòd natirèl, men yo pa ka itilize yo kalkile erè nan pousantaj nan akselerasyon oswa koube. Sèvi ak yon konbinezon analiz nimerik ak simulation òdinatè, Cifuentes [10] fè kat obsèvasyon sa yo.

1. Mòd simulation dwe genyen omwen 90% mas vibre pou analiz egzat.
2. Nan ka kote devyasyon tablo a konparab ak epesè li yo, analiz ki pa lineyè ka pi apwopriye pase analiz lineyè.
3. Ti erè nan plasman eleman yo ka lakòz gwo erè nan mezi repons yo.
4. Presizyon mezi repons yo pi sansib a erè nan mas pase rèd.

8.1.4. Kondisyon fwontyè yo

Koyefisyan rèd wotasyon PCB kwen an gen yon enpak siyifikatif sou presizyon repons kalkile a [59], epi tou depann de konfigirasyon espesifik la se pi gwo enpòtans pase mas eleman ak rèd la te ajoute. Modèl rèd wotasyon kwen an kòm zewo (esansyèlman jis yon kondisyon sipòte) anjeneral pwodui rezilta konsèvatif, pandan y ap modèl kòm byen sere sere anjeneral souzèstime rezilta yo, depi menm mekanis ki pi rèd PCB blocage pa ka asire yon kondisyon kwen konplètman sere. Barker ak Chen [5] valide teyori analitik la ak rezilta eksperimantal yo montre kouman frigidité wotasyon kwen afekte frekans natirèl yon PCB. Konklizyon prensipal la nan travay sa a se gwo korelasyon ant rèd wotasyon kwen ak frekans natirèl, ki konsistan avèk teyori. Sa vle di tou ke gwo erè nan modèl la nan rèd wotasyon kwen ap mennen nan gwo erè nan prediksyon repons. Malgre ke travay sa a te konsidere nan yon ka patikilye, li aplikab a modèl tout kalite mekanis kondisyon fwontyè. Sèvi ak done eksperimantal ki soti nan Lim et al. [41] bay yon egzanp sou ki jan rèd wotasyon kwen an ka kalkile pou itilize FE nan yon modèl PCB; sa a reyalize lè l sèvi avèk yon metòd adapte nan Barker ak Chen [5]. Travay sa a montre tou kijan pou detèmine kote pi bon nenpòt pwen nan yon estrikti pou maksimize frekans natirèl yo. Travay ki espesyalman konsidere efè a nan modifye kondisyon fwontyè diminye repons Vibration egziste tou pa Guo ak Zhao [21]; Aglietti [2]; Aglietti ak Schwingshackl [3], Lim et al. [41].

8.1.5. Prediksyon enpak chòk ak vibrasyon

Pitarresi et al. [53-55] sèvi ak yon modèl FE detaye nan yon PCB pou predi repons chòk ak vibrasyon nan yon tablo ak konpozan reprezante kòm blòk 3D. Modèl sa yo te itilize rapò amortissement konstan detèmine eksperimantal pou amelyore prediksyon repons nan sonorite. Spectre repons enpak (SRS) ak metòd tan-bale yo te konpare pou prediksyon repons enpak, ak tou de metòd yo se yon komès-off ant presizyon ak tan solisyon.

8.2. Kritè rejè

Kritè echèk yo pran yon mezi nan repons PCB a epi sèvi ak li pou derive yon metrik echèk, kote metrik echèk la ka vle di tan ant echèk (MTBF), sik nan echèk, pwobabilite pou operasyon san echèk, oswa nenpòt lòt metrik fyab (gade IEEE [26]; Jensen[28] 47]; O'Connor [XNUMX] pou yon diskisyon sou mezi echèk). Anpil apwòch diferan pou jenere done sa yo ka fasilman divize an metòd analyse ak anpirik. Metòd anpirik jenere done kritè echèk pa chaje echantiyon tès konpozan yo nan chaj dinamik ki nesesè yo. Malerezman, akòz pakèt done opinyon (kalite eleman, epesè PCB ak chaj) ki posib nan pratik, done yo pibliye pa gen anpil chans yo dwe dirèkteman aplikab depi done yo valab sèlman nan ka trè espesyal. Metòd analyse pa soufri de dezavantaj sa yo epi yo gen anpil aplikasyon pi laj.

8.2.1. Kritè echèk anpirik

Jan sa di pi bonè, yon limit nan pifò modèl anpirik se ke yo aplikab sèlman nan konfigirasyon ki enplike menm epesè PCB, kalite eleman menm jan an, ak chaj opinyon, ki se fasil. Sepandan, literati ki disponib yo itil pou rezon sa yo: li bay bon egzanp sou fè tès echèk, mete aksan sou diferan opsyon pou mezi echèk, epi li bay bonjan enfòmasyon konsènan mekanik echèk yo. Li [37] te kreye yon modèl anpirik pou predi fyab pakè 272-PIN BGA ak 160-PIN QFP. Fatig domaj nan kondiktè yo ak nan kò pake a envestige, ak rezilta eksperimantal yo an bon akò ak analiz domaj ki baze sou estrès kalkile lè l sèvi avèk yon modèl detaye FE (gade tou Li ak Poglitsch [38,39]). Pwosesis la pwodui domaj kimilatif pou yon nivo akselerasyon Vibration nan siyal D 'Vibration la.
Lau et al [36] te evalye fyab konpozan espesifik anba chaj chòk ak vibrasyon lè l sèvi avèk estatistik Weibull. Liguore ak Followell [40] te egzamine echèk nan eleman LLCC ak J-plon lè yo te varye akselerasyon lokal la atravè sik sèvis yo. Akselerasyon lokal yo itilize kòm opoze ak akselerasyon opinyon chasi, epi yo te envestige efè tanperati sou rezilta tès yo. Atik la tou fè referans a rechèch sou efè a nan epesè PCB sou fyab eleman.

Guo ak Zhao [21] konpare fyab konpozan lè yo itilize koub torsional lokal kòm yon chaj, kontrèman ak etid anvan yo ki te itilize akselerasyon. Se domaj fatig simulation, Lè sa a, modèl FE a konpare ak rezilta eksperimantal. Atik la tou diskite optimize Layout eleman yo amelyore fyab.

Kam ak Lee [22] prezante yon metòd done tès pou pwoblèm nan detèmine estrès plon soude anba siklik torsional loading. Estes et al [15] konsidere kòm pwoblèm nan echèk nan eleman gullwing (GOST IEC 61188-5-5-2013) ak aplike akselerasyon opinyon ak chaj tèmik. Konpozan yo etidye yo se kalite pake chip CQFP 352, 208, 196, 84 ak 28, osi byen ke FP 42 ak 10. Se atik la konsakre nan echèk nan eleman elektwonik akòz fluctuations nan òbit la nan yon satelit Latè jeostasyonèr, tan an. ant echèk yo bay an tèm de ane nan vòl sou òbit jeostasyonè oswa ki ba Latè. Li te note ke echèk nan fil gullwing gen plis chans nan kote ki an kontak ak kò a pake pase nan jwenti a soude.

Jih ak Jung [30] konsidere echèk ekipman ki te koze pa nannan domaj fabrikasyon nan jwenti a soude. Sa a se fè pa kreye yon modèl FE trè detaye nan PCB a epi jwenn dansite nan espèk pouvwa (PSD) pou diferan longè krak fabrikasyon. Ligyore, Followell [40] ak Shetty, Reinikainen [58] sijere ke metòd anpirik pwodui done echèk ki pi egzak ak itil pou konfigirasyon espesifik eleman konekte. Kalite metòd sa yo yo itilize si sèten done opinyon (epesè tablo, kalite eleman, ranje koub) ka kenbe konstan nan tout konsepsyon an, oswa si itilizatè a kapab peye fè tès reyèl nan kalite sa a.

8.2.2. Kritè echèk analyse

Modèl SMT nan jwenti kwen

Divès chèchè ki gade echèk SMT kwen pin sijere ke sa a se kòz ki pi komen nan echèk. Papye Sidharth ak Barker [59] konplete yon seri papye pi bonè lè yo prezante yon modèl pou detèmine souch nan pwent kwen SMT ak konpozan plon bouk. Modèl yo pwopoze a gen yon erè ki mwens pase 7% konpare ak modèl FE detaye pou sis senaryo ki pi move. Modèl la baze sou yon fòmil ki te pibliye deja pa Barker ak Sidharth [4], kote yo te modelize defleksyon an nan yon pati tache ki sibi yon moman koube. Papye Sukhir [63] analize egzamine estrès yo espere nan tèminal pake akòz moman koube yo aplike lokalman. Barker ak Sidharth [4] bati sou travay Sukhir [63], Barker et al [4], ki konsidere enfliyans rèd wotasyon dirijan. Finalman, Barker et al [7] te itilize modèl FE detaye pou etidye efè varyasyon dimansyon nan plon sou lavi fatig plon.

Li apwopriye pou mansyone isit la travay sou konstan JEDEC plon prentan, ki te senplifye anpil kreyasyon modèl konpozan plon [33-35]. Konstan prentan yo ka itilize olye pou yo yon modèl detaye nan koneksyon plon; tan ki nesesè yo bati ak rezoud modèl la FE yo pral redwi nan modèl la. Itilizasyon konstan sa yo nan modèl eleman FE a pral anpeche kalkil dirèk nan estrès plon lokal yo. Olye de sa, yo pral bay souch an jeneral plon, ki ta dwe Lè sa a, gen rapò ak swa estrès plon lokal oswa kritè echèk plon ki baze sou sik lavi a nan pwodwi a.

Done fatig materyèl

Pifò done sou echèk nan materyèl yo itilize pou soude ak konpozan se sitou ki gen rapò ak echèk tèmik, ak relativman ti done ki egziste ki gen rapò ak echèk fatig. Sandor [56] bay yon gwo referans nan zòn sa a, ki bay done sou mekanik fatig ak echèk alyaj soude. Steinberg [62] konsidere echèk echantiyon soude yo. Done fatig pou soude estanda ak fil yo disponib nan papye Yamada a [69].

Fig. 4. Pozisyon abityèl echèk ki soti nan manyèl la pou konpozan QFP se tou pre kò pakè a.

Modèl echèk ki asosye ak soude debonding se defi akòz pwopriyete yo dwòl nan materyèl sa a. Solisyon an nan kesyon sa a depann sou eleman ki bezwen teste. Li konnen ke pou pakè QFP sa a anjeneral pa pran an kont, epi yo evalye fyab lè l sèvi avèk literati referans. Men, si yo kalkile soude nan gwo konpozan BGA ak PGA, Lè sa a, koneksyon plon, akòz pwopriyete etranj yo, ka afekte echèk nan pwodwi a. Kidonk, pou pakè QFP, pwopriyete fatig plon yo se enfòmasyon ki pi itil. Pou BGA, enfòmasyon sou rezistans nan jwenti soude ki sibi deformation plastik enstantane pi itil [14]. Pou pi gwo konpozan, Steinberg [62] bay done vòltaj rale soude jwenti.

Modèl Echèk Konpozan Lou

Sèl modèl echèk ki egziste pou konpozan lou yo prezante nan yon papye pa Steinberg [62], ki egzamine fòs rupture eleman yo epi ki bay yon egzanp sou fason pou kalkile estrès maksimòm akseptab ki ka aplike nan yon koneksyon plon.

8.3. Konklizyon sou aplikasyon modèl PoF

Konklizyon sa yo te fè nan literati konsènan metòd PoF.

Repons lokal yo enpòtan anpil pou predi echèk eleman yo. Jan yo note sa nan Li, Poglitsch [38], eleman ki nan bor yo nan yon PCB yo mwens sansib a echèk pase sa yo ki sitiye nan sant PCB la akòz diferans lokal nan koube. Kontinwe, eleman nan diferan kote sou PCB a pral gen diferan pwobabilite pou echèk.

Koube tablo lokal yo konsidere kòm yon kritè echèk ki pi enpòtan pase akselerasyon pou konpozan SMT. Travay resan [38,57,62,67] endike ke koub tablo se kritè prensipal echèk la.

Diferan kalite pakè, tou de nan kantite broch ak kalite yo itilize, yo natirèlman pi serye pase lòt, kèlkeswa anviwònman lokal espesifik la [15,36,38].
Tanperati ka afekte fyab nan eleman yo. Liguore ak Followell [40] di ke lavi fatig pi wo nan seri tanperati a soti nan 0 ◦C rive 65 ◦C, ak yon diminisyon aparan nan tanperati ki anba a -30 ◦C ak pi wo a 95 ◦C. Pou konpozan QFP, kote fil la tache ak pake a (gade Fig. 4) konsidere kòm kote defo prensipal la olye ke jwenti a soude [15,22,38].

Epesè tablo a gen yon enpak definitif sou lavi fatig nan eleman SMT, kòm lavi fatig BGA yo te montre diminye pa apeprè 30-50 fwa si epesè tablo a ogmante soti nan 0,85mm a 1,6mm (pandan y ap kenbe konstan koub jeneral) [13] . Fleksibilite (konfòmite) nan konpozan konpozan siyifikativman afekte fyab nan eleman plon periferik [63], sepandan, sa a se yon relasyon ki pa lineyè, ak kondwi entèmedyè koneksyon yo se pi piti serye.

8.4. Metòd lojisyèl

Sant pou jeni sik lavi avanse (CALCE) nan University of Maryland bay lojisyèl pou kalkile vibrasyon ak repons chòk tablo sikwi enprime yo. Lojisyèl la (ki rele CALCE PWA) gen yon koòdone itilizatè ki senplifye pwosesis la nan kouri modèl la FE epi otomatikman antre kalkil repons lan nan modèl la Vibration. Pa gen okenn sipozisyon yo itilize pou kreye modèl repons FE a, e kritè echèk yo itilize yo pran nan Steinberg [61] (byenke metòd Barkers [48] tou espere aplike). Pou bay rekòmandasyon jeneral pou amelyore fyab ekipman, lojisyèl ki dekri a fè byen, espesyalman depi li an menm tan pran an kont estrès tèmik pwovoke epi li mande pou minimòm konesans espesyalize, men presizyon nan kritè echèk nan modèl yo pa te verifye eksperimantal.

9. Metòd pou ogmante fyab ekipman yo

Seksyon sa a pral diskite sou modifikasyon apre pwojè ki amelyore fyab nan ekipman elektwonik. Yo tonbe nan de kategori: sa yo ki chanje kondisyon yo fwontyè nan PCB a, ak sa yo ki ogmante tranpaj.

Objektif prensipal modifikasyon kondisyon fwontyè a se diminye defleksyon dinamik tablo sikwi enprime a, sa ka reyalize nan zo kòt rèd, sipò adisyonèl oswa diminye Vibration mwayen D '. Radisman yo ka itil lè yo ogmante frekans natirèl yo, kidonk diminye defleksyon dinamik [62], menm bagay la tou aplike pou ajoute sipò adisyonèl [3], byenke kote sipò yo ka optimize tou, jan yo montre nan travay JH Ong ak Lim [40]. XNUMX]. Malerezman, zo kòt ak sipò anjeneral mande pou yon redesign nan Layout la, kidonk teknik sa yo pi byen konsidere byen bonè nan sik la konsepsyon. Anplis de sa, yo ta dwe pran prekosyon pou asire ke modifikasyon pa chanje frekans natirèl yo matche ak frekans natirèl yo nan estrikti sipò a, paske sa a ta ka kontreproduktiv.

Ajoute izolasyon amelyore fyab pwodwi pa diminye enpak anviwònman dinamik transfere nan ekipman an epi yo ka reyalize swa pasif oswa aktivman.
Metòd pasif yo anjeneral senp epi pi bon mache pou aplike, tankou itilizasyon izolasyon kab [66] oswa itilizasyon pwopriyete pseudoelastic nan alyaj memwa fòm (SMA) [32]. Sepandan, li konnen ke izolatè mal fèt ka aktyèlman ogmante repons lan.
Metòd aktif bay pi bon tranpaj sou yon ranje frekans pi laj, anjeneral nan depans lan nan senplisite ak mas, kidonk yo anjeneral gen entansyon amelyore presizyon nan enstriman presizyon trè sansib olye ke yo anpeche domaj. Izolasyon aktif Vibration gen ladan elektwomayetik [60] ak metòd piezoelectric [18,43]. Kontrèman ak metòd modifikasyon kondisyon fwontyè yo, modifikasyon tranpaj gen pou objaktif pou diminye repons sonan nan pik ekipman elektwonik, pandan y ap aktyèl frekans natirèl yo ta dwe chanje sèlman yon ti kras.

Menm jan ak izolasyon Vibration, tranpaj ka reyalize swa pasif oswa aktivman, ak senplifikasyon konsepsyon menm jan an nan ansyen an ak pi gwo konpleksite ak tranpaj nan lèt la.

Metòd pasif yo enkli, pou egzanp, metòd trè senp tankou materyèl lyezon, kidonk ogmante amortissement tablo sikwi enprime a [62]. Metòd ki pi sofistike yo enkli amortissement patikil [68] ak itilizasyon absòbe dinamik bande laj [25].

Kontwòl Vibration aktif anjeneral reyalize grasa itilizasyon eleman piezoceramik ki kole ak sifas tablo sikwi enprime [1,45]. Itilizasyon metòd redi se ka espesifik epi yo dwe ak anpil atansyon konsidere an relasyon ak lòt metòd. Aplike teknik sa yo nan ekipman ki pa konnen ki gen pwoblèm fyab pa pral nesesèman ogmante pri a ak pwa nan konsepsyon an. Sepandan, si yon pwodwi ki gen yon konsepsyon apwouve echwe pandan tès la, li ka pi rapid ak pi fasil pou aplike yon teknik redi estriktirèl pase pou redesign ekipman an.

10. Opòtinite pou devlope metòd

Seksyon sa a detay opòtinite pou amelyore prediksyon fyab nan ekipman elektwonik, byenke pwogrè ki sot pase nan optoelektwonik, nanoteknoloji, ak teknoloji anbalaj ka byento limite aplikabilite nan pwopozisyon sa yo. Kat metòd prensipal prediksyon fyab yo ka pa itilize nan moman konsepsyon aparèy la. Sèl faktè ki ta ka fè metòd sa yo pi atiran se devlopman teknoloji fabrikasyon ak tès ki totalman otomatize ak pri ki ba, paske sa ta pèmèt konsepsyon yo pwopoze a bati ak teste pi vit pase sa posib kounye a, ak efò imen minim.

Metòd PoF a gen anpil plas pou amelyorasyon. Zòn prensipal kote li ka amelyore se nan entegrasyon ak pwosesis konsepsyon an jeneral. Konsepsyon ekipman elektwonik se yon pwosesis iteratif ki pote pwomotè a pi pre rezilta fini an sèlman an kolaborasyon ak enjenyè ki espesyalize nan domèn elektwonik, fabrikasyon ak jeni tèmik, ak konsepsyon estriktirèl. Yon metòd ki otomatikman adrese kèk nan pwoblèm sa yo ansanm ap diminye kantite iterasyon konsepsyon ak ekonomize kantite tan enpòtan, espesyalman lè w ap konsidere kantite kominikasyon ant depatmantal yo. Lòt domèn amelyorasyon nan metòd PoF yo pral divize an kalite prediksyon repons ak kritè echèk.

Prediksyon repons gen de chemen posib pou pi devan: swa pi vit, modèl ki pi detaye, oswa amelyore, modèl senplifye. Avèk avènement de processeurs òdinatè de pli zan pli pwisan, tan solisyon an pou modèl FE detaye ka vin byen kout, pandan y ap an menm tan an, gras a lojisyèl modèn, tan asanble pwodwi redwi, ki finalman minimize pri a nan resous imen. Metòd FE senplifye kapab tou amelyore pa yon pwosesis pou otomatikman jenere modèl FE, menm jan ak sa yo pwopoze pou metòd FE detaye. Lojisyèl otomatik (CALCE PWA) disponib kounye a pou objektif sa a, men teknoloji a pa byen pwouve nan pratik ak sipozisyon modèl yo fè yo enkoni.

Kalkil ensètitid nannan nan metòd senplifikasyon diferan ta trè itil, sa ki pèmèt kritè tolerans fòt itil yo dwe aplike.

Finalman, yon baz done oswa metòd pou bay ogmante rèd nan eleman tache yo ta itil, kote ogmantasyon rèd sa yo ta ka itilize pou amelyore presizyon nan modèl repons yo. Kreyasyon kritè echèk eleman depann sou varyasyon ti kras ant eleman ki sanble ki soti nan diferan manifaktirè, osi byen ke devlopman posib nan nouvo kalite anbalaj, depi nenpòt metòd oswa baz done pou detèmine kritè echèk dwe konte pou varyasyon sa yo ak chanjman.

Yon solisyon ta dwe kreye yon metòd / lojisyèl otomatikman bati modèl detaye FE ki baze sou paramèt opinyon tankou plon ak dimansyon anbalaj. Metòd sa a ka posib pou eleman ki gen fòm jeneralman inifòm tankou konpozan SMT oswa DIP, men se pa pou konpozan iregilye konplèks tankou transfòmatè, toufe, oswa konpozan koutim.

Modèl FE ki vin apre yo ka rezoud pou estrès ak konbine avèk done echèk materyèl (done koub plastisit S-N, mekanik ka zo kase oswa menm jan an) pou kalkile lavi eleman, byenke done echèk materyèl yo dwe nan kalite siperyè. Pwosesis FE a ta dwe korelasyon ak done tès reyèl, de preferans sou yon seri konfigirasyon otank posib.

Efò ki enplike nan yon pwosesis konsa relativman ti konpare ak altènatif tès laboratwa dirèk, ki dwe fè yon kantite tès estatistik siyifikatif atravè diferan epesè PCB, varye entansite chaj ak direksyon chaj, menm avèk dè santèn de diferan kalite eleman ki disponib pou plizyè kalite. kalite ankadreman. An tèm de tès laboratwa senp, ka gen yon metòd pou amelyore valè chak tès.

Si te gen yon metòd pou kalkile ogmantasyon relatif nan estrès akòz chanjman nan sèten varyab, tankou epesè PCB oswa dimansyon plon, Lè sa a, chanjman nan lavi eleman ta ka imedyatman estime. Yon metòd sa a ka kreye lè l sèvi avèk analiz FE oswa metòd analyse, finalman mennen nan yon fòmil senp pou kalkile kritè echèk soti nan done echèk ki egziste deja.

Finalman, li espere ke yo pral kreye yon metòd ki konbine tout diferan zouti ki disponib: analiz FE, done tès, analiz analitik ak metòd estatistik yo kreye done ki pi egzak echèk posib ak resous ki limite ki disponib. Tout eleman endividyèl nan metòd PoF a ka amelyore lè yo entwodwi metòd stochastic nan pwosesis la pou pran an kont efè varyasyon nan materyèl elektwonik ak etap fabrikasyon yo. Sa a ta fè rezilta yo pi reyalis, petèt mennen nan yon pwosesis pou kreye ekipman ki pi solid nan varyab pandan y ap minimize degradasyon pwodwi (ki gen ladan pwa ak pri).

Finalman, amelyorasyon sa yo ka menm pèmèt evalyasyon an tan reyèl nan fyab ekipman pandan pwosesis konsepsyon an, imedyatman sijere opsyon eleman ki pi an sekirite, layouts, oswa lòt rekòmandasyon pou amelyore fyab pandan y ap adrese lòt pwoblèm tankou entèferans elektwomayetik (EMI), tèmik ak endistriyèl.

11. Konklizyon

Revizyon sa a prezante konpleksite yo nan predi fyab nan ekipman elektwonik, trase evolisyon nan kat kalite metòd analiz (literati regilasyon, done eksperimantal, done tès ak PoF), ki mennen nan yon sentèz ak konparezon nan sa yo kalite metòd. Metòd referans yo te note ke yo itil sèlman pou etid preliminè, metòd done eksperimantal yo itil sèlman si done tan vaste ak egzat ki disponib, ak metòd done tès yo enpòtan anpil pou tès kalifikasyon konsepsyon men ensifizan pou optimize.

Metòd PoF yo diskite an plis detay pase nan revizyon literati anvan yo, divize rechèch la an kategori kritè prediksyon ak pwobabilite pou echèk. Seksyon "Prediksyon repons" revize literati sou pwopriyete distribiye, modèl kondisyon fwontyè, ak nivo detay nan modèl FE. Chwa a nan metòd prediksyon repons montre yo dwe yon komès-off ant presizyon ak tan jenere ak rezoud modèl la FE, ankò mete aksan sou enpòtans ki genyen nan presizyon nan kondisyon yo fwontyè. Seksyon "Kritè echèk" diskite sou kritè echèk anpirik ak analyse; pou teknoloji SMT, yo bay revizyon modèl ak eleman lou.
Metòd anpirik yo aplikab sèlman nan ka trè espesifik, byenke yo bay bon egzanp metòd tès fyab, tandiske metòd analyse gen yon pakèt aplikasyon pi laj men yo pi konplèks pou aplike. Yo bay yon ti diskisyon sou metòd analiz echèk ki egziste deja ki baze sou lojisyèl espesyalize. Finalman, yo bay enplikasyon pou lavni nan prediksyon fyab, konsidere direksyon nan ki metòd prediksyon fyab ka evolye.

Literati[1] G. S. Aglietti, R. S. Langley, E. Rogers ak S. B. Gabriel, An efficient model of an equipment loaded panel for active control design studies, The Journal of the Acoustical Society of America 108 (2000), 1663–1673.
[2] GS Aglietti, A lighter enclosure for electronics for space applications, Proceeding of Institute of Mechanical Engineers 216 (2002), 131–142.
[3] G. S. Aglietti ak C. Schwingshackl, Analiz de patiraj ak aparèy anti vibrasyon pou ekipman elektwonik pou aplikasyon pou espas, Pwosedi 6yèm Konferans Entènasyonal sou dinamik ak kontwòl estrikti veso espasyèl nan espas, Riomaggiore, Itali, (2004).
[4] D. B. Barker ak Y. Chen, Modeling the vibration restrictions of wedge lock card guides, ASME Journal of Electronic Packaging 115(2) (1993), 189–194.
[5] D. B. Barker, Y. Chen ak A. Dasgupta, Estimation lavi fatig vibration nan kwadwilatè plon sifas mòn konpozan, ASME Journal of Electronic Packaging 115 (2) (1993), 195-200.
[6] D. B. Barker, A. Dasgupta ak M. Pecht, PWB soude kalkil lavi jwenti anba chajman tèmik ak vibrasyon, Annual Reliability and Maintainability Symposium, 1991 Proceedings (Cat. No. 91CH2966-0), 451–459.
[7] D. B. Barker, I. Sharif, A. Dasgupta ak M. Pecht, Efè SMC plon dimansyon varyab sou konfòmite plon ak soude lavi fatig jwenti, ASME Journal of Electronic Packaging 114 (2) (1992), 177-184.
[8] D. B. Barker ak K. Sidharth, Local PWB and component bowing of an assembly subject to a bending moment, American Society of Mechanical Engineers (Papye) (1993), 1–7.
[9] J. Bowles, Yon sondaj sou pwosedi fyab-prediksyon pou aparèy mikwo-elektwonik, IEEE Transactions on Reliability 41(1) (1992), 2–12.
[10] AO Cifuentes, Estimating the dynamic behavior of printed circuit boards, IEEE Transactions on Components, Packaging, and Manufacturing Technology Part B: Advanced Packaging 17(1) (1994), 69–75.
[11] L. Condra, C. Bosco, R. Deppe, L. Gullo, J. Treacy ak C. Wilkinson, Reliability assessment of aerospace electronic equipment, Quality and Reliability Engineering International 15(4) (1999), 253–260 .
[12] M. J. Cushing, D. E. Mortin, T. J. Stadterman and A. Malhotra, Comparaison of electronics-reliability assessment approaches, IEEE Transactions on Reliability 42(4) (1993), 542–546.
[13] R. Darveaux ak A. Syed, Reliability of area array solder joints in bending, SMTA International Proceedings of the Technical Program (2000), 313–324.
[14] N. F. Enke, T. J. Kilinski, S. A. Schroeder ak J. R. Lesniak, Mechanical behaviors of 60/40 tin-lead solder lap joints, Proceedings - Electronic Components Conference 12 (1989), 264-272.
[15] T. Estes, W. Wong, W. McMullen, T. Berger ak Y. Saito, Reliability of class 2 talon filets on gull wing leaded components. Konferans Aerospace, Pwosedi 6 (2003), 6-2517–6 C2525
[16] FIDES, Gid FIDES 2004 nimewo A Reliability Methodology for Electronic Systems. Gwoup FIDES, 2004.
[17] B. Foucher, D. Das, J. Boullie and B. Meslet, A review of fyab prediksyon metòd pou aparèy elektwonik, Microelectronics Reliability 42 (8) (2002), 1155–1162.
[18] J. Garcia-Bonito, M. Brennan, S. Elliott, A. David and R. Pinnington, A roman high-displacement piezoelectric actuator for active vibration control, Smart Materials and Structures 7(1) (1998), 31 –42.
[19] W. Gericke, G. Gregoris, I. Jenkins, J. Jones, D. Lavielle, P. Lecuyer, J. Lenic, C. Neugnot, M. Sarno, E. Torres and E. Vergault, A methodology to evalye epi chwazi yon metòd prediksyon fyab apwopriye pou eleman eee nan aplikasyon espas, Ajans Espas Ewopeyen an, (Piblikasyon Espesyal) ESA SP (507) (2002), 73–80.
[20] L. Gullo, Evalyasyon fyab nan sèvis ak apwòch tèt anba bay metòd altènatif prediksyon fyab. Annual Reliability and Maintainability, Symposium Proceedings (Numero Cat. 99CH36283), 1999, 365–377.
[21] Q. Guo ak M. Zhao, Fatig nan jwenti SMT soude ki gen ladan koub torsional ak optimize kote chip, International Journal of Advanced Manufacturing Technology 26 (7-8) (2005), 887-895.
[22] S.-J. Kam ak S.-B. Lee, etid eksperimantal pou fyab nan anbalaj elektwonik anba Vibration, Experimental Mechanics 36 (4) (1996), 339-344.
[23] D. Hart, Fatigue testing of a component lead in a plated through hole, IEEE Proceedings of the National Aerospace and Electronics Conference (1988), 1154–1158.
[24] T. Y. Hin, K. S. Beh ak K. Seetharamu, Devlopman yon tablo tès dinamik pou evalyasyon fyab jwenti FCBGA soude nan chòk & Vibration. Pwosedi 5yèm Konferans Teknoloji Emballage Elektwonik la (EPTC 2003), 2003, 256–262.58
[25] V. Ho, A. Veprik ak V. Babitsky, Ruggedizing ankadreman sikwi enprime lè l sèvi avèk yon absòbe dinamik wideband, Chòk ak Vibration 10 (3) (2003), 195–210.
[26] IEEE, IEEE gid pou chwazi ak itilize prediksyon fyab ki baze sou ieee 1413, 2003, v+90 C.
[27] T. Jackson, S. Harbater, J. Sketoe ak T. Kinney, Devlopman fòma estanda pou modèl fyab sistèm espas, Annual Reliability and Maintainability Symposium, 2003 Proceedings (Cat. No. 03CH37415), 269–276.
[28] F. Jensen, Elektwonik Component Reliability, Wiley, 1995.
[29] J. H. Ong ak G. Lim, Yon teknik senp pou maksimize frekans fondamantal estrikti, ASME Journal of Electronic Packaging 122 (2000), 341-349.
[30] E. Jih ak W. Jung, Vibration fatig nan sifas mòn soude jwenti. Ithermfl98. Sizyèm Konferans Intersociety sou fenomèn tèmik ak tèmomekanik nan sistèm elektwonik (Cat. No. 98CH36208), 1998, 246–250.
[31] B. Johnson ak L. Gullo, Amelyorasyon nan evalyasyon fyab ak metodoloji prediksyon. Anyèl Fyab ak Maintainability Symposium. 2000 Pwosedi. Senpozyòm Entènasyonal sou Kalite Pwodwi ak Entegrite (Cat. No. 00CH37055), 2000, -:181–187.
[32] M. Khan, D. Lagoudas, J. Mayes ak B. Henderson, Pseudoelastic SMA eleman prentan pou izolasyon vibrasyon pasif: pati i modèl, Journal of Intelligent Material Systems and Structures 15 (6) (2004), 415-441 .
[33] R. Kotlowitz, Comparative compliance of representative lead designs for surface-mounted components, IEEE Transactions on Components, Hybrids, and Manufacturing Technology 12(4) (1989), 431–448.
[34] R. Kotlowitz, Compliance metrics for surface mount component lead design. 1990 Pwosedi. 40yèm Konferans Elektwonik ak Teknoloji (Cat. No. 90CH2893-6), 1990, 1054–1063.
[35] R. Kotlowitz ak L. Taylor, Compliance metrics for the inclined gull-wing, spider j-bend, and spider gull-wing lead designs for the surface mount components. 1991 Pwosedi. 41yèm Konferans Elektwonik ak Teknoloji (Cat. No. 91CH2989-2), 1991, 299–312.
[36] J. Lau, L. Powers-Maloney, J. Baker, D. Rice ak B. Shaw, Soude fyab jwenti nan asanble teknoloji asanble sifas mòn yo, IEEE Tranzaksyon sou Konpozan, Ibrid, ak Teknoloji Faktori 13(3) (1990), 534–544.
[37] R. Li, Yon metodoloji pou prediksyon fatig nan eleman elektwonik anba chaj vibrasyon o aza, ASME Journal of Electronic Packaging 123 (4) (2001), 394-400.
[38] R. Li ak L. Poglitsch, Fatigue of plastic ball grid etalaj ak plastik kwadwilatè plat pake anba vibrasyon otomobil. SMTA International, Proceedings of the Technical Program (2001), 324–329.
[39] R. Li ak L. Poglitsch, fatig Vibwasyon, mekanis echèk ak fyab nan etalaj plastik boul gri ak plastik kwadwilatè pakè plat.
[40] Pwosedi 2001 HD Konferans Entènasyonal sou Gwo ​​Dansite Interconnect ak Emballage Sistèm (SPIE Vol. 4428), 2001, 223–228.
[41] S. Liguore ak D. Followell, Vibration fatig nan sifas mòn teknoloji (smt) jwenti soude. Pwosedi Anyèl 1995 Symposium Reliability and Maintainability (Cat. No. 95CH35743), 1995, -:18–26.
[42] G. Lim, J. Ong ak J. Penny, Efè kwen ak sipò pwen entèn nan yon tablo sikwi enprime anba vibrasyon, ASME Journal of Electronic Packaging 121 (2) (1999), 122-126.
[43] P. Luthra, Mil-hdbk-217: Ki sa ki mal nan li? IEEE Transactions on Reliability 39(5) (1990), 518.
[44] J. Marouze ak L. Cheng, Yon etid posibilite nan izolasyon vibrasyon aktif lè l sèvi avèk actuators loraj, Smart Materials and Structures 11 (6) (2002), 854-862.
[45] MIL-HDBK-217F. Prediksyon fyab nan ekipman elektwonik. Depatman Defans Etazini, edisyon F, 1995.
[46] S. R. Moheimani, Yon sondaj sou inovasyon resan nan amortissement ak kontwòl vibrasyon lè l sèvi avèk transducteurs piezoelectric shunted, IEEE Transactions on Control Systems Technology 11 (4) (2003), 482–494.
[47] S. Morris ak J. Reilly, Mil-hdbk-217-yon sib pi renmen. Anyèl Fyab ak Maintainability Symposium. 1993 Pwosedi (Cat. No. 93CH3257-3), (1993), 503–509.
P. O'Connor, jeni pratik fyab. Wiley, 1997.
[48] ​​​​M. Osterman ak T. Stadterman, Lojisyèl evalyasyon echèk pou asanble kat sikwi. Anyèl fyab ak antretyen. Senpozyòm. 1999 Pwosedi (Cat. No. 99CH36283), 1999, 269–276.
[49] M. Pecht ak A. Dasgupta, Physics-of-failure: an approach to reliable product development, IEEE 1995 International Integrated Reliability Workshop Final Report (Cat. No. 95TH8086), (1999), 1–4.
[50] M. Pecht ak W.-C. Kang, Yon kritik sou mil-hdbk-217e metòd prediksyon fyab, IEEE Transactions on Reliability 37(5) (1988), 453–457.
[51] M. G. Pecht ak F. R. Nash, Predicting the reliability of electronic equipment, Proceedings of the IEEE 82(7) (1994), 992–1004.
[52] J. Pitarresi, D. Caletka, R. Caldwell ak D. Smith, The smeared property technique for the FE vibration analysis of printed circuit cards, ASME Journal of Electronic Packaging 113 (1991), 250-257.
[53] J. Pitarresi, P. Geng, W. Beltman ak Y. Ling, Modèl dinamik ak mezi mèr òdinatè pèsonèl. 52nd Konferans Elektwonik ak Teknoloji 2002., (Cat. No. 02CH37345)(-), 2002, 597–603.
[54] J. Pitarresi ak A. Primavera, Konparezon teknik modèl vibrasyon pou kat sikwi enprime, ASME Journal of Electronic Packaging 114 (1991), 378–383.
[55] J. Pitarresi, B. Roggeman, S. Chaparala ak P. Geng, Tès mekanik chòk ak modèl PC motherboards. 2004 Pwosedi, 54yèm Konferans Elektwonik ak Teknoloji (IEEE Cat. No. 04CH37546) 1 (2004), 1047–1054.
[56] BI Sandor, Solder Mechanics – Yon Evalyasyon Eta nan Art. Sosyete Mineral, Metal ak Materyèl, 1991.
[57] S. Shetty, V. Lehtinen, A. Dasgupta, V., Halkola ak T. Reinikainen, Fatig of chip scale package interconnects akòz koube siklik, ASME Journal of Electronic Packaging 123(3) (2001), 302– 308.
[58] S. Shetty ak T. Reinikainen, Twa ak kat pwen koube tès pou pakè elektwonik, ASME Journal of Electronic Packaging 125(4) (2003), 556–561.
[59] K. Sidharth ak D. B. Barker, Vibration induced fatigue life estimation of corner leads of peripheral leaded components, ASME Journal of Electronic Packaging 118 (4) (1996), 244-249.
[60] J. Spanos, Z. Rahman ak G. Blackwood, Soft 6-aks izolatè vibrasyon aktif, Pwosedi Konferans Kontwòl Ameriken 1 (1995), 412–416.
[61] D. Steinberg, Analiz Vibwasyon pou Ekipman Elektwonik, John Wiley & Sons, 1991.
[62] D. Steinberg, Analiz Vibwasyon pou Ekipman Elektwonik, John Wiley & Sons, 2000.
[63] E. Suhir, Te kapab konfòm kondwi ekstèn diminye fòs nan yon aparèy sifas-monte? 1988 Pwosedi 38yèm Konferans Elektwonik Components (88CH2600-5), 1988, 1–6.
[64] E. Suhir, Nonlinear dynamic response of a printed circuit board to shock loads apply to its support contour, ASME Journal of Electronic Packaging 114(4) (1992), 368–377.
[65] E. Suhir, Response of a flexible circuit printed board to periodic shock loads apply to its support contour, American Society of Mechanical Engineers (Papye) 59(2) (1992), 1–7.
[66] A. Veprik, Pwoteksyon Vibration nan eleman kritik nan ekipman elektwonik nan kondisyon anviwònman difisil, Journal of Sound and Vibration 259(1) (2003), 161–175.
[67] H. Wang, M. Zhao ak Q. Guo, Vibration fatig eksperyans nan SMT soude jwenti, Microelectronics Reliability 44 (7) (2004), 1143-1156.
[68] Z. W. Xu, K. Chan ak W. Liao, An empiric method for particle damping design, Shock and Vibration 11 (5–6) (2004), 647–664.
[69] S. Yamada, A fracture mechanics approach to soldered joint cracking, IEEE Transactions on Components, Hybrids, and Manufacturing Technology 12(1) (1989), 99–104.
[70] W. Zhao ak E. Elsayed, Modeling accelerated life testing based on mean residual life, International Journal of Systems Science 36(11) (1995), 689–696.
[71] W. Zhao, A. Mettas, X. Zhao, P. Vassiliou ak E. A. Elsayed, Jeneralize etap estrès akselere modèl lavi. Pwosedi Konferans Entènasyonal 2004 sou Biznis Elektwonik Product Reliability ak Responsablite, 2004, 19–25.

Sous: www.habr.com