Аналіз надійності електронного обладнання, підданого удару та вібрації.

Журнал: Shock and Vibration 16 (2009) 45-59
Автори: Robin Alastair Amy, Guglielmo S. Aglietti (E-mail: [захищено електронною поштою]), і Guy Richardson
Місця роботи авторів: Astronautical Research Group, University of Southampton, School of Engineering Sciences, Southampton, UK
Surrey Satellite Technology Limited, Guildford, Surrey, UK

Copyright 2009 Hindawi Publishing Corporation. Це є відкритий доступ до статей, розміщених під Creative Commons Attribution License, які використовуються для необмеженого використання, розповсюдження, і репродукції в будь-якому медіа, виконані оригіналом роботи, що належить.

Анотація. У майбутньому передбачається, що все сучасне електронне обладнання матиме все більшу функціональність, зберігаючи при цьому здатність витримувати ударні та вібраційні навантаження. Процес прогнозування надійності утруднюється через складні характеристики відгуків і відмов електронного устаткування, тому існуючі нині методи є компромісом між точністю розрахунків та його вартістю.
Достовірне та швидке прогнозування надійності електронного обладнання при його експлуатації з динамічними навантаженнями є дуже важливим для промисловості. У цій статті є проблеми при прогнозуванні надійності електронного обладнання, що уповільнюють отримання результатів. Слід враховувати також, що модель розрахунку надійності зазвичай будується з урахуванням широкого діапазону конфігурацій устаткування цілого ряду однотипних компонентів. Чотири класи методів прогнозування надійності (довідкові методи, тестові дані, експериментальні дані та моделювання фізичних причин відмови – фізика відмови) порівнюються в цій статті для вибору можливості застосування того чи іншого методу. Зазначається, що більшість відмов в електронному устаткуванні викликаються тепловими навантаженнями, однак у цьому огляді основна увага приділяється відмовам, спричиненим ударом та вібрацією під час експлуатації.

Примітка перекладача. Стаття є оглядом літератури з зазначеної тематики. Незважаючи на свій відносно великий вік, є відмінним введенням у проблему оцінки надійності різними методами.

1. Термінологія

BGA Ball Grid Array.
DIP Dual In-line Processor, деяківідомі як Dual In-line Package.
FE Finite Element.
PGA Pin Grid Array.
PCB Printed Circuit Board, деякими відомими як PWB (Printed Wiring Board).
PLCC Plastic Leaded Chip Carrier.
PTH Plated Through Hole, деяківідомі як Pin Through Hole.
QFP Quad Flat Pack - також known as gull wing.
SMA Shape Memory Alloys.
SMT Surface Mount Technology

Примітка авторів оригіналу: У цій статті термін «компонент» відноситься до конкретного електронного пристрою, який може бути припаяний до друкованої плати, термін «пакет» – до будь-якого компонента інтегральної схеми (як правило, до будь-якого компонента SMT або DIP). Термін «прикріплений компонент» стосується будь-якої комбінованої друкованої плати або компонентної системи, при цьому підкреслюється, що у прикріплених компонентів свої власні маса і жорсткість. (Корпусування кристала та її вплив на надійність у статті не розглядаються, тому далі термін «пакет» можна сприймати як «корпус» того чи іншого типу — прим. перекл.)

2. Постановка задачі

Ударні та вібраційні навантаження, що накладаються на друковану плату, викликають напруги на підкладці друкованої плати, пакетах компонентів, провідниках компонентів та паяних з'єднаннях. Ці напруги обумовлені поєднанням згинальних моментів у друкованій платі та інерції маси компонента. У гіршому випадку ця напруга може викликати один з наступних режимів руйнування: розшарування друкованої плати, руйнування паяного з'єднання, руйнування свинцю або руйнування пакета компонентів. Якщо якийсь із цих режимів руйнування стався, то швидше за все, буде повна відмова пристрою. Режим руйнування, що випробовується в процесі експлуатації, залежить від типу упаковки, властивостей друкованої плати, а також від частоти та амплітуди згинальних моментів та сил інерції. Повільний прогрес в аналізі надійності електронного обладнання обумовлений численними комбінаціями вхідних факторів та видів відмов, які необхідно враховувати.

В решті цього розділу ми спробуємо пояснити складність одночасного розгляду різних вхідних факторів.

Першим ускладнюючим фактором, який слід враховувати, є великий діапазон типів пакетів, доступних у сучасній електроніці, оскільки кожен пакет може мати відмови з різних причин. Важкі компоненти є більш сприйнятливими до інерційних навантажень, тоді як відгук компонентів SMT залежить від кривизни друкованої плати. У результаті цих базових відмінностей такі типи компонентів мають значною мірою різняться критерії відмов, залежних від маси чи розмірів. Ця проблема ще більше посилюється постійною появою нових компонентів, доступних на ринку. Отже, будь-який запропонований метод прогнозування надійності повинен адаптуватися до нових компонентів, щоб надалі мати будь-яке практичне застосування. Відгук друкованої плати на вібрацію визначається жорсткістю та масою компонентів, що впливають локальну реакцію друкованої плати. Відомо, що найважчі або великі компоненти значно змінюють реакцію плати на вібрацію у місцях встановлення. Механічні властивості друкованої плати (модуль Юнга та товщина) можуть впливати на надійність складно передбачуваним чином.

Більш жорстка друкована плата може зменшити загальний час відгуку друкованої плати при навантаженні, але в той же час можуть фактично локально збільшитися згинальні моменти, що прикладаються до компонентів (Крім того, з точки зору термічно індукованих відмов насправді краще вказати більш сумісну друковану плату, оскільки це зменшує теплову напругу, що накладається на упаковку (прим. авт.). Частота та амплітуда локальних згинальних моментів та інерційних навантажень, накладених на пакет, також впливають на найбільш ймовірний режим руйнування. Високочастотні низькоамплітудні навантаження можуть призвести до втомних руйнувань конструкції, що може стати основною причиною відмови ( низька/висока циклічна втома, LCF відноситься до відмов, в яких переважає пластична деформація (N_f < 10^6 ), в той час як HCF позначає відмови , зазвичай (N_f > 10^6 ) до відмови [56] -прим. авт.) Остаточне розташування елементів на друкованій платі буде визначати причину відмови, який може статися через напругу в окремому компоненті, викликаного інерційним навантаженням або локальними згинальними моментами. Зрештою, треба врахувати вплив людського фактора та виробничих особливостей, що збільшує ймовірність появи відмови обладнання.

При розгляді значної кількості вхідних факторів та їх складної взаємодії стає зрозумілим, чому досі не створено ефективного методу прогнозування надійності радіоелектронної апаратури. Один із рекомендованих авторами оглядів літератури з цього питання представлений у IEEE [26]. Однак, цей огляд фокусується головним чином на досить широких класифікаціях моделей надійності, таких як метод прогнозування надійності за довідково-нормативною літературою, експериментальними даними, комп'ютерним моделюванням умов відмови (Physics-of-Failure Reliability (PoF)), і не зачіпає досить докладно відмови викликані ударом та вібрацією. Фуше та ін [17] слідують аналогічною схемою огляду IEEE, оскільки істотний акцент робиться на теплових відмових. Попередня стислість аналізу методів PoF, особливо стосовно ударних і вібраційних відмов, заслуговує на їх подальший розгляд. Огляд, подібний до IEEE, знаходиться в процесі компіляції AIAA, але, поки обсяг цього огляду невідомий.

3. Еволюція методів прогнозування надійності

Найраніший метод прогнозування надійності, розроблений у 1960-х роках, в даний час описаний в MIL-HDBK-217F [44] (Mil-Hdbk-217F є останньою та остаточною редакцією методу, випущеної в 1995 році - прим. авт.). цей метод за допомогою бази даних відмов електронного обладнання отримують середній термін служби друкованої плати, що складається з певних компонентів. Цей метод відомий як метод прогнозування надійності з довідково-нормативної літератури. Незважаючи на те, що Mil-Hdbk-217F стає все більш застарілим, довідковий метод все ще використовується сьогодні. Обмеження та неточності даного методу були добре документовані [42,50], що призвело до розробки трьох класів альтернативних методів: комп'ютерного моделювання фізичних умов відмови (PoF), експериментальних даних та даних натурних випробувань.

Методи PoF прогнозують надійність аналітично, не вдаючись до використання зібраних даних раніше. Всі методи PoF мають дві загальні характеристики класичного методу, описаного в Steinberg [62]: спочатку шукається вібраційний відгук друкованої плати на конкретну вібраційну дію, потім перевіряються критерії відмови окремих компонентів після дії вібрації. Важливим досягненням у методах PoF стало використання розподілених (усереднених) властивостей плати для швидкого створення математичної моделі друкованої плати [54], що значно знизило складність та час, які витрачаються на точний розрахунок вібровіддачі друкованої плати (див. розділ 8.1.3). Останні розробки в галузі методів PoF покращили прогнозування відмов для компонентів, припаяних за технологією поверхневого монтажу (SMT); однак, за винятком методу Баркерса [59], ці нові методи можна застосовувати лише в дуже специфічних комбінаціях компонентів і друкованих плат. Існує дуже мало методів, доступних для великих компонентів, таких як трансформатор або великі конденсатори.
Методи експериментальних даних покращують якість та можливості моделі, що використовується у методах прогнозування надійності з довідково-нормативної літератури. Перший метод на основі експериментальних даних для прогнозування надійності електронного обладнання був описаний в роботі 1999 за методом HIRAP (Honeywell In-service Reliability Assessment Program), який був створений в компанії Honeywell, Inc [20]. Метод експериментальних даних має ряд переваг перед методами прогнозування надійності за довідково-нормативною літературою. Останнім часом з'явилося багато подібних методів (REMM та TRACS [17], також FIDES [16]). p align="justify"> Метод експериментальних даних так само, як і метод прогнозування надійності за довідково-нормативною літературою не дозволяє задовільно врахувати в оцінці надійності компонування плати та робоче середовище її функціонування. Цей недолік можна виправити за рахунок даних про відмови плат, аналогічних за конструкцією, або за рахунок плат, які перебували в аналогічних експлуатаційних умовах.

Методи експериментальних даних залежить від наявності великої бази даних, містять дані про збоях протягом певного часу. Кожен тип збою у цій базі даних має бути правильно ідентифікований, і визначено його справжню причину. Такий метод оцінки надійності підходить для компаній, що виробляють однотипне обладнання досить великими партіями, щоб можна було обробити значну кількість відмов для оцінки надійності.

Методи перевірки електронних компонентів на надійність використовуються із середини 1970-х років, їх зазвичай поділяють на прискорені та неприскорені тести. Основний підхід полягає у проведенні тестових випробувань обладнання, при яких створюється очікуване операційне середовище якомога реалістичніше. Випробування проводяться доти, доки не відбудеться збій, що дозволить прогнозувати MTBF (середній час між відмовими – напрацювання на відмову). Якщо MTBF оцінюється як дуже тривале, то тривалість випробувань може бути зменшена за рахунок прискорених випробувань, які досягаються при посиленні факторів операційного середовища та використанні відомої формули для зв'язку частоти відмов у прискореному випробуванні з частотою відмов, що очікується в експлуатації. Таке тестування є життєво важливим для компонентів з високим ризиком відмови, оскільки воно забезпечує дослідника даними, що мають найвищий рівень довіри, однак, було б недоцільно використовувати їх для оптимізації дизайну плат через тривалий час однієї ітерації дослідження.

Побіжний огляд робіт, опублікованих у 1990-х роках, дозволяє припустити, що це був період, коли методи з використанням експериментальних даних, тестових даних та методи PоF конкурували один з одним, щоб замінити застарілі методи прогнозування надійності довідково-нормативної літератури. При цьому кожен метод має свої переваги та недоліки, і при правильному використанні дає цінні результати. Внаслідок цього, IEEE нещодавно випустив стандарт [26], в якому перераховані всі методи прогнозування надійності, що застосовуються на сьогоднішній день. Мета IEEE полягала в тому, щоб підготувати керівництво, яке забезпечило б інженеру інформацію про всі доступні методи, а також про переваги та недоліки, властиві кожному методу. Хоча підхід IEEE все ще знаходиться на початку довгого шляху еволюції, він, мабуть, має власні переваги, оскільки AIAA (Американський інститут аеронавтики і астронавтики) слідом за ним випускає керівництво, зване S-102, яке схоже на IEEE, але також враховує відносну якість даних кожного методу [27]. Ці посібники призначені лише для того, щоб звести докупи методи, які циркулюють у всій світовій літературі, виданій з цих питань.

4. Відмова, що походить від впливу вібрації

Більшість минулих досліджень головним чином була сфокусована на випадковій вібрації як навантаженні PCB, проте наступне дослідження специфічно розглядає відмови, пов'язані з ударом. Такі методи не обговорюватимуться тут повністю, оскільки вони підпадають під класифікацію методів PoF та розглядаються у розділах 8.1 та 8.2 цієї статті. Хін та ін [24] створили тестову плату для перевірки збереження паяних сполук BGA при впливі ударів. Лау та ін [36] описали надійність компонентів PLCC, PQFP і QFP, що знаходяться під ударом вздовж площини і поза площиною. Pitarresi та ін [53,55] розглянули відмови материнських плат комп'ютерів від дії ударних навантажень і привели хороший огляд літератури, що описує електронне обладнання при ударному впливі. Штейнберг [62] наводить цілу главу, присвячену проектування та аналізу електронного обладнання, зазнаного удару, розглядаючи як способи прогнозування ударного середовища, так і методи забезпечення працездатності електронних компонентів. Сухір [64,65] описав помилки в лінійних розрахунках відгуку друкованої плати на ударне навантаження, прикладене до кріплень плати. Таким чином, у довідкових методах та методах експериментальних даних можуть розглядатися пов'язані з ударом відмови обладнання, але в цих методах «ударні» відмови описуються неявно.

5. Довідкові методи

З усіх доступних методів, описаних у посібниках, обмежимося лише двома, які розглядають вібраційну відмову: Mil-Hdbk-217 та CNET [9]. Mil-Hdbk-217 приймається як зразок більшістю виробників. Як і всі методи з посібників та довідників, вони ґрунтуються на емпіричних підходах, які спрямовані на прогнозування надійності компонента за експериментальними чи лабораторними даними. Методи, описані в довідково-нормативній літературі, щодо прості у реалізації, оскільки де вони вимагають складного математичного моделювання, використовують лише типи деталей, кількість деталей, умови експлуатації плати та інші легко доступні параметри. Вхідні дані потім вводяться в модель для розрахунку напрацювання на відмову – MTBF. Незважаючи на свої переваги, Mil-Hdbk-217 стає менш популярним [12, 17,42,50,51]. Розглянемо неповний перелік обмежень його застосування.

1. Дані стають все більш застарілими, оскільки вони були оновлені востаннє у 1995 році і не мають відношення до нових компонентів, немає жодних шансів на перегляд моделі, оскільки рада щодо вдосконалення стандартів оборони вирішила дозволити методу “померти природною смертю” [26].
2. Метод не дає інформації про режим відмови, тому компонування друкованої плати не може бути покращено або оптимізовано.
3. Моделі припускають, що відмова не залежить від конструкції, ігноруючи розташування компонентів на друкованій платі, однак відомо, що компонування компонентів впливає на ймовірність відмови. [50].
4. Зібрані емпіричні дані містять багато неточностей, використовуються дані від компонентів першого покоління з неприродно високою частотою відмов, обумовленої хибними записами часу роботи, ремонту тощо, що зменшує достовірність результатів прогнозування надійності [51].

Всі ці недоліки вказують, що слід уникати використання довідкових методів, однак, у межах допустимості цих методів має бути реалізовано низку вимог технічного завдання. Отже, довідкові методи слід використовувати лише тоді, коли це доцільно, тобто. на ранніх стадіях проектування [46]. На жаль, навіть до такого використання слід підходити з певною обережністю, оскільки такі методи не переглядалися з 1995 року. Отже, методи з довідково-нормативної літератури за своєю суттю погано пророкують механічну надійність і мають використовуватися з обережністю.

6. Методи тестових даних

Методи тестових даних є найпростішими із доступних методів прогнозування надійності. Прототип пропонованої конструкції друкованої плати піддається вібраціям середовища відтвореним на лабораторному стенді. Далі проводиться аналіз параметрів руйнування (MTTF, ударний спектр), потім використовується для обчислення показників надійності [26]. Метод тестових даних слід використовувати з урахуванням його переваг та недоліків.
Головною перевагою методів тестових даних є висока точність та достовірність результатів, тому для обладнання з високим ризиком відмов заключний етап процесу проектування завжди має включати кваліфікаційне випробування на віброміцність. Недоліком є ​​тривалий час виготовлення, встановлення та навантаження випробувального зразка, що робить метод непридатним для конструктивних удосконалень обладнання з високою ймовірністю відмови. Для способу ітераційного процесу проектування виробу слід розглянути найшвидший метод. Час навантаження може бути скорочено за допомогою прискорених випробувань, якщо є достовірні моделі для подальшого розрахунку фактичного терміну служби [70,71]. Однак методи прискорених випробувань більше підходять для моделювання теплових відмов, ніж вібраційних відмов. Це тим, що з перевірки впливу обладнання теплових навантажень потрібно менше часу, ніж перевірки впливу вібраційних навантажень. Дія вібрації може проявитися у виробі лише за тривалий час.

Внаслідок цього тестові методи, як правило, не застосовуються для вібраційних відмов, якщо тільки немає пом'якшуючих обставин, наприклад, низьких напруг, що призводять до дуже тривалого часу до відмови. Приклади методів перевірки даних можна побачити у роботах Hart [23], Hin et al. [24], Лі [37], Лау та співавт. [36], Шетті та ін [57], Liguore та Followell [40], Естес та співавт. [15], Wang та співавт. [67], Jih та Jung [30]. Хороший загальний огляд методу наведено у IEEE [26].

7. Методи експериментальних даних

Метод експериментальних даних ґрунтується на даних про збої аналогічних друкованих плат, які пройшли випробування в певних умовах експлуатації. Метод є правильним тільки для друкованих плат, які зазнають аналогічних навантажень. Метод експериментальних даних має два основні аспекти: побудова бази даних відмов електронних компонентів та реалізація методу на основі запропонованої конструкції. Для побудови відповідної бази даних мають бути відповідні дані про відмови, які були зібрані з аналогічних конструкцій; це означає, що дані про відмови від аналогічного обладнання мають існувати. Несправне обладнання також має бути проаналізоване, і статистика зібрана належним чином, недостатньо вказати, що дана конструкція друкованої плати вийшла з ладу через певну кількість годин, необхідно визначити місцезнаходження, режим відмови та причину відмови. Якщо всі попередні дані про збій не були ретельно проаналізовані, потрібно буде тривалий період збору даних, перш ніж можна буде використовувати метод експериментальних даних.

Можливим обхідним шляхом цього обмеження є реалізація високоприскореного життєвого циклу тестування (HALT) з метою швидкого побудови бази даних інтенсивності відмов, хоча точне відтворення параметрів середовища є складним, але життєво необхідним [27]. Опис другого етапу реалізації методу експериментальних даних можна прочитати в статті [27], де показано, як передбачити MTBF для запропонованої конструкції, якщо конструкція, що випробовується, отримана модифікацією існуючої плати, для якої вже існують докладні дані про відмови. Інші огляди методів експериментальних даних описані різними авторами [11,17,20,26].

8. Комп'ютерне моделювання умов відмови (PoF)

p align="justify"> Методи комп'ютерного моделювання умов відмови, також звані моделями напруг і пошкоджень, або моделями PoF, реалізуються в двоетапному процесі прогнозування надійності. Перший етап включає пошук реакції друкованої плати на динамічне навантаження, накладену на неї, на другому етапі проводиться розрахунок відповіді моделі для забезпечення заданого показника надійності. Більшість літератури найчастіше присвячена як методу прогнозування відповіді, і процесу пошуку критеріїв відмови. Ці два методи найкраще сприймаються при незалежному описі, тому у цьому огляді ці два етапи будуть розглянуті окремо.

Між етапами прогнозування відповіді та пошуками критеріїв відмови у модель передається набір даних, створений на першому етапі та використовуваний на другому. Змінна відгук еволюціонувала від використання вхідного прискорення на шасі [15,36,37,67], через фактичне прискорення, що випробовується компонентом для обліку різних вібраційних відгуків різних макетів друкованих плат [40], і нарешті до розгляду локального відхилення [62] або локальних згинальних моментів [59], які випробовуються друкованою платою, локальною для компонента.

Було зазначено, що відмова є функцією розташування компонентів на друкованій платі [21,38], тому моделі, що враховують локальну вібраційну реакцію, швидше за все, будуть точними. Вибір того, який параметр (локальне прискорення, локальне відхилення або згинальний момент) є визначальним для відмови залежить від конкретного випадку.
Якщо використовуються компоненти SMT, то кривизна або згинальні моменти можуть бути найбільш суттєвими для відмови, для важких компонентів зазвичай як критерії відмови використовуються локальні прискорення. На жаль, не було проведено жодного дослідження з метою показати, який тип критеріїв є найбільш відповідним у тому чи іншому наборі вхідних даних.

Важливо враховувати придатність будь-якого методу PoF, тому що недоцільно використовувати будь-який метод PoF, аналітичний або у вигляді FE (кінцевоелементного методу), який не був би підтверджений даними лабораторних випробувань. Крім того, важливо використовувати будь-яку модель тільки в межах її застосування, що, на жаль, обмежує область застосування більшості сучасних моделей PoF тільки використанням в дуже специфічних і обмежених умовах. Хороші приклади обговорення методів PoF описуються різними авторами [17,19,26,49, XNUMX, XNUMX, XNUMX].

8.1. Прогнозування відгуку

Прогнозування відгуку пов'язане з використанням геометрії та властивостей матеріалу конструкції для обчислення необхідної змінної відгуку. Очікується, що на цьому етапі буде одержано лише загальний відгук базової друкованої плати, а не відгук окремих компонентів. Існують три основні типи методу прогнозування відгуку: аналітичні, докладні моделі FE та спрощені моделі FE, описані нижче. Ці методи зосереджені на включенні ефектів жорсткості та маси доданих компонентів, проте важливо не упускати з уваги важливість точного моделювання обертальної жорсткості на краю друкованої плати, оскільки це тісно пов'язане з точністю моделі (це обговорюється в розділі 8.1.4). Фіг. 1. Приклад детальної моделі друкованої плати [53].

8.1.1. Аналітичне передбачення відгуку

У роботі Штейнберга [62] наводиться єдиний аналітичний метод обчислення відгуку вібрації друкованої плати. Штейнберг стверджує, що амплітуда коливання при резонансі електронного вузла дорівнює дворазовому квадратному кореню резонансної частоти; це твердження ґрунтується на недоступних даних і не піддається перевірці. Це дозволяє аналітично розрахувати динамічне відхилення при резонансі, яке згодом може бути використане для розрахунку динамічного навантаження від важкого компонента, або кривизни друкованої плати. Цей метод безпосередньо не дає локального відгуку друкованої плати та сумісний лише з критеріями відмови на основі відхилення, описаними Штейнбергом.

Обґрунтованість припущення про розподіл передавальної функції на підставі вимірювання амплітуд є сумнівною, оскільки Пітарресі та ін [53] виміряли критичне згасання в 2% для материнської плати комп'ютера, тоді як використання припущення Штейнберга дало б 3,5% (на основі власної частоти 54 Гц), що призвело до великої недооцінки відгуку плати на вібрацію.

8.1.2. Детальні моделі FE

Деякі автори демонструють використання детальних моделей FE для розрахунку вібраційного відгуку друкованої плати [30,37,53, 57,58, 1, 3, 4] (на рис. 33-35 показані приклади з підвищеним рівнем деталізації), проте використання цих методів не рекомендується для комерційного продукту (якщо тільки точне передбачення локального відгуку не є абсолютно необхідним), оскільки час, необхідний для побудови та вирішення такої моделі, є надмірним. Спрощені моделі виробляють дані відповідної точності набагато швидше та з меншими витратами. Час, необхідний для побудови та вирішення детальної FE моделі, може бути зменшено за допомогою констант пружин JEDEC XNUMX, опублікованих у [XNUMX-XNUMX], ці константи пружин можуть бути використані замість детальної FE моделі кожного дроту. Крім того, можна реалізувати метод субструктури (іноді відомий як метод суперелементів), щоб скоротити час обчислень, необхідний вирішення детальних моделей. Слід зазначити, що детальні моделі FE часто розмивають межі між прогнозом відгуку та критеріями відмови, тому робота, на яку тут посилаються, також може підпадати під перелік робіт, що містять критерії відмови.

8.1.3. Розподілені моделі FE

Спрощені FE моделі зменшують час створення та вирішення моделі. Додана компонентна маса та її жорсткість можуть бути представлені простим моделюванням порожньої друкованої плати зі збільшеною масою та жорсткістю, де ефекти маси та жорсткості включаються локальним збільшенням модуля Юнга друкованої плати.

Фіг. 2. Приклад детальної моделі компонента QFP, що використовує симетрію для спрощення процесу моделювання та скорочення часу розв'язання [36]. Фіг. 3. Приклад детальної FE-моделі J-свинцю [6].

Коефіцієнт збільшення жорсткості може бути розрахований шляхом фізичного вирізування приєднаного елемента та застосування методів випробування на вигин [52]. Pitarresi та співавт. [52,54] розглянули ефект спрощення доданої маси та жорсткості, що забезпечується компонентами, прикріпленими до друкованої плати.

У першій роботі розглядається одиничний випадок спрощеної FE-моделі друкованої плати, перевіреної на основі експериментальних даних. Основна сфера інтересу цієї статті полягає у визначенні розподілених властивостей, з тим зауваженням, що для точної моделі потрібна висока точність жорсткості при крученні.

У другій статті розглядаються п'ять різних заповнених друкованих плат, кожна з яких моделюється різними рівнями спрощення її складу. Ці моделі порівнюються з експериментальними даними. На закінчення цієї статті наводяться деякі повчальні спостереження кореляції між відносинами маси та жорсткістю та точністю моделі. Обидві статті використовують лише власні частоти і MКО (модальні критерії забезпечення) визначення кореляції між двома моделями. На жаль, помилка у власній частоті не може дати жодної інформації про помилку в локальних прискореннях або згинальних моментах, також MКО може дати лише загальну кореляцію між двома власними формами, але не може бути використана для процентного обчислення помилки прискорення або кривизни. Використовуючи комбінацію чисельного аналізу та комп'ютерного моделювання, Cifuentes [10] робить наступні чотири спостереження.

1. Моделювані режими повинні містити принаймні 90% маси, що вібрує, для точного аналізу.
2. У разі, коли відхилення плати можна порівняти з її товщиною, нелінійний аналіз може бути більш відповідним, ніж лінійний.
3. Невеликі помилки розташування компонентів можуть викликати великі помилки у вимірі відгуку.
4. Точність вимірювання відгуку більш чутлива до помилок у масі, ніж жорсткість.

8.1.4. Граничні умови

p align="justify"> Коефіцієнт жорсткості при обертанні кромки друкованої плати істотно впливає на точність розрахункового відгуку [59], і в залежності від конкретної конфігурації має набагато більше значення, ніж додана маса компонента і жорсткість. Моделювання обертальної жорсткості кромки як нульової (фактично просто підтримується умова) зазвичай дає консервативні результати, в той час як моделювання як жорстко затиснене зазвичай недооцінює результати, оскільки навіть найжорсткіші механізми затискача друкованої плати не можуть забезпечити повністю затиснутий стан кромки. Баркер і Чен [5] підтверджують аналітичну теорію експериментальними результатами, щоб показати, як жорсткість обертання краю впливає власну частоту друкованої плати. Основним висновком цієї роботи є сильна кореляція між жорсткістю обертання кромки та власними частотами, що узгоджуються з теорією. Це також означає, що великі помилки у моделюванні жорсткості обертання кромки призведуть до великих помилок у прогнозуванні відгуку. Хоча ця робота була розглянута в окремому випадку, вона застосовна для моделювання всіх типів механізмів граничних умов. Використовуючи експериментальні дані Lim та ін. [41] наводить приклад того, як можна розрахувати жорсткість обертання кромки для використання FE моделі PCB; це досягається за допомогою методу, адаптованого з Barker та Chen [5]. Ця робота також показує, як визначити оптимальне розташування будь-якої точки конструкції, щоб досягти максимального збільшення власних частот. Роботи, у яких безпосередньо розглядається ефект модифікації граничних умов зменшення вібраційного відгуку, також є у Го і Чжао [21]; Aglietti [2]; Aglietti та Schwingshackl [3], Lim та співавт. [41].

8.1.5. Передбачення впливу удару та вібрації

Pitarresi та співавт. [53-55] використовують детальну FE-модель PCB для того, щоб передбачити реакцію на удар та вібрацію для плати з компонентами, представленими у вигляді 3D-блоків. Ці моделі використовували експериментально певні постійні коефіцієнти демпфування поліпшення прогнозу відгуку при резонансі. Для прогнозування реакції на удар були зіставлені спектр ударної реакції (SRS) та методи тимчасової прогонки, причому обидва методи є компромісом між точністю та часом вирішення.

8.2. Критерії відмови

Критерії відмови вживають міру відгуку друкованої плати і використовують її для отримання метрики відмови, де метрикою відмови може бути середнє напрацювання на відмову (MTBF), цикли до відмови, ймовірність беззбійної роботи або будь-який джругой показник надійності (див. IEEE [26]; Jensen [ 28];O'Connor [47] для обговорення метрик відмови). Безліч різних підходів до створення цих даних можна зручно поділити на аналітичні та емпіричні методи. Емпіричні методи створюють дані критеріїв відмови шляхом навантаження тестових зразків компонентів до необхідного динамічного навантаження. На жаль, через великий діапазон вхідних даних (типи компонентів, товщини друкованих плат та навантаження), які можливі на практиці, опубліковані дані навряд чи будуть застосовні безпосередньо, оскільки дані дійсні лише в дуже спеціальних випадках. Аналітичні методи не страждають на такі недоліки і мають набагато ширшу застосовність.

8.2.1. Емпіричні критерії відмови

Як зазначалося раніше, обмеження більшості емпіричних моделей полягає в тому, що вони застосовні тільки для конфігурацій, що включають однакову товщину друкованої плати, аналогічні типи компонентів і навантаження вхідне, що малоймовірно. Однак доступна література корисна з таких причин: у ній наводяться хороші приклади виконання тестів на відмову, висвітлюються різні варіанти метрик відмови та надається цінна інформація щодо механіки відмови. У роботі Лі [37] створено емпіричну модель для прогнозування надійності 272-контактного BGA та 160-вивідних корпусів QFP. Досліджуються втомні руйнування в провідниках і в корпусі пакета, експериментальні результати добре узгоджуються з аналізом пошкоджень на основі напруги, розрахованих з використанням детальної FE моделі (див. також Li і Poglitsch [38,39]). Процес дає кумулятивне пошкодження для рівня вібраційного прискорення вхідного сигналу вібрації.
Лау та ін [36] оцінили надійність конкретних компонентів при ударному та вібраційному навантаженні, використовуючи статистику Вейбулла. Liguore та Followell [40] розглянули відмови LLCC та J-свинцевих компонентів, змінюючи локальне прискорення у циклах експлуатації. Локальне прискорення використовується на відміну вхідного прискорення шасі, крім цього, було досліджено вплив температури на результати випробувань. У статті також робиться посилання дослідження впливу товщини друкованої плати на надійність компонентів.

Го та Чжао [21] порівнюють надійність компонентів при застосуванні як навантаження локальної крутильної кривизни, на відміну від попередніх досліджень, в яких використовувалося прискорення. Моделюються втомні ушкодження, потім FE модель порівнюється з експериментальними результатами. У статті також розглядається оптимізація розташування компонентів підвищення надійності.

У роботі Хем і Лі [22] представлений метод тестових даних для визначення напруг свинцевого припою при циклічному крутильному навантаженні. Естес та ін [15] розглянули завдання про відмову компонентів «крила чайки» (ГОСТ IEC 61188-5-5-2013) з прикладеним вхідним прискоренням та термічним навантаженням. Вивченими компонентами є типи корпусів мікросхем CQFP 352, 208, 196, 84 і 28, а також FP 42 і 10. Стаття присвячена відмові електронних компонентів через коливання на орбіті геостаціонарного супутника Землі, напрацювання на відмову дається в термінах низькі навколоземні орбіти. Зазначається, що відмова проводів «крила чайки» вірогідніша у місцях, що стикаються з корпусом упаковки, ніж у паяному з'єднанні.

Джих та Юнг [30] розглядають відмови обладнання, викликані вродженими виробничими дефектами в паяному з'єднанні. Це робиться шляхом створення дуже докладної FE моделі друкованої плати та знаходження спектральної густини потужності (PSD) для різних довжин виробничих тріщин. У роботах Ligyore, Followell [40] та Shetty, Reinikainen [58] передбачається, що емпіричні методи створюють найбільш точні та корисні дані про відмови для конкретних конфігурацій приєднаних компонентів. Такі методи використовуються, якщо певні вхідні дані (товщина плати, тип компонента, діапазон кривизни) можуть бути прийняті постійними на весь час проектування, або якщо користувач може дозволити собі виконати реальні тести такого роду.

8.2.2. Аналітичний критерій руйнування

SMT моделі кутових з'єднань

Різні дослідники, які розглядають відмови кутових висновків SMT, припускають, що це найпоширеніша причина відмови. Статті Сідхарта, Баркера [59] завершують більш ранню серію робіт, представляючи модель визначення деформації кутових висновків SMT і контурних свинцевих компонентів. Запропонована модель має похибку менше ніж 7% порівняно з деталізованою FE моделлю для шести найгірших сценаріїв. Модель заснована на формулі, опублікованій раніше Баркером і Сідхартом [4], де моделювався прогин приєднаної деталі, схильної до згинального моменту. У статті Сухіра [63] аналітично розглядаються напруги, очікувані в пакетних висновках, зумовлені локально прикладеними згинальними моментами. Баркер і Сідхарт [4] спираються на роботу Сухіра [63], Баркера та ін [4], в якій розглядається вплив провідної обертальної жорсткості. Нарешті, Баркер та ін [7] використовували детальні FE моделі для вивчення впливу розмірних варіацій свинцю на втомну довговічність свинцю.

Тут доречно згадати роботу з констант свинцевої пружини JEDEC, завдяки якій значно спростилося створення моделей свинцевих компонентів [33-35]. Пружинні константи можуть бути використані замість детальної моделі свинцевих з'єднань, моделі скоротиться при цьому час на побудову і рішення FE моделі. Використання таких констант у компонентній FE моделі запобігатиме пряме обчислення локальних напруг свинцю. Натомість буде дана загальна деформація свинцю, яка потім повинна бути пов'язана або з локальними напругами свинцю, або з критеріями руйнування свинцю на основі життєвого циклу виробу.

Дані щодо втоми матеріалу

Більшість даних про руйнування матеріалів, що використовуються для припоїв та компонентів, в основному пов'язані з термічними руйнуваннями, і існує відносно мало даних, що відносяться до руйнування втоми. Основне посилання на цю область надано Сандором [56], який надає дані щодо механіки втоми та руйнування припоїв. Штейнберг [62] розглядає руйнування зразків припою. Дані щодо втоми для стандартних припоїв та проводів є у статті Ямада [69].

Фіг. 4. Звичайне положення відмови від посібника для компонентів QFP, близько до тіла пакета.

Моделювання відмов, пов'язаних з від'єднанням припою, є складним завданням через незвичайні властивості цього матеріалу. Вирішення цього питання залежить від компонента, який потрібно випробувати. Відомо, що для пакетів QFP це зазвичай не враховується і надійність оцінюють за довідково-нормативною літературою. Але якщо розраховуватиметься паяння BGA, PGA компонентів великого розміру, то свинцеві з'єднання через свої незвичайні властивості можуть вплинути на відмову виробу. Таким чином, для пакетів QFP втомні властивості свинцю є найбільш корисною інформацією. Для BGA корисніша інформація про довговічність паяних сполук, підданих миттєвій пластичній деформації [14]. Для великих компонентів Steinberg [62] надає дані про напругу витягування паяних з'єднань.

Моделі відмов важких компонентів

Єдині моделі руйнування, які існують для важких компонентів, представлені у статті Steinberg [62], в якій розглядається міцність на розрив компонентів і дається приклад того, як розрахувати максимально допустиму напругу, яка може бути прикладена на свинцеву сполуку.

8.3. Висновки щодо застосування моделей PoF

У літературі було зроблено такі висновки, які стосуються методів PoF.

Локальний відгук має вирішальне значення для прогнозування відмови компонентів. Як зазначається в Li, Poglitsch [38], компоненти на краях друкованої плати менш схильні до відмови, ніж ті, які розташовані в центрі PCB через локальні відмінності у вигині. Отже, компоненти у різних місцях на друкованій платі матимуть різні ймовірності відмови.

Локальна кривизна плати вважається важливішим критерієм відмови, ніж прискорення для компонентів SMT. В останніх роботах [38,57,62,67] зазначається, що кривизна плати є основним критерієм відмови.

Різні типи пакетів, як у кількості висновків, і по використовуваному типу, за своєю суттю є надійнішими, ніж інші, незалежно від конкретної локальної середовища [15,36,38].
Температура може проводити надійність компонентів. У роботах Liguore і Followell [40] стверджується, що втомна довговічність найбільш висока в діапазоні температур від 0 °C до 65 °C, з помітним зниженням при температурах нижче -30 °C і вище 95 °C. Для компонентів QFP місце, де провід приєднується до пакета (див. фіг. 4) розглядається як основне місце ушкодження, а не паяне з'єднання [15,22,38].

Товщина плати надає певний вплив на втомну довговічність компонентів SMT, так як втомна довговічність BGA, як було показано, зменшується приблизно в 30-50 разів, якщо товщина плати збільшується з 0,85 мм до 1,6 мм (при збереженні постійної загальної кривизни) [13]. Гнучкість (податливість) компонентних висновків помітно впливає на надійність периферійних свинцевих компонентів [63], проте це нелінійна залежність, і висновки проміжної сполуки елементів найменш надійні.

8.4. Програмні методи

Центр передових технологій життєвого циклу (CALCE) в Університеті Меріленду надає програмне забезпечення для розрахунку вібрації та ударної реакції друкованих плат. Програмне забезпечення (назване CALCE PWA) має інтерфейс користувача, який спрощує процес запуску моделі FE і автоматично вводить розрахунок відгуку в модель вібрації. Допущення, використані під час створення FE моделі відгуку, відсутні, а використовувані критерії відмови взято зі статті Steinberg [61] (хоча метод Баркерса [48] також передбачається реалізувати). Для надання загальних рекомендацій щодо підвищення надійності обладнання описуване програмне забезпечення дає хороші результати, тим більше, що воно одночасно враховує термічно індуковані напруги і вимагає мінімальних спеціальних знань, проте точність критеріїв відмови в моделях не була підтверджена експериментально.

9. Методи підвищення надійності обладнання

У цьому розділі буде розглянуто постпроектні модифікації, що підвищують надійність електронного обладнання. Вони поділяються на дві категорії: ті, що змінюють граничні умови друкованої плати, та ті, що збільшують демпфування.

Основною метою модифікацій граничних умов є зменшення динамічного відхилення друкованої плати, це може бути досягнуто за рахунок ребер жорсткості, додаткових опор або зменшення вібрації вхідного середовища. Ребра жорсткості можуть бути корисні, так як вони підвищують власні частоти, тим самим зменшуючи динамічне відхилення [62], те саме стосується додавання додаткових опор [3], хоча розташування опор також може бути оптимізовано, як показано в роботах JH Ong і Lim [40]. На жаль, ребра та опори зазвичай вимагають перепроектування схеми компонування, тому ці методи найкраще розглядати на початку циклу проектування. Крім того, слід подбати про те, щоб модифікації не змінювали власні частоти так, щоб вони збігалися з власними частотами конструкції, що несе, оскільки це було б контрпродуктивно.

Додавання ізоляції дозволяє поліпшити надійність виробу, зменшуючи вплив динамічного середовища, що передається обладнанню, і може бути досягнуто пасивно, або активно.
Пасивні методи зазвичай прості та дешевше в реалізації, наприклад, застосування кабельних ізоляторів [66] або використання псевдопружних властивостей сплавів із пам'яттю форми (SMA) [32]. Однак відомо, що погано спроектовані ізолятори можуть фактично збільшити відгук.
Активні методи забезпечують краще демпфування в ширшому діапазоні частот, як правило, за рахунок простоти та маси, тому вони зазвичай призначені для підвищення точності дуже чутливих прецизійних приладів, а не запобігання пошкодженням. Активна віброізоляція включає електромагнітний [60] і п'єзоелектричний способи [18,43]. На відміну від методів модифікації граничних умов, демпфуюча модифікація спрямована на зменшення резонансного пікового відгуку електронної апаратури, при цьому фактичні власні частоти повинні змінюватися незначно.

Як і у випадку віброізоляції, демпфування може здійснюватися як пасивним, так і активним способом, з аналогічними спрощенням конструкції в першому випадку і більш високою складністю та демпфуванням у другому.

Пасивні способи включають, наприклад, дуже прості методи, такі як склеювання матеріалу, завдяки чому збільшується демпфування друкованої плати [62]. До більш складних методів належать демпфування частинок [68] та використання широкосмугових динамічних поглиначів [25].

Активне регулювання вібрації зазвичай досягається з допомогою використання п'єзокерамічних елементів, скріплених з поверхнею друкованої плати [1,45]. Використання методів зміцнення залежить від конкретного випадку і має бути ретельно розглянуте по відношенню до інших методів. Застосування цих методів до обладнання, яке, як відомо, не має проблем із надійністю, не обов'язково збільшить вартість та вагу конструкції. Однак, якщо виріб із затвердженою конструкцією має відмову при випробуваннях, то може бути набагато швидше та простіше застосувати техніку зміцнення конструкції, ніж перепроектувати обладнання.

10. Можливості розвитку методів

У цьому розділі докладно описуються можливості для покращення прогнозування надійності електронного обладнання, хоча останні досягнення в галузі оптоелектроніки, нанотехнологій та пакувальних технологій можуть незабаром обмежити застосовність цих пропозицій. Чотири основні методи прогнозування надійності не можуть бути задіяні на момент проектування пристрою. Єдиним чинником, який міг би зробити такі методи більш привабливими, було б створення повністю автоматизованих недорогих технологій виробництва та випробувань, оскільки це дозволило б побудувати та протестувати запропоновану конструкцію набагато швидше, ніж нині, із мінімальними людськими зусиллями.

Метод PoF має багато можливостей для покращення. Основна область, в якій він може бути покращений, полягає в інтеграції із загальним процесом проектування. Проектування електронного обладнання – ітераційний процес, який наближає розробника до готового результату лише спільно з інженерами, що спеціалізуються в галузі електроніки, виробництва та теплотехніки, проектування конструкцій. Метод, який автоматично вирішує деякі з цих питань одночасно, дозволить скоротити кількість ітерацій проектування та заощадити значну кількість часу, особливо під час розгляду обсягу міжвідомчої взаємодії. Інші області вдосконалення методів PoF будуть поділені на види прогнозування відгуку та критеріїв відмови.

Прогнозування відгуку має два можливі шляхи розвитку: або більш швидкі деталізовані моделі, або покращені спрощені моделі. З появою все більш потужних комп'ютерних процесорів час вирішення деталізованих FE моделей може стати досить малим, водночас завдяки сучасному програмному забезпеченню скорочується час збирання виробу, це зрештою мінімізує витрати людських ресурсів. Спрощені FE методи також можуть бути покращені за допомогою процесу автоматичного створення FE моделей, подібних до тих, які пропонуються для докладних FE методів. Для цього в даний час є автоматичне програмне забезпечення (CALCE PWA), але технологія є недостатньо перевіреною на практиці, і зроблені припущення при моделюванні невідомі.

Розрахунок похибки, властивої різним методам спрощення, був дуже корисний, що дозволило б реалізувати корисні критерії отказоустойчивости.

Нарешті, була б корисна база даних або метод надання підвищеної жорсткості приєднаним компонентам, де ці підвищення жорсткості можна було б використовувати для підвищення точності моделей відгуку. Створення критеріїв відмови від компонентів залежить від незначної варіації аналогічних компонентів різних виробників, а також від можливої ​​розробки нових типів упаковки, оскільки будь-який метод або база даних для визначення критеріїв відмови повинні враховувати таку мінливість та зміни.

Одним із рішень було б створення методу/програмного забезпечення для автоматичної побудови детальних моделей FE на основі вхідних параметрів, таких як розміри свинцю та упаковки. Такий метод може бути здійсненним для компонентів в цілому однакової форми, таких як компоненти SMT або DIP, але не для складних нерегулярних компонентів, таких як трансформатори, дроселі або компоненти нестандартні.

Наступні моделі FE можуть бути вирішені для напруги і об'єднані з даними про руйнування матеріалу (дані кривої пластичності S-N, механіка руйнування або аналогічні) для розрахунку терміну служби компонентів, хоча дані про руйнування матеріалу повинні бути високої якості. Процес FE повинен бути співвіднесений з реальними тестовими даними, переважно максимально широкому діапазоні конфігурацій.

Зусилля, що витрачаються на такий процес, відносно невеликі порівняно з альтернативою прямого лабораторного тестування, яке має виконувати статистично значущу кількість тестів при різних товщинах друкованих плат, різної інтенсивності навантаження та її напрямках, навіть для кількох видів плат доступні сотні різних типів компонентів. З погляду простого лабораторного тестування може існувати метод, що дозволяє підвищити цінність кожного тесту.

Якби існував метод розрахунку відносного збільшення напруг через зміну деяких змінних, наприклад, товщини друкованої плати або розмірів свинцю, то згодом можна було б оцінити зміну терміну служби компонентів. Такий метод може бути створений за допомогою FE аналізу або аналітичних методів, що зрештою призведе до простої формули для розрахунку критеріїв відмови від існуючих даних про відмову.

В кінцевому рахунку очікується, що буде створено метод, який поєднує в собі всі різні доступні інструменти: аналіз FE, тестові дані, аналітичний аналіз та статистичні методи, щоб створити найбільш точні дані про збої, які можливі за обмежених наявних ресурсів. Усі окремі елементи методу PoF можуть бути покращені шляхом впровадження у процес стохастичних методів, що дозволяють враховувати вплив мінливості у матеріалах електронної техніки та етапах її виробництва. Це зробило б результати більш реалістичними, можливо, призводячи до процесу створення обладнання, яке є більш стійким до мінливості, водночас зводячи до мінімуму погіршення параметрів виробів (зокрема масу та вартість).

Зрештою такі удосконалення можуть навіть дозволити в режимі реального часу оцінювати надійність обладнання в процесі проектування, миттєво пропонуючи безпечніші варіанти компонентів, компонування або даючи інші рекомендації щодо підвищення надійності, одночасно включаючи інші питання, наприклад, такі, як електромагнітні перешкоди (ЕМІ), теплові та виробничі.

11. висновок

Даний огляд знайомить зі складнощами прогнозування надійності електронного обладнання, простежує еволюцію чотирьох типів методів аналізу (за нормативно-довідковою літературою, експериментальними даними, тестовими даними та PoF), призводячи до узагальнення та порівняння цих типів методів. Методи нормативно-довідкової літератури, як зазначається, корисні тільки для попередніх досліджень, методи за експериментальними даними корисні тільки в тому випадку, якщо є великі і точні часові дані, а методи тестових даних життєво важливі для кваліфікаційних випробувань при проектуванні, але недостатні для оптимізації конструкції.

Методи PоF розглядаються докладніше, ніж у попередніх оглядах літератури, з поділом дослідження на категорії критеріїв прогнозування та ймовірності збою. У розділі «Прогнозування відгуку» розглядається література з розподілених властивостей, моделювання граничних умов та рівнів деталізації у моделях FE. Показано, що вибір методу прогнозування відгуку є компромісом між точністю та часом для створення та вирішення моделі FE, при цьому знову наголошується на важливості точності граничних умов. У розділі «Критерії руйнування» розглянуто емпіричні та аналітичні критерії руйнування, для SMT технології наведено огляди моделей та важких компонентів.
Емпіричні методи застосовні лише у дуже специфічних випадках, хоча вони дають хороші приклади методів перевірки надійності, тоді як аналітичні методи мають набагато ширший діапазон застосовності, але складніші у реалізації. Наводиться коротке обговорення існуючих методів аналізу відмов виходячи з спеціального програмного забезпечення. Нарешті, наводяться висновки майбутньому прогнозування надійності, які розглядають напрями, у яких можуть розвиватися методи прогнозування надійності.

література[1] GS Aglietti, RS Langley, E. Rogers і SB Gabriel, Ефективний model Equipment loaded panel for active control design studies, Journal of Acoustical Society of America 108 (2000), 1663-1673.
[2]GS Aglietti, Lighter close for electronics for space applications, Proceeding of Institute of Mechanical Engineers 216 (2002), 131-142.
[3] GS Aglietti і C. Schwingshackl, Analysis of enclosures and anti vibration devices for electronic equipment for space applications, Proceedings of 6th International Conference on Dynamics and Control of Spacecraft Structures in Space, Riomaggiore, Italy, (2004).
[4] DB Barker and Y. Chen, Modeling the vibration restraints of wedge lock card guides, ASME Journal of Electronic Packaging 115 (2) (1993), 189-194.
[5] DB Barker, Y. Chen і A. Dasgupta, Використовуючи vibration fatigue життя quad leaded surface mount components, ASME Journal of Electronic Packaging 115(2) (1993), 195–200.
[6] DB Barker, A. Dasgupta і M. Pecht, PWB solder joint life calculations під thermal and vibrational loading, Annual Reliability and Maintainability Symposium, 1991 Proceedings (Cat. No.91CH2966-0), 451-459
[7] DB Barker, I. Sharif, A. Dasgupta і M. Pecht, Діяльність SMC lead dimensional variabilities on lead compliance and solder joint fatigue life, ASME Journal of Electronic Packaging 114(2) (1992), 177-184.
[8] DB Barker і K. Sidharth, Local PWB і component bowing of assembly systed to a bending moment, American Society of Mechanical Engineers (Paper) (1993), 1–7.
[9] J. Bowles, A survey of reliability-prediction procedures for microelectronic devices, IEEE Transactions on Reliability 41(1) (1992), 2–12.
[10] AO Cifuentes, Прийнятий динамічний рух друкованих дисків, IEEE Transactions on Components, Packaging, and Manufacturing Technology Part B: Advanced Packaging 17(1) (1994), 69–75.
[11] L. Condra, C. Bosco, R. Deppe, L. Gullo, J. Treacy and C. Wilkinson, Reliability assessment of aerospace electronic equipment, Quality and Reliability Engineering International 15(4) (1999), 253–260 .
[12] MJ Cushing, DE Mortin, TJ Stadterman and A. Malhotra, Comparison of electronics-reliability assessment approaches, IEEE Transactions on Reliability 42(4) (1993), 542–546.
[13] R. Darveaux and A. Syed, Reliability of area array solder joints in bending, SMTA International Proceedings of the Technical Program (2000), 313–324.
[14] NF Enke, TJ Kilinski, SA Schroeder і JR Lesniak, Механічні біговіори з 60/40 tin-lead solder lap joints, Proceedings – Electronic Components Conference 12 (1989), 264–272.
[15] Т. Estes, W. Wong, W. McMullen, T. Berger та Y. Saito, Reliability of class 2 heel fillets on gull wing leaded components. Aerospace Conference, Proceedings 6 (2003), 6-2517-6 C2525
[16] FIDES, FIDES Guide 2004 є A Reliability Methodology for Electronic Systems. FIDES Group, 2004.
[17] B. Foucher, D. Das, J. Boullie і B. Meslet, Review of reliability prediction methods for electronic devices, Microelectronics Reliability 42(8) (2002), 1155–1162.
[18] J. Garcia-Bonito, M. Brennan, S. Elliott, A. David і R. Pinnington, A novel high-displacement piezoelectric actuator для активного 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 та E. Vergnault, A методологія до Assess and select a suitable reliability prediction method for eee components in space applications, European Space Agency, (Special Publication) ESA SP (507) (2002), 73–80.
[20] L. Gullo, In-service reliability assessment and top-down approach забезпечує альтернативні reliability prediction метод. Annual Reliability and Maintainability, Symposium Proceedings (Cat. No.99CH36283), 1999, 365-377.
[21] Q. Guo і M. Zhao, Fatigue of SMT solder joint включаючи torsional curvature і chip location optimization, International Journal of Advanced Manufacturing Technology 26(7-8) (2005), 887-895.
[22] S.-J. Ham та S.-B. Lee, Experimental study for reliability of electronic packaging under vibration, Experimental Mechanics 36(4) (1996), 339–344.
[23] D. Hart, Fatigue testing component lead in plated through hole, IEEE Proceedings of National Aerospace and Electronics Conference (1988), 1154–1158.
[24] TY Hin, KS Beh і K. Seetharamu, Розробка динамічного тестування board для FCBGA solder joint reliability assessment in shock & vibration. Proceedings of the 5th Electronics Packaging Technology Conference (EPTC 2003), 2003, 256–262.58
[25] V. Ho, A. Veprik і V. Babitsky, Ruggedizing printed circuit boards використовуючи wideband dynamic absorber, Shock and Vibration 10(3) (2003), 195-210.
[26] IEEE, IEEE guide for selecting and using reliability predictions based on ieee 1413, 2003, v +90 C.
[27] T. Jackson, S. Harbater, J. Sketoe і T. Kinney, Розробка стандартних форматів для простих систем надійності моделей, Annual Reliability and Maintainability Symposium, 2003 Proceedings (Cat. No.03CH37415), 269
[28] F. Jensen, Electronic Component Reliability, Wiley, 1995.
[29] JH Ong and G. Lim, Симпатична технологія для максимізації важливої ​​frequency of structures, ASME Journal of Electronic Packaging 122 (2000), 341–349.
[30] E. Jih and W. Jung, Vibrational fatigue з surface mount solder joints. IThermfl98. Sixth Intersociety Conference on Thermal and Thermomechanical Phenomena in Electronic Systems (Cat. No.98CH36208), 1998, 246–250.
[31] B. Johnson і L. Gullo, Improvements in reliability assessment and prediction methodology. Annual Reliability and Maintainability Symposium. 2000 Proceedings. International Symposium on Product Quality and Integrity (Cat. No. 00CH37055), 2000 -181–187.
[32] M. Khan, D. Lagoudas, J. Mayes and B. Henderson, Pseudoelastic SMA міцні елементи для постійних vibration isolation: part i modeling, Journal of Intelligent Materials Systems and Structures 15(6) (2004), 415–441 .
[33] R. Kotlowitz, Comparative compliance representative lead designs for surface-monted components, IEEE Transactions on Components, Hybrids, and Manufacturing Technology 12(4) (1989), 431–448.
[34] R. Kotlowitz, Compliance metrics для surface mount component lead design. 1990 Proceedings. 40th Electronic Components and Technology Conference (Cat. No. 90CH2893-6), 1990, 1054-1063.
[35] R. Kotlowitz і L. Taylor, Compliance metrics для розрізняють пальці, шпигун j-bend, і шпигун ull-wing lead designs для surface mount components. 1991 Proceedings. 41st Electronic Components and Technology Conference (Cat. No. 91CH2989-2), 1991, 299-312.
[36] J. Lau, L. Powers-Maloney, J. Baker, D. Rice and B. Shaw, Solder joint reliability fine pitch surface mount technology assemblies, IEEE Transactions on Components, Hybrids, and Manufacturing Technology 13(3) (1990), 534-544.
[37] R. Li, A методологія для fatigue prediction electronic components under random vibration load, ASME Journal of Electronic Packaging 123(4) (2001), 394–400.
[38] R. Li і L. Poglitsch, Fatigue з пластикової ball grid array і plastic quad flat packages under automotive vibration. SMTA International, Proceedings of the Technical Program (2001), 324–329.
[39] R. Li і L. Poglitsch, Vibration fatigue, failure mechanism and reliability plastic ball grid array and plastic quad flat packages.
[40] Proceedings 2001 HD International Conference on High-Density Interconnect and Systems Packaging (SPIE Vol. 4428), 2001, 223-228.
[41] S. Liguore and D. Followell, Vibration fatigue surface mount technology (smt) solder joints. Annual Reliability and Maintainability Symposium 1995 Proceedings (Cat. No. 95CH35743), 1995, -:18–26.
[42] G. Lim, J. Ong і J. Penny, ефект кінчика і міжнародного пункту підтримка printed circuit board under vibration, ASME Journal of Electronic Packaging 121(2) (1999), 122–126.
[43] P. Luthra, Mil-hdbk-217: What is wrong with it? IEEE Transactions on Reliability 39 (5) (1990), 518.
[44] J. Marouze and L. Cheng, A feazibility study of активних vibration isolation використовуючи Thunder actuators, Smart Materials and Structures 11 (6) (2002), 854-862.
[45] MIL-HDBK-217F. Reliability Prediction of Electronic Equipment. US Department of Defense, F edition, 1995.
[46] SR Moheimani, A survey recent innovations in vibration damping and control using shunted piezoelectric transducers, IEEE Transactions on Control Systems Technology 11(4) (2003), 482–494.
[47] С. Morris і J. Reilly, Mil-hdbk-217-a favorite target. Annual Reliability and Maintainability Symposium. 1993 Proceedings (Cat. No.93CH3257-3), (1993), 503-509.
P. O'Connor, Practical reliability engineering. Wiley, 1997.
[48] ​​M. Osterman і T. Stadterman, Failure assessment software для circuit card assemblies. Annual Reliability and Maintainability. Симпозіум. 1999 Proceedings (Cat. No.99CH36283), 1999, 269-276.
[49] M. Pecht and A. Dasgupta, Physics-of-failure: approach to reliable product development, IEEE 1995 International Integrated Reliability Workshop Final Report (Cat. No. 95TH8086), (1999), 1-4.
[50] M. Pecht та W.-C. Kang, A critique of mil-hdbk-217e надійність послідовності методів, IEEE Transactions on Reliability 37(5) (1988), 453–457.
[51] MG Pecht і FR Nash, вирішення відповідності електронного обладнання, Процедури IEEE 82(7) (1994), 992–1004.
[52] J. Pitarresi, D. Caletka, R. Caldwell і D. Smith, Помітні властивості техніки для FE vibration analysis of printed circuit cards, ASME Journal of Electronic Packaging 113 (1991), 250–257.
[53] J. Pitarresi, P. Geng, W. Beltman і Y. Ling, Dynamic modeling і measurement personal computer motherboards. 52nd Electronic Components and Technology Conference 2002., (Cat. No. 02CH37345) (-), 2002, 597-603.
[54] J. Pitarresi і A. Primavera, Comparison of vibration modeling techniques for printed circuit cards, ASME Journal of Electronic Packaging 114 (1991), 378–383.
[55] J. Pitarresi, B. Roggeman, S. Chaparala і P. Geng, механічний шокер тестування і моделювання комп'ютерних комп'ютерів. 2004 Proceedings, 54th Electronic Components and Technology Conference (IEEE Cat. No. 04CH37546) 1 (2004), 1047-1054.
[56] BI Sandor, Solder Mechanics - State of the Art Asssessment. The Minerals, Metals and Materials Society, 1991.
[57] S. Shetty, V. Lehtinen, A. Dasgupta, V., Halkola і T. Reinikainen, Fatigue of chip scale package interconnects on cyclic bending, ASME Journal of Electronic Packaging 123(3) (2001), 302– 308.
[58] S. Shetty і T. Reinikainen, 125-і 4-й пункт bend testing для електронних пакетів, ASME Journal of Electronic Packaging 2003(556) (561), XNUMX–XNUMX.
[59] K. Sidharth and DB 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 і G. Blackwood, Soft 6-Axis активна vibration isolator, Proceedings of the American Control Conference 1 (1995), 412-416.
[61] D. Steinberg, Vibration Analysis for Electronic Equipment, John Wiley & Sons, 1991.
[62] D. Steinberg, Vibration Analysis for Electronic Equipment, John Wiley & Sons, 2000.
[63] E. Suhir, Could compliant external leads reduce strength of surface-mounted device? 1988 Proceedings of the 38th Electronics Components Conference (88CH2600-5), 1988, 1–6.
[64] E. Suhir, nonlinear dynamic response of printed circuit board to shock loads applied to its support contour, ASME Journal of Electronic Packaging 114(4) (1992), 368–377.
[65] E. Suhir, Response of flexible printed circuit board to periodic shock loads applied to its support contour, American Society of Mechanical Engineers (Paper) 59(2) (1992), 1–7.
[66] A. Veprik, Vibration protection critical components of electronic equipment in harsh environmental conditions, Journal of Sound and Vibration 259(1) (2003), 161–175.
[67] H. Wang, M. Zhao and Q. Guo, Vibration fatigue experiments of SMT solder joint, Microelectronics Reliability 44 (7) (2004), 1143-1156.
[68] ZW Xu, K. Chan і W. Liao, empirical method for particle damping design, Shock and Vibration 11(5–6) (2004), 647–664.
[69] S. Yamada, fracture mechanics approach to soldered joint cracking, IEEE Transactions on Components, Hybrids, and Manufacturing Technology 12(1) (1989), 99–104.
[70] W. Zhao and E. Elsayed, Modelling 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 та EA Elsayed, Generalized step stress accelerated life model. Proceedings of 2004 International Conference on Business of Electronic Product Reliability and Liability, 2004, 19–25.

Джерело: habr.com