Prohoster > Blog > tin tức mạng > Phân tích độ tin cậy của thiết bị điện tử chịu sốc và rung—Tổng quan

Phân tích độ tin cậy của thiết bị điện tử chịu sốc và rung—Tổng quan

Tạp chí: Sốc và rung 16 (2009) 45–59
Tác giả: Robin Alastair Amy, Guglielmo S. Aglietti (E-mail: [email được bảo vệ]) và Guy Richardson
Cơ quan liên kết của các tác giả: Nhóm Nghiên cứu Hàng không, Đại học Southampton, Trường Khoa học Kỹ thuật, Southampton, Vương quốc Anh
Công ty TNHH Công nghệ Vệ tinh Surrey, Guildford, Surrey, Vương quốc Anh

Bản quyền 2009 Công ty Cổ phần Xuất bản Hindawi. Đây là bài viết truy cập mở được phân phối theo Giấy phép Ghi nhận tác giả Creative Commons, cho phép sử dụng, phân phối và sao chép không hạn chế trong bất kỳ phương tiện nào, miễn là tác phẩm gốc được trích dẫn hợp lý.

Chú thích. Trong tương lai, dự kiến ​​tất cả các thiết bị điện tử hiện đại sẽ có chức năng ngày càng tăng trong khi vẫn duy trì khả năng chịu tải sốc và rung. Quá trình dự đoán độ tin cậy rất khó khăn do đặc tính phản ứng và hư hỏng phức tạp của thiết bị điện tử, vì vậy các phương pháp hiện tại là sự dung hòa giữa độ chính xác của tính toán và chi phí.
Dự đoán nhanh chóng và đáng tin cậy về độ tin cậy của thiết bị điện tử khi hoạt động dưới tải trọng động là rất quan trọng đối với ngành công nghiệp. Bài viết này chỉ ra những vấn đề trong việc dự đoán độ tin cậy của thiết bị điện tử làm chậm kết quả. Cũng cần lưu ý rằng mô hình độ tin cậy thường được xây dựng có tính đến nhiều loại cấu hình thiết bị cho một số thành phần tương tự. Bốn loại phương pháp dự đoán độ tin cậy (phương pháp tham chiếu, dữ liệu thử nghiệm, dữ liệu thực nghiệm và mô hình hóa nguyên nhân hư hỏng vật lý - vật lý của hư hỏng) được so sánh trong bài viết này để lựa chọn khả năng sử dụng phương pháp này hoặc phương pháp khác. Cần lưu ý rằng hầu hết các hỏng hóc trong thiết bị điện tử là do tải nhiệt gây ra, nhưng đánh giá này tập trung vào các hỏng hóc do sốc và rung trong quá trình vận hành.

Phân tích độ tin cậy của thiết bị điện tử chịu sốc và rung—Tổng quan

Ghi chú của người dịch. Bài viết là một đánh giá của các tài liệu về chủ đề này. Mặc dù đã có tuổi đời tương đối cũ nhưng nó vẫn đóng vai trò như một lời giới thiệu tuyệt vời về vấn đề đánh giá độ tin cậy bằng nhiều phương pháp khác nhau.

1. Thuật ngữ

Mảng lưới bóng BGA.
Bộ xử lý nội tuyến kép DIP, đôi khi được gọi là Gói nội tuyến kép.
Phần tử hữu hạn FE.
Mảng lưới chân PGA.
Bảng mạch in PCB, đôi khi được gọi là PWB (Bảng mạch in).
Nhà cung cấp chip chì nhựa PLCC.
PTH Mạ xuyên lỗ, đôi khi được gọi là Ghim xuyên lỗ.
QFP Quad Flat Pack - hay còn gọi là cánh mòng biển.
Hợp kim bộ nhớ hình dạng SMA.
Công nghệ gắn bề mặt SMT.

Lưu ý từ các tác giả gốc: Trong bài viết này, thuật ngữ "thành phần" dùng để chỉ một thiết bị điện tử cụ thể có thể được hàn vào bảng mạch in; thuật ngữ "gói" dùng để chỉ bất kỳ thành phần nào của mạch tích hợp (thường là bất kỳ thành phần SMT hoặc DIP nào). Thuật ngữ "bộ phận kèm theo" dùng để chỉ bất kỳ bảng mạch in hoặc hệ thống bộ phận kết hợp nào, nhấn mạnh rằng các bộ phận kèm theo có khối lượng và độ cứng riêng. (Bao bì pha lê và tác động của nó đến độ tin cậy không được thảo luận trong bài viết, do đó, trong phần tiếp theo, thuật ngữ “gói” có thể được hiểu là một “trường hợp” thuộc loại này hay loại khác - ước chừng.)

2. Phát biểu vấn đề

Tải sốc và rung tác động lên PCB gây ra ứng suất lên bề mặt PCB, các gói linh kiện, dấu vết linh kiện và các mối hàn. Những ứng suất này được gây ra bởi sự kết hợp của mômen uốn trong bảng mạch và quán tính khối lượng của linh kiện. Trong trường hợp xấu nhất, những ứng suất này có thể gây ra một trong các kiểu hư hỏng sau: bong tróc PCB, hỏng mối hàn, hỏng dây dẫn hoặc hỏng gói linh kiện. Nếu xảy ra bất kỳ chế độ lỗi nào trong số này, rất có thể thiết bị sẽ bị hỏng hoàn toàn. Kiểu hư hỏng gặp phải trong quá trình vận hành phụ thuộc vào loại bao bì, đặc tính của bảng mạch in, cũng như tần số và biên độ của mômen uốn và lực quán tính. Tiến độ chậm trong phân tích độ tin cậy của thiết bị điện tử là do có nhiều sự kết hợp giữa các yếu tố đầu vào và các dạng lỗi cần được xem xét.

Phần còn lại của phần này sẽ cố gắng giải thích sự khó khăn khi xem xét đồng thời các yếu tố đầu vào khác nhau.

Yếu tố phức tạp đầu tiên cần xem xét là có rất nhiều loại gói có sẵn trong các thiết bị điện tử hiện đại, vì mỗi gói có thể bị hỏng vì những lý do khác nhau. Các thành phần nặng dễ bị ảnh hưởng bởi tải quán tính hơn, trong khi phản ứng của các thành phần SMT phụ thuộc nhiều hơn vào độ cong của bảng mạch. Kết quả là, do những khác biệt cơ bản này, các loại thành phần này có tiêu chí hư hỏng khác nhau dựa trên khối lượng hoặc kích thước. Vấn đề này càng trở nên trầm trọng hơn do sự xuất hiện liên tục của các thành phần mới có sẵn trên thị trường. Do đó, bất kỳ phương pháp dự đoán độ tin cậy nào được đề xuất đều phải thích ứng với các thành phần mới để có thể ứng dụng thực tế trong tương lai. Phản ứng của bảng mạch in đối với rung động được xác định bởi độ cứng và khối lượng của các bộ phận, ảnh hưởng đến phản ứng cục bộ của bảng mạch in. Được biết, các thành phần nặng nhất hoặc lớn nhất sẽ thay đổi đáng kể phản ứng của bo mạch đối với độ rung ở những nơi chúng được lắp đặt. Các đặc tính cơ học của PCB (mô đun và độ dày của Young) có thể ảnh hưởng đến độ tin cậy theo những cách khó dự đoán.

PCB cứng hơn có thể làm giảm thời gian phản hồi tổng thể của PCB khi chịu tải, nhưng đồng thời, thực sự có thể làm tăng mômen uốn cục bộ áp dụng cho các bộ phận (Ngoài ra, từ góc độ hư hỏng do nhiệt, thực tế nên chỉ định thêm một PCB tương thích, vì điều này làm giảm ứng suất nhiệt tác động lên bao bì - ghi chú của tác giả). Tần số và biên độ của mômen uốn cục bộ và tải trọng quán tính tác dụng lên ống khói cũng ảnh hưởng đến dạng hư hỏng có khả năng xảy ra nhất. Tải trọng có biên độ thấp tần số cao có thể dẫn đến hư hỏng do mỏi của kết cấu, đây có thể là nguyên nhân chính gây ra hư hỏng (mỏi theo chu kỳ thấp/cao, LCF đề cập đến các hư hỏng bị chi phối bởi biến dạng dẻo (N_f < 10^6), trong khi HCF biểu thị biến dạng đàn hồi hỏng hóc, thường là (N_f > 10^6 ) đến hỏng [56] - ghi chú của tác giả) Sự sắp xếp cuối cùng của các phần tử trên bảng mạch in sẽ xác định nguyên nhân hỏng hóc, có thể xảy ra do ứng suất trong một bộ phận riêng lẻ do tải quán tính gây ra hoặc mômen uốn cục bộ. Cuối cùng, cần tính đến ảnh hưởng của yếu tố con người và tính năng sản xuất, làm tăng khả năng hỏng hóc thiết bị.

Khi xem xét một số lượng đáng kể các yếu tố đầu vào và sự tương tác phức tạp của chúng, có thể thấy rõ tại sao một phương pháp hiệu quả để dự đoán độ tin cậy của thiết bị điện tử vẫn chưa được tạo ra. Một trong những đánh giá tài liệu được các tác giả đề xuất về vấn đề này được trình bày trong IEEE [26]. Tuy nhiên, đánh giá này tập trung chủ yếu vào việc phân loại khá rộng các mô hình độ tin cậy, chẳng hạn như phương pháp dự đoán độ tin cậy từ tài liệu tham khảo, dữ liệu thực nghiệm, mô hình máy tính về các điều kiện hư hỏng (Độ tin cậy vật lý của lỗi (PoF)) và không đề cập đến các lỗi đủ chi tiết do sốc và rung. Foucher và cộng sự [17] tuân theo một phác thảo tương tự như đánh giá của IEEE, với sự nhấn mạnh đáng kể vào các lỗi nhiệt. Sự ngắn gọn trước đây của việc phân tích các phương pháp PoF, đặc biệt khi áp dụng cho các hư hỏng do sốc và rung, đáng được xem xét thêm. Một đánh giá giống như IEEE đang được AIAA biên soạn, nhưng hiện tại vẫn chưa xác định được phạm vi đánh giá.

3. Sự phát triển của các phương pháp dự đoán độ tin cậy

Phương pháp dự đoán độ tin cậy sớm nhất, được phát triển vào những năm 1960, hiện được mô tả trong MIL-HDBK-217F [44] (Mil-Hdbk-217F là bản sửa đổi mới nhất và cuối cùng của phương pháp, được phát hành năm 1995 - ghi chú của tác giả) Sử dụng Phương pháp này sử dụng cơ sở dữ liệu về các lỗi thiết bị điện tử nhằm đạt được tuổi thọ trung bình của bảng mạch in bao gồm một số thành phần nhất định. Phương pháp này được biết đến như một phương pháp dự đoán độ tin cậy từ tài liệu tham khảo và quy chuẩn. Mặc dù Mil-Hdbk-217F ngày càng trở nên lỗi thời nhưng phương pháp tham chiếu này vẫn được sử dụng cho đến ngày nay. Những hạn chế và sự thiếu chính xác của phương pháp này đã được ghi lại rõ ràng [42,50], dẫn đến sự phát triển của ba loại phương pháp thay thế: mô hình máy tính về các điều kiện hư hỏng vật lý (PoF), dữ liệu thực nghiệm và dữ liệu thử nghiệm hiện trường.

Phương pháp PoF dự đoán độ tin cậy về mặt phân tích mà không cần dựa vào dữ liệu được thu thập trước đó. Tất cả các phương pháp PoF đều có hai đặc điểm chung của phương pháp cổ điển được mô tả trong Steinberg [62]: đầu tiên, tìm kiếm phản ứng rung của bảng mạch in đối với một kích thích rung cụ thể, sau đó kiểm tra tiêu chí hỏng hóc của từng bộ phận sau khi tiếp xúc với rung động. Một tiến bộ quan trọng trong phương pháp PoF là việc sử dụng các thuộc tính bảng mạch phân tán (trung bình) để nhanh chóng tạo ra mô hình toán học của bảng mạch in [54], điều này đã làm giảm đáng kể độ phức tạp và thời gian dành cho việc tính toán chính xác phản ứng rung của bảng mạch in. bảng mạch (xem phần 8.1.3). Những phát triển gần đây trong kỹ thuật PoF đã cải thiện khả năng dự đoán lỗi cho các linh kiện hàn công nghệ gắn trên bề mặt (SMT); tuy nhiên, ngoại trừ phương pháp Barkers [59], các phương pháp mới này chỉ có thể áp dụng cho sự kết hợp rất cụ thể của các thành phần và bảng mạch in. Có rất ít phương pháp áp dụng cho các linh kiện lớn như máy biến áp hoặc tụ điện lớn.
Phương pháp dữ liệu thực nghiệm cải thiện chất lượng và khả năng của mô hình được sử dụng trong các phương pháp dự đoán độ tin cậy dựa trên tài liệu tham khảo. Phương pháp đầu tiên dựa trên dữ liệu thực nghiệm để dự đoán độ tin cậy của thiết bị điện tử đã được mô tả trong một bài báo năm 1999 sử dụng phương pháp HIRAP (Chương trình đánh giá độ tin cậy trong dịch vụ của Honeywell), được tạo ra tại Honeywell, Inc. [20]. Phương pháp dữ liệu thực nghiệm có một số ưu điểm so với các phương pháp dự đoán độ tin cậy bằng cách sử dụng tài liệu tham khảo và quy chuẩn. Gần đây, nhiều phương pháp tương tự đã xuất hiện (REMM và TRACS [17], còn FIDES [16]). Phương pháp dữ liệu thực nghiệm, cũng như phương pháp dự đoán độ tin cậy bằng cách sử dụng tài liệu tham khảo và quy chuẩn, không cho phép chúng tôi tính đến một cách thỏa đáng cách bố trí của bo mạch và môi trường hoạt động của nó khi đánh giá độ tin cậy. Sự thiếu hụt này có thể được khắc phục bằng cách sử dụng dữ liệu lỗi từ các bo mạch có thiết kế tương tự hoặc từ các bo mạch đã tiếp xúc với các điều kiện vận hành tương tự.

Phương pháp dữ liệu thử nghiệm phụ thuộc vào sự sẵn có của cơ sở dữ liệu mở rộng chứa dữ liệu sự cố theo thời gian. Mỗi loại lỗi trong cơ sở dữ liệu này phải được xác định chính xác và xác định nguyên nhân gốc rễ của nó. Phương pháp đánh giá độ tin cậy này phù hợp với các công ty sản xuất cùng loại thiết bị với số lượng đủ lớn để có thể xử lý một số lượng lớn các hư hỏng nhằm đánh giá độ tin cậy.

Các phương pháp kiểm tra độ tin cậy của linh kiện điện tử đã được sử dụng từ giữa những năm 1970 và thường được chia thành các thử nghiệm tăng tốc và không tăng tốc. Cách tiếp cận cơ bản là tiến hành chạy thử phần cứng nhằm tạo ra môi trường hoạt động mong đợi một cách thực tế nhất có thể. Các thử nghiệm được thực hiện cho đến khi xảy ra lỗi, cho phép dự đoán MTBF (Thời gian trung bình giữa các lần lỗi). Nếu MTBF được ước tính là rất dài thì thời gian thử nghiệm có thể được giảm xuống bằng thử nghiệm tăng tốc, điều này đạt được bằng cách tăng các hệ số môi trường vận hành và sử dụng công thức đã biết để liên hệ tỷ lệ thất bại trong thử nghiệm tăng tốc với tỷ lệ thất bại dự kiến ​​trong hoạt động. Thử nghiệm này rất quan trọng đối với các thành phần có nguy cơ hỏng hóc cao vì nó cung cấp cho nhà nghiên cứu dữ liệu có độ tin cậy cao nhất, tuy nhiên, sẽ không thực tế nếu sử dụng nó để tối ưu hóa thiết kế bo mạch do thời gian lặp lại của nghiên cứu kéo dài.

Đánh giá nhanh về công trình được xuất bản vào những năm 1990 cho thấy rằng đây là thời kỳ mà dữ liệu thực nghiệm, dữ liệu thử nghiệm và phương pháp PoF cạnh tranh với nhau để thay thế các phương pháp lỗi thời nhằm dự đoán độ tin cậy từ sách tham khảo. Tuy nhiên, mỗi phương pháp đều có những ưu nhược điểm riêng và khi sử dụng đúng cách sẽ mang lại kết quả có giá trị. Kết quả là IEEE gần đây đã phát hành một tiêu chuẩn [26] liệt kê tất cả các phương pháp dự đoán độ tin cậy được sử dụng hiện nay. Mục tiêu của IEEE là chuẩn bị một hướng dẫn cung cấp cho kỹ sư thông tin về tất cả các phương pháp sẵn có cũng như những ưu điểm và nhược điểm vốn có của mỗi phương pháp. Mặc dù cách tiếp cận của IEEE vẫn đang ở giai đoạn đầu của một quá trình phát triển lâu dài, nhưng nó dường như có những giá trị riêng, vì AIAA (Viện Hàng không và Du hành vũ trụ Hoa Kỳ) tuân theo nó với một hướng dẫn gọi là S-102, tương tự như IEEE nhưng cũng tính đến chất lượng tương đối của dữ liệu từ mỗi phương pháp [27]. Những hướng dẫn này chỉ nhằm mục đích tập hợp các phương pháp được lưu hành khắp thế giới trong các tài liệu được xuất bản về các chủ đề này.

4. Hư hỏng do rung động

Phần lớn nghiên cứu trước đây chủ yếu tập trung vào rung động ngẫu nhiên dưới dạng tải PCB, nhưng nghiên cứu sau đây đặc biệt xem xét các hư hỏng liên quan đến va đập. Các phương pháp như vậy sẽ không được thảo luận đầy đủ ở đây vì chúng thuộc phân loại phương pháp PoF và được thảo luận trong phần 8.1 và 8.2 của bài viết này. Heen và cộng sự [24] đã tạo ra một bảng thử nghiệm để kiểm tra tính toàn vẹn của các mối hàn BGA khi chịu va đập. Lau và cộng sự [36] đã mô tả độ tin cậy của các thành phần PLCC, PQFP và QFP dưới tác động trong và ngoài mặt phẳng. Pitarresi và cộng sự [53,55] đã xem xét các hỏng hóc của bo mạch chủ máy tính do tải va đập và đưa ra đánh giá tốt về tài liệu mô tả thiết bị điện tử dưới tải va đập. Steinberg [62] cung cấp toàn bộ chương về thiết kế và phân tích thiết bị điện tử bị ảnh hưởng, bao gồm cả cách dự đoán môi trường sốc và cách đảm bảo hiệu suất của các linh kiện điện tử. Sukhir [64,65] đã mô tả các lỗi trong tính toán tuyến tính về phản ứng của bảng mạch in trước tải trọng tác động lên các chốt của bảng mạch. Do đó, các phương pháp dữ liệu tham khảo và thực nghiệm có thể xem xét các hư hỏng thiết bị liên quan đến va đập, nhưng các phương pháp này mô tả ngầm các hư hỏng “tác động”.

5. Phương pháp tham khảo

Trong số tất cả các phương pháp có sẵn được mô tả trong sách hướng dẫn, chúng tôi sẽ giới hạn chỉ ở hai phương pháp được coi là lỗi rung: Mil-Hdbk-217 và CNET [9]. Mil-Hdbk-217 được hầu hết các nhà sản xuất chấp nhận làm tiêu chuẩn. Giống như tất cả các phương pháp thủ công và tham khảo, chúng đều dựa trên các phương pháp thực nghiệm nhằm dự đoán độ tin cậy của thành phần từ dữ liệu thực nghiệm hoặc phòng thí nghiệm. Các phương pháp được mô tả trong tài liệu tham khảo tương đối đơn giản để thực hiện vì chúng không yêu cầu mô hình toán học phức tạp và chỉ sử dụng các loại bộ phận, số lượng bộ phận, điều kiện hoạt động của bảng mạch và các thông số dễ tiếp cận khác. Dữ liệu đầu vào sau đó được nhập vào mô hình để tính toán thời gian giữa các lần thất bại, MTBF. Mặc dù có những ưu điểm nhưng Mil-Hdbk-217 ngày càng trở nên ít phổ biến hơn [12, 17,42,50,51]. Hãy xem xét một danh sách không đầy đủ các hạn chế về khả năng áp dụng của nó.

  1. Dữ liệu ngày càng lỗi thời, được cập nhật lần cuối vào năm 1995 và không liên quan đến các thành phần mới, không có khả năng mô hình được sửa đổi vì Ban Cải tiến Tiêu chuẩn Quốc phòng đã quyết định để phương pháp này “chết một cách tự nhiên” [ 26].
  2. Phương pháp này không cung cấp thông tin về chế độ lỗi nên không thể cải thiện hoặc tối ưu hóa bố cục PCB.
  3. Các mô hình giả định rằng lỗi xảy ra không phụ thuộc vào thiết kế, bỏ qua cách bố trí các thành phần trên PCB, tuy nhiên, cách bố trí thành phần được biết là có tác động lớn đến xác suất xảy ra lỗi. [50].
  4. Dữ liệu thực nghiệm thu thập được có nhiều điểm không chính xác, dữ liệu được sử dụng từ các linh kiện thế hệ đầu tiên có tỷ lệ hỏng hóc cao bất thường do ghi sai về thời gian vận hành, sửa chữa, v.v., làm giảm độ tin cậy của kết quả dự đoán độ tin cậy [51].

Tất cả những thiếu sót này cho thấy cần tránh sử dụng các phương pháp tham chiếu, tuy nhiên, trong giới hạn chấp nhận được của các phương pháp này, một số yêu cầu của quy định kỹ thuật phải được thực hiện. Vì vậy, chỉ nên sử dụng các phương pháp tham chiếu khi thích hợp, tức là. trong giai đoạn đầu của thiết kế [46]. Thật không may, ngay cả việc sử dụng này cũng cần được tiếp cận một cách thận trọng vì những loại phương pháp này chưa được sửa đổi kể từ năm 1995. Do đó, các phương pháp tham chiếu vốn là những yếu tố dự đoán kém về độ tin cậy cơ học và cần được sử dụng một cách thận trọng.

6. Phương pháp kiểm tra dữ liệu

Phương pháp dữ liệu thử nghiệm là phương pháp dự đoán độ tin cậy đơn giản nhất hiện có. Nguyên mẫu của thiết kế bảng mạch in được đề xuất sẽ chịu các rung động môi trường được tái tạo trên băng ghế trong phòng thí nghiệm. Tiếp theo, các tham số phá hủy (MTTF, phổ sốc) được phân tích, sau đó được sử dụng để tính toán các chỉ số độ tin cậy [26]. Phương pháp dữ liệu thử nghiệm nên được sử dụng có tính đến những ưu điểm và nhược điểm của nó.
Ưu điểm chính của phương pháp dữ liệu thử nghiệm là độ chính xác và độ tin cậy cao của kết quả, vì vậy đối với thiết bị có nguy cơ hỏng hóc cao, giai đoạn cuối cùng của quá trình thiết kế phải luôn bao gồm thử nghiệm đánh giá độ rung. Nhược điểm là cần thời gian dài để chế tạo, lắp đặt và tải mẫu thử, khiến phương pháp này không phù hợp để cải tiến thiết kế của thiết bị có xác suất hỏng hóc cao. Đối với quy trình thiết kế sản phẩm lặp đi lặp lại, cần xem xét một phương pháp nhanh hơn. Thời gian tiếp xúc với tải có thể được giảm bằng cách thử nghiệm tăng tốc nếu có sẵn các mô hình đáng tin cậy để tính toán tuổi thọ sử dụng thực tế sau này [70,71]. Tuy nhiên, các phương pháp thử nghiệm tăng tốc phù hợp hơn để mô hình hóa các hư hỏng do nhiệt hơn là các hư hỏng do rung. Điều này là do việc kiểm tra tác động của tải nhiệt lên thiết bị mất ít thời gian hơn so với kiểm tra tác động của tải rung. Hiệu ứng rung chỉ có thể xuất hiện trên sản phẩm sau một thời gian dài.

Do đó, các phương pháp thử nghiệm thường không được sử dụng cho các hư hỏng do rung trừ khi có các tình huống giảm nhẹ, chẳng hạn như điện áp thấp dẫn đến thời gian hư hỏng rất lâu. Ví dụ về các phương pháp xác minh dữ liệu có thể được tìm thấy trong các tác phẩm của Hart [23], Hin et al. [24], Li [37], Lau và cộng sự. [36], Shetty và cộng sự [57], Liguore và Followell [40], Estes và cộng sự. [15], Vương và cộng sự. [67], Jih và Jung [30]. Tổng quan chung về phương pháp này được đưa ra trong IEEE [26].

7. Phương pháp số liệu thực nghiệm

Phương pháp dữ liệu thử nghiệm dựa trên dữ liệu lỗi từ các bảng mạch in tương tự đã được thử nghiệm trong các điều kiện vận hành được chỉ định. Phương pháp này chỉ đúng đối với các bảng mạch in chịu tải tương tự. Phương pháp dữ liệu thực nghiệm có hai khía cạnh chính: xây dựng cơ sở dữ liệu về hư hỏng của các linh kiện điện tử và triển khai phương pháp dựa trên thiết kế đề xuất. Để xây dựng cơ sở dữ liệu phù hợp, phải có dữ liệu lỗi liên quan được thu thập từ các thiết kế tương tự; điều này có nghĩa là phải tồn tại dữ liệu về lỗi của thiết bị tương tự. Thiết bị bị lỗi cũng phải được phân tích và thu thập số liệu thống kê hợp lý, không đủ để nói rằng một thiết kế PCB nhất định bị lỗi sau một số giờ nhất định, phải xác định được vị trí, chế độ lỗi và nguyên nhân lỗi. Trừ khi tất cả dữ liệu lỗi trước đó đã được phân tích kỹ lưỡng, sẽ cần một thời gian dài thu thập dữ liệu trước khi có thể sử dụng phương pháp dữ liệu thử nghiệm.

Một giải pháp khả thi cho hạn chế này là triển khai Thử nghiệm vòng đời tăng tốc cao (HALT) nhằm mục đích nhanh chóng xây dựng cơ sở dữ liệu về tỷ lệ lỗi, mặc dù việc tái tạo chính xác các thông số môi trường là một thách thức nhưng rất quan trọng [27]. Bạn có thể đọc mô tả về giai đoạn thứ hai của việc triển khai phương pháp dữ liệu thử nghiệm trong [27], trong đó cho thấy cách dự đoán MTBF cho một thiết kế được đề xuất nếu thiết kế đang được thử nghiệm có được bằng cách sửa đổi một bảng mạch hiện có đã tồn tại dữ liệu lỗi chi tiết. . Các đánh giá khác về phương pháp dữ liệu thực nghiệm được nhiều tác giả mô tả trong [11,17,20,26].

8. Máy tính mô phỏng các điều kiện hư hỏng (PoF)

Các kỹ thuật lập mô hình máy tính cho các điều kiện hư hỏng, còn được gọi là mô hình ứng suất và hư hỏng hoặc mô hình PoF, được triển khai theo quy trình dự đoán độ tin cậy gồm hai bước. Giai đoạn đầu tiên bao gồm việc tìm kiếm phản hồi của bảng mạch in đối với tải động đặt lên nó; ở giai đoạn thứ hai, phản hồi của mô hình được tính toán để đảm bảo chỉ số độ tin cậy nhất định. Hầu hết các tài liệu thường dành cho cả phương pháp dự đoán phản ứng và quá trình tìm ra tiêu chí thất bại. Hai phương pháp này được hiểu rõ nhất khi được mô tả độc lập, vì vậy đánh giá này sẽ xem xét hai bước này một cách riêng biệt.

Giữa các giai đoạn dự đoán phản hồi và tìm kiếm tiêu chí lỗi, bộ dữ liệu được tạo ở giai đoạn đầu tiên và được sử dụng ở giai đoạn thứ hai sẽ được chuyển sang mô hình. Biến phản hồi đã phát triển từ việc sử dụng gia tốc đầu vào trên khung máy [15,36,37,67], thông qua gia tốc thực tế mà thành phần trải qua để tính đến các phản ứng rung khác nhau của các bố cục PCB khác nhau [40] và cuối cùng là xem xét lệch cục bộ [62] hoặc mômen uốn cục bộ [59] mà PCB cục bộ đối với thành phần trải qua.

Cần lưu ý rằng lỗi là chức năng của việc sắp xếp các bộ phận trên bảng mạch in [21,38], do đó các mô hình kết hợp phản ứng rung cục bộ có nhiều khả năng chính xác hơn. Việc lựa chọn tham số nào (gia tốc cục bộ, độ võng cục bộ hoặc mômen uốn) là yếu tố quyết định sự phá hủy tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể.
Nếu sử dụng các thành phần SMT, mômen cong hoặc uốn có thể là yếu tố quan trọng nhất gây ra hư hỏng; đối với các thành phần nặng, gia tốc cục bộ thường được sử dụng làm tiêu chí hư hỏng. Thật không may, chưa có nghiên cứu nào được thực hiện để chỉ ra loại tiêu chí nào phù hợp nhất trong một bộ dữ liệu đầu vào nhất định.

Điều quan trọng là phải xem xét tính phù hợp của bất kỳ phương pháp PoF nào được sử dụng, vì việc sử dụng bất kỳ phương pháp PoF, phân tích hoặc FE nào không được hỗ trợ bởi dữ liệu thử nghiệm trong phòng thí nghiệm là không thực tế. Ngoài ra, điều quan trọng là chỉ sử dụng bất kỳ mô hình nào trong phạm vi khả năng ứng dụng của nó, điều này rất tiếc sẽ hạn chế khả năng áp dụng của hầu hết các mô hình PoF hiện tại để sử dụng trong các điều kiện rất cụ thể và hạn chế. Các ví dụ hay về thảo luận về phương pháp PoF được nhiều tác giả mô tả [17,19,26,49].

8.1. Dự đoán phản hồi

Dự đoán phản ứng liên quan đến việc sử dụng các đặc tính hình học và vật liệu của kết cấu để tính toán biến phản hồi cần thiết. Bước này dự kiến ​​sẽ chỉ ghi lại phản hồi tổng thể của PCB cơ bản chứ không phải phản hồi của từng thành phần riêng lẻ. Có ba loại phương pháp dự đoán phản hồi chính: mô hình FE phân tích, chi tiết và mô hình FE đơn giản hóa, được mô tả bên dưới. Các phương pháp này tập trung vào việc kết hợp độ cứng và hiệu ứng khối lượng của các thành phần được thêm vào, tuy nhiên, điều quan trọng là không bỏ qua tầm quan trọng của việc lập mô hình chính xác độ cứng quay ở rìa của PCB vì điều này liên quan chặt chẽ đến độ chính xác của mô hình (điều này được thảo luận trong Mục 8.1.4). Quả sung. 1. Ví dụ về mô hình chi tiết của bảng mạch in [53].

Phân tích độ tin cậy của thiết bị điện tử chịu sốc và rung—Tổng quan

8.1.1. Dự đoán phản ứng phân tích

Steinberg [62] cung cấp phương pháp phân tích duy nhất để tính toán phản ứng rung của bảng mạch in. Steinberg phát biểu rằng biên độ dao động khi cộng hưởng của một đơn vị điện tử bằng hai lần căn bậc hai của tần số cộng hưởng; khiếu nại này dựa trên dữ liệu không có sẵn và không thể được xác minh. Điều này cho phép tính toán độ lệch động khi cộng hưởng, sau đó có thể sử dụng kết quả này để tính toán tải động từ một bộ phận nặng hoặc độ cong của bảng mạch in. Phương pháp này không trực tiếp tạo ra phản ứng PCB cục bộ và chỉ tương thích với các tiêu chí hư hỏng dựa trên độ lệch được mô tả bởi Steinberg.

Tính hợp lệ của giả định về phân bố hàm truyền dựa trên các phép đo biên độ vẫn còn đáng nghi ngờ vì Pitarresi và cộng sự [53] đã đo mức suy giảm tới hạn là 2% đối với bo mạch chủ máy tính, trong khi sử dụng giả định của Steinberg sẽ cho kết quả là 3,5% (dựa trên tần số tự nhiên 54). Hz), điều này sẽ dẫn đến việc đánh giá thấp phản ứng của bo mạch đối với độ rung.

8.1.2. Mô hình FE chi tiết

Một số tác giả chứng minh việc sử dụng các mô hình FE chi tiết để tính toán phản ứng rung của bảng mạch in [30,37,53, 57,58] (Hình 1-3 hiển thị các ví dụ với mức độ chi tiết tăng lên), tuy nhiên việc sử dụng các mô hình này các phương pháp này không được khuyến nghị cho một sản phẩm thương mại (trừ khi dự đoán chính xác về phản ứng cục bộ là không thực sự cần thiết) vì thời gian cần thiết để xây dựng và giải quyết một mô hình như vậy là quá nhiều. Các mô hình đơn giản hóa tạo ra dữ liệu có độ chính xác phù hợp nhanh hơn nhiều và với chi phí thấp hơn. Có thể giảm thời gian cần thiết để xây dựng và giải mô hình FE chi tiết bằng cách sử dụng hằng số lò xo JEDEC 4 được công bố trong [33-35], các hằng số lò xo này có thể được sử dụng thay cho mô hình FE chi tiết của từng dây. Ngoài ra, phương pháp cấu trúc con (đôi khi được gọi là phương pháp siêu phần tử) có thể được triển khai để giảm thời gian tính toán cần thiết để giải các mô hình chi tiết. Cần lưu ý rằng các mô hình FE chi tiết thường làm mờ ranh giới giữa dự đoán phản hồi và tiêu chí thất bại, do đó tác phẩm được tham chiếu ở đây cũng có thể nằm trong danh sách các tác phẩm chứa tiêu chí thất bại.

8.1.3. Mô hình FE phân tán

Các mô hình FE được đơn giản hóa giúp giảm thời gian tạo mô hình và giải pháp. Khối lượng thành phần bổ sung và độ cứng của nó có thể được biểu thị bằng cách mô phỏng đơn giản một PCB trống với khối lượng và độ cứng tăng lên, trong đó tác động của khối lượng và độ cứng được kết hợp bằng cách tăng cục bộ mô đun Young của PCB.

Quả sung. 2. Ví dụ về mô hình chi tiết của thành phần QFP sử dụng tính đối xứng để đơn giản hóa quá trình mô hình hóa và giảm thời gian giải [36]. Quả sung. 3. Ví dụ về mô hình FE chi tiết của đạo trình J [6].

Phân tích độ tin cậy của thiết bị điện tử chịu sốc và rung—Tổng quan

Hệ số tăng cường độ cứng có thể được tính bằng cách cắt vật lý phần tử kèm theo và áp dụng các phương pháp thử uốn [52]. Pitarresi và cộng sự. [52,54] đã kiểm tra tác động đơn giản hóa của khối lượng và độ cứng tăng thêm do các bộ phận gắn vào bảng mạch in mang lại.

Bài viết đầu tiên xem xét một trường hợp duy nhất của mô hình FE đơn giản của bảng mạch in, được xác minh dựa trên dữ liệu thực nghiệm. Lĩnh vực quan tâm chính của bài viết này là việc xác định các đặc tính phân tán, với lưu ý rằng cần có độ chính xác cao về độ cứng xoắn để có một mô hình chính xác.

Bài viết thứ hai xem xét năm loại PCB được lấp đầy khác nhau, mỗi loại được mô hình hóa với nhiều mức độ đơn giản hóa thành phần khác nhau. Những mô hình này được so sánh với dữ liệu thực nghiệm. Bài viết này kết thúc với một số quan sát mang tính hướng dẫn về mối tương quan giữa tỷ lệ khối lượng-độ cứng và độ chính xác của mô hình. Cả hai bài viết này chỉ sử dụng tần số tự nhiên và MEC (tiêu chí đảm bảo phương thức) để xác định mối tương quan giữa hai mô hình. Thật không may, sai số ở tần số tự nhiên không thể cung cấp bất kỳ thông tin nào về sai số trong gia tốc cục bộ hoặc mô men uốn và MKO chỉ có thể đưa ra mối tương quan tổng thể giữa hai chế độ tự nhiên chứ không thể sử dụng để tính sai số phần trăm của gia tốc hoặc độ cong. Sử dụng kết hợp phân tích số và mô phỏng máy tính, Cifuentes [10] đưa ra bốn nhận xét sau.

  1. Các chế độ mô phỏng phải chứa ít nhất 90% khối lượng rung để phân tích chính xác.
  2. Trong trường hợp độ lệch của bảng tương đương với độ dày của nó, phân tích phi tuyến có thể phù hợp hơn phân tích tuyến tính.
  3. Những lỗi nhỏ trong việc sắp xếp các thành phần có thể gây ra những lỗi lớn trong phép đo phản hồi.
  4. Độ chính xác của phép đo đáp ứng nhạy cảm hơn với sai số về khối lượng so với độ cứng.

8.1.4. Điều kiện biên giới

Hệ số độ cứng xoay cạnh PCB có tác động đáng kể đến độ chính xác của đáp ứng tính toán [59] và tùy thuộc vào cấu hình cụ thể, hệ số này có tầm quan trọng lớn hơn nhiều so với khối lượng và độ cứng thành phần được thêm vào. Việc lập mô hình độ cứng cạnh quay bằng 5 (về cơ bản chỉ là điều kiện được hỗ trợ) thường tạo ra kết quả thận trọng, trong khi mô hình hóa ở dạng được kẹp chặt thường đánh giá thấp kết quả, vì ngay cả cơ cấu kẹp PCB cứng nhất cũng không thể đảm bảo điều kiện cạnh được kẹp hoàn toàn. Barker và Chen [41] xác nhận lý thuyết phân tích bằng các kết quả thực nghiệm để chỉ ra độ cứng quay của cạnh ảnh hưởng đến tần số tự nhiên của PCB như thế nào. Phát hiện chính của nghiên cứu này là mối tương quan chặt chẽ giữa độ cứng xoay của cạnh và tần số tự nhiên, phù hợp với lý thuyết. Điều này cũng có nghĩa là sai số lớn trong mô hình độ cứng quay của cạnh sẽ dẫn đến sai số lớn trong dự đoán phản ứng. Mặc dù công việc này được xem xét trong một trường hợp cụ thể nhưng nó có thể áp dụng để mô hình hóa tất cả các loại cơ chế điều kiện biên. Sử dụng dữ liệu thực nghiệm từ Lim et al. [5] cung cấp một ví dụ về cách tính độ cứng quay của cạnh để sử dụng FE trong mô hình PCB; điều này đạt được bằng cách sử dụng phương pháp phỏng theo Barker và Chen [21]. Công việc này cũng cho thấy cách xác định vị trí tối ưu của bất kỳ điểm nào trong cấu trúc để tối đa hóa tần số tự nhiên. Các công trình xem xét cụ thể tác động của việc thay đổi các điều kiện biên để giảm phản ứng rung cũng được thực hiện bởi Guo và Zhao [2]; Aglietti [3]; Aglietti và Schwingshackl [41], Lim và cộng sự. [XNUMX].

8.1.5. Dự đoán tác động sốc và rung

Pitarresi và cộng sự. [53-55] sử dụng mô hình FE chi tiết của PCB để dự đoán phản ứng sốc và rung của bo mạch với các thành phần được biểu diễn dưới dạng khối 3D. Những mô hình này sử dụng tỷ lệ giảm chấn không đổi được xác định bằng thực nghiệm để cải thiện khả năng dự đoán phản ứng khi cộng hưởng. Phổ phản ứng tác động (SRS) và phương pháp quét thời gian được so sánh để dự đoán phản ứng tác động, trong đó cả hai phương pháp đều là sự đánh đổi giữa độ chính xác và thời gian giải quyết.

8.2. Tiêu chí từ chối

Tiêu chí lỗi đo lường phản hồi của PCB và sử dụng nó để rút ra thước đo lỗi, trong đó thước đo lỗi có thể là thời gian trung bình giữa các lần hỏng hóc (MTBF), chu kỳ dẫn đến lỗi, xác suất hoạt động không có lỗi hoặc bất kỳ thước đo độ tin cậy nào khác (xem IEEE [26]; Jensen[28] 47]; O'Connor [XNUMX] để thảo luận về các thước đo lỗi). Nhiều cách tiếp cận khác nhau để tạo ra dữ liệu này có thể được chia thành các phương pháp phân tích và thực nghiệm. Các phương pháp thực nghiệm tạo ra dữ liệu tiêu chí hư hỏng bằng cách tải các mẫu thử nghiệm của các bộ phận vào tải trọng động yêu cầu. Thật không may, do có thể có nhiều dữ liệu đầu vào (loại thành phần, độ dày và tải PCB) trong thực tế nên dữ liệu được công bố khó có thể áp dụng trực tiếp vì dữ liệu chỉ có giá trị trong những trường hợp rất đặc biệt. Các phương pháp phân tích không gặp phải những nhược điểm như vậy và có khả năng ứng dụng rộng rãi hơn nhiều.

8.2.1. Tiêu chí thất bại theo kinh nghiệm

Như đã nêu trước đó, hạn chế của hầu hết các mô hình thực nghiệm là chúng chỉ có thể áp dụng cho các cấu hình có cùng độ dày PCB, loại thành phần tương tự và tải đầu vào, điều này khó xảy ra. Tuy nhiên, tài liệu sẵn có rất hữu ích vì những lý do sau: nó cung cấp các ví dụ hay về thực hiện kiểm tra lỗi, nêu bật các tùy chọn khác nhau cho các thước đo lỗi và cung cấp thông tin có giá trị liên quan đến cơ chế lỗi. Li [37] đã tạo ra một mô hình thực nghiệm để dự đoán độ tin cậy của các gói BGA 272 chân và gói QFP 160 chân. Hư hỏng do mỏi ở dây dẫn và trong thân gói được điều tra và kết quả thử nghiệm phù hợp tốt với phân tích hư hỏng dựa trên ứng suất được tính toán bằng mô hình FE chi tiết (xem thêm Li và Poglitsch [38,39]). Quá trình này tạo ra thiệt hại tích lũy đối với một mức tăng tốc rung nhất định của tín hiệu đầu vào rung.
Lau và cộng sự [36] đã đánh giá độ tin cậy của các bộ phận cụ thể dưới tải va đập và rung bằng cách sử dụng số liệu thống kê Weibull. Liguore và Followell [40] đã kiểm tra lỗi của các thành phần LLCC và J-lead bằng cách thay đổi khả năng tăng tốc cục bộ trong các chu kỳ dịch vụ. Gia tốc cục bộ được sử dụng trái ngược với gia tốc đầu vào của khung xe và ảnh hưởng của nhiệt độ đến kết quả thử nghiệm đã được nghiên cứu. Bài báo cũng đề cập đến nghiên cứu ảnh hưởng của độ dày PCB đến độ tin cậy của linh kiện.

Guo và Zhao [21] so sánh độ tin cậy của các bộ phận khi sử dụng độ cong xoắn cục bộ làm tải trọng, trái ngược với các nghiên cứu trước đây sử dụng gia tốc. Thiệt hại do mỏi được mô phỏng, sau đó mô hình FE được so sánh với kết quả thực nghiệm. Bài viết cũng thảo luận về việc tối ưu hóa bố cục thành phần để cải thiện độ tin cậy.

Ham và Lee [22] trình bày một phương pháp dữ liệu thử nghiệm cho bài toán xác định ứng suất hàn chì dưới tác dụng tải xoắn theo chu kỳ. Estes và cộng sự [15] đã xem xét vấn đề hư hỏng của các bộ phận cánh chim mòng biển (GOST IEC 61188-5-5-2013) khi áp dụng gia tốc đầu vào và tải nhiệt. Các thành phần được nghiên cứu là các loại gói chip CQFP 352, 208, 196, 84 và 28, cũng như FP 42 và 10. Bài báo tập trung vào các hỏng hóc của các linh kiện điện tử do dao động trong quỹ đạo của vệ tinh Trái đất địa tĩnh, thời gian giữa các lần thất bại được tính theo số năm bay trên quỹ đạo địa tĩnh hoặc quỹ đạo Trái đất thấp. Cần lưu ý rằng sự hư hỏng của dây cánh chim có nhiều khả năng xảy ra ở các vị trí tiếp xúc với thân gói hơn là ở mối hàn.

Jih và Jung [30] xem xét các lỗi thiết bị gây ra bởi các lỗi sản xuất cố hữu trong mối hàn. Điều này được thực hiện bằng cách tạo mô hình FE rất chi tiết của PCB và tìm mật độ phổ công suất (PSD) cho các độ dài vết nứt sản xuất khác nhau. Ligyore, Followell [40] và Shetty, Reinikainen [58] đề xuất rằng các phương pháp thực nghiệm tạo ra dữ liệu lỗi chính xác và hữu ích nhất cho các cấu hình thành phần được kết nối cụ thể. Những loại phương pháp này được sử dụng nếu dữ liệu đầu vào nhất định (độ dày bảng, loại thành phần, phạm vi độ cong) có thể được giữ không đổi trong suốt thiết kế hoặc nếu người dùng có đủ khả năng để thực hiện các thử nghiệm thực tế thuộc loại này.

8.2.2. Tiêu chí thất bại phân tích

Mô hình SMT của khớp góc

Nhiều nhà nghiên cứu khác nhau khi xem xét lỗi chốt góc của SMT cho thấy rằng đây là nguyên nhân gây ra lỗi phổ biến nhất. Các bài báo của Sidharth và Barker [59] hoàn thành một loạt bài báo trước đó bằng cách trình bày một mô hình xác định biến dạng của các dây dẫn góc SMT và các thành phần dây dẫn vòng. Mô hình đề xuất có sai số nhỏ hơn 7% so với mô hình FE chi tiết cho sáu trường hợp xấu nhất. Mô hình này dựa trên công thức được Barker và Sidharth [4] công bố trước đây, trong đó độ võng của một bộ phận gắn liền chịu mô men uốn được mô hình hóa. Bài báo của Sukhir [63] phân tích các ứng suất dự kiến ​​ở các đầu cuối gói do mô men uốn tác dụng cục bộ. Barker và Sidharth [4] xây dựng dựa trên công trình của Sukhir [63], Barker và cộng sự [4], xem xét ảnh hưởng của độ cứng quay dẫn đầu. Cuối cùng, Barker và cộng sự [7] đã sử dụng các mô hình FE chi tiết để nghiên cứu ảnh hưởng của sự thay đổi kích thước của chì đến tuổi thọ mỏi của chì.

Thật thích hợp khi đề cập ở đây công trình về hằng số lò xo chì JEDEC, nó đã đơn giản hóa rất nhiều việc tạo ra các mô hình của các thành phần chì [33-35]. Các hằng số lò xo có thể được sử dụng thay cho mô hình chi tiết các kết nối dây dẫn; thời gian cần thiết để xây dựng và giải mô hình FE trong mô hình sẽ giảm đi. Việc sử dụng các hằng số như vậy trong mô hình FE thành phần sẽ cản trở việc tính toán trực tiếp ứng suất chì cục bộ. Thay vào đó, biến dạng chì tổng thể sẽ được đưa ra, sau đó sẽ liên quan đến ứng suất chì cục bộ hoặc tiêu chí hư hỏng chì dựa trên vòng đời của sản phẩm.

Dữ liệu độ mỏi vật liệu

Hầu hết dữ liệu về hư hỏng của vật liệu được sử dụng để làm vật hàn và các bộ phận chủ yếu liên quan đến hư hỏng nhiệt và có tương đối ít dữ liệu liên quan đến hư hỏng do mỏi. Một tài liệu tham khảo chính trong lĩnh vực này được cung cấp bởi Sandor [56], người cung cấp dữ liệu về cơ chế mỏi và hư hỏng của hợp kim hàn. Steinberg [62] xem xét sự thất bại của các mẫu hàn. Dữ liệu độ mỏi của vật hàn và dây dẫn tiêu chuẩn có sẵn trong bài báo của Yamada [69].

Quả sung. 4. Vị trí hỏng hóc thông thường trong hướng dẫn sử dụng dành cho các bộ phận QFP là gần với thân gói hàng.

Phân tích độ tin cậy của thiết bị điện tử chịu sốc và rung—Tổng quan

Các lỗi mô hình hóa liên quan đến quá trình khử liên kết của mối hàn là một thách thức do các đặc tính bất thường của vật liệu này. Giải pháp cho câu hỏi này phụ thuộc vào thành phần cần được kiểm tra. Được biết, đối với các gói QFP, điều này thường không được tính đến và độ tin cậy được đánh giá bằng tài liệu tham khảo. Nhưng nếu tính toán hàn các thành phần BGA và PGA lớn, thì các kết nối chì, do đặc tính bất thường của chúng, có thể ảnh hưởng đến hỏng hóc của sản phẩm. Vì vậy, đối với các gói QFP, đặc tính mỏi của chì là thông tin hữu ích nhất. Đối với BGA, thông tin về độ bền của mối hàn chịu biến dạng dẻo tức thời sẽ hữu ích hơn [14]. Đối với các thành phần lớn hơn, Steinberg [62] cung cấp dữ liệu điện áp kéo ra ở mối hàn.

Mô hình hư hỏng thành phần nặng

Các mô hình hư hỏng duy nhất tồn tại đối với các bộ phận nặng được trình bày trong một bài báo của Steinberg [62], trong đó kiểm tra độ bền kéo của các bộ phận và đưa ra ví dụ về cách tính ứng suất tối đa cho phép có thể áp dụng cho kết nối dây dẫn.

8.3. Kết luận về khả năng ứng dụng của mô hình PoF

Các kết luận sau đây đã được đưa ra trong tài liệu liên quan đến phương pháp PoF.

Phản ứng cục bộ là rất quan trọng để dự đoán lỗi thành phần. Như đã lưu ý trong Li, Poglitsch [38], các thành phần ở các cạnh của PCB ít bị hỏng hơn so với các thành phần nằm ở trung tâm của PCB do sự khác biệt cục bộ về độ uốn. Do đó, các thành phần ở các vị trí khác nhau trên PCB sẽ có xác suất hỏng hóc khác nhau.

Độ cong của bảng cục bộ được coi là tiêu chí hư hỏng quan trọng hơn khả năng tăng tốc của các thành phần SMT. Các công trình gần đây [38,57,62,67] chỉ ra rằng độ cong của tấm ván là tiêu chí hỏng hóc chính.

Các loại gói khác nhau, cả về số lượng chân và loại được sử dụng, vốn đã đáng tin cậy hơn các loại khác, bất kể môi trường cục bộ cụ thể [15,36,38].
Nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến độ tin cậy của các thành phần. Liguore và Followell [40] tuyên bố rằng tuổi thọ mỏi cao nhất trong khoảng nhiệt độ từ 0 ◦C đến 65 ◦C, với sự giảm rõ rệt ở nhiệt độ dưới -30 ◦C và trên 95 ◦C. Đối với các thành phần QFP, vị trí mà dây gắn vào gói (xem Hình 4) được coi là vị trí lỗi chính chứ không phải là mối hàn [15,22,38].

Độ dày của bảng có tác động nhất định đến tuổi thọ mỏi của các bộ phận SMT, vì tuổi thọ mỏi của BGA đã được chứng minh là giảm khoảng 30-50 lần nếu độ dày của bảng tăng từ 0,85 mm lên 1,6 mm (trong khi vẫn duy trì độ cong tổng thể không đổi) [13] . Tính linh hoạt (tuân thủ) của các dây dẫn thành phần ảnh hưởng đáng kể đến độ tin cậy của các thành phần dây dẫn ngoại vi [63], tuy nhiên, đây là mối quan hệ phi tuyến tính và các dây dẫn kết nối trung gian là kém tin cậy nhất.

8.4. Phương pháp phần mềm

Trung tâm Kỹ thuật Vòng đời Nâng cao (CALCE) tại Đại học Maryland cung cấp phần mềm tính toán độ rung và phản ứng sốc của bảng mạch in. Phần mềm (có tên CALCE PWA) có giao diện người dùng giúp đơn giản hóa quá trình chạy mô hình FE và tự động nhập tính toán phản hồi vào mô hình rung. Không có giả định nào được sử dụng để tạo mô hình phản hồi FE và tiêu chí thất bại được sử dụng được lấy từ Steinberg [61] (mặc dù phương pháp của Barkers [48] cũng được kỳ vọng sẽ được triển khai). Để đưa ra các khuyến nghị chung nhằm cải thiện độ tin cậy của thiết bị, phần mềm được mô tả hoạt động tốt, đặc biệt vì nó đồng thời tính đến các ứng suất do nhiệt gây ra và yêu cầu kiến ​​thức chuyên môn tối thiểu, nhưng độ chính xác của tiêu chí hư hỏng trong các mô hình chưa được xác minh bằng thực nghiệm.

9. Các phương pháp tăng độ tin cậy của thiết bị

Phần này sẽ thảo luận về những sửa đổi sau dự án nhằm cải thiện độ tin cậy của thiết bị điện tử. Chúng thuộc hai loại: loại làm thay đổi điều kiện biên của PCB và loại làm tăng độ giảm chấn.

Mục đích chính của việc sửa đổi điều kiện biên là giảm độ lệch động của bảng mạch in, điều này có thể đạt được thông qua việc gia cố các gân, hỗ trợ bổ sung hoặc giảm độ rung của môi trường đầu vào. Các chất tăng cứng có thể hữu ích khi chúng tăng tần số tự nhiên, do đó làm giảm độ lệch động [62], điều tương tự cũng áp dụng cho việc bổ sung thêm các trụ đỡ [3], mặc dù vị trí của các trụ đỡ cũng có thể được tối ưu hóa, như được trình bày trong công trình của JH Ong và Lim [ 40]. Thật không may, các đường gân và giá đỡ thường yêu cầu thiết kế lại bố cục, vì vậy những kỹ thuật này tốt nhất nên được xem xét sớm trong chu trình thiết kế. Ngoài ra, cần cẩn thận để đảm bảo rằng các sửa đổi không làm thay đổi tần số riêng để phù hợp với tần số riêng của kết cấu đỡ, vì điều này sẽ phản tác dụng.

Việc bổ sung lớp cách nhiệt sẽ cải thiện độ tin cậy của sản phẩm bằng cách giảm tác động của môi trường động được truyền tới thiết bị và có thể đạt được một cách thụ động hoặc chủ động.
Các phương pháp thụ động thường đơn giản và rẻ hơn để thực hiện, chẳng hạn như sử dụng chất cách điện cáp [66] hoặc sử dụng đặc tính giả đàn hồi của hợp kim nhớ hình (SMA) [32]. Tuy nhiên, người ta biết rằng các bộ cách ly được thiết kế kém thực sự có thể làm tăng phản ứng.
Các phương pháp chủ động cung cấp khả năng giảm chấn tốt hơn trên dải tần số rộng hơn, thường phải trả giá bằng sự đơn giản và khối lượng, vì vậy chúng thường nhằm mục đích cải thiện độ chính xác của các thiết bị đo chính xác rất nhạy hơn là để ngăn ngừa hư hỏng. Cách ly rung động chủ động bao gồm các phương pháp điện từ [60] và áp điện [18,43]. Không giống như các phương pháp sửa đổi điều kiện biên, sửa đổi giảm chấn nhằm mục đích giảm đáp ứng cộng hưởng cực đại của thiết bị điện tử, trong khi tần số tự nhiên thực tế chỉ thay đổi một chút.

Giống như cách ly rung, khả năng giảm chấn có thể đạt được một cách thụ động hoặc chủ động, với sự đơn giản hóa thiết kế tương tự ở phần trước và độ phức tạp và giảm chấn cao hơn ở phần sau.

Ví dụ, các phương pháp thụ động bao gồm các phương pháp rất đơn giản như vật liệu liên kết, do đó làm tăng độ giảm chấn của bảng mạch in [62]. Các phương pháp phức tạp hơn bao gồm giảm chấn hạt [68] và sử dụng các bộ hấp thụ động băng thông rộng [25].

Kiểm soát độ rung chủ động thường đạt được thông qua việc sử dụng các phần tử áp điện được liên kết với bề mặt của bảng mạch in [1,45]. Việc sử dụng các phương pháp làm cứng tùy theo từng trường hợp cụ thể và phải được xem xét cẩn thận so với các phương pháp khác. Việc áp dụng những kỹ thuật này cho những thiết bị không có vấn đề về độ tin cậy sẽ không nhất thiết làm tăng chi phí và trọng lượng của thiết kế. Tuy nhiên, nếu một sản phẩm có thiết kế đã được phê duyệt không thành công trong quá trình thử nghiệm thì việc áp dụng kỹ thuật làm cứng cấu trúc có thể nhanh hơn và dễ dàng hơn nhiều so với việc thiết kế lại thiết bị.

10. Cơ hội phát triển phương pháp

Phần này trình bày chi tiết các cơ hội để cải thiện khả năng dự đoán độ tin cậy của thiết bị điện tử, mặc dù những tiến bộ gần đây trong công nghệ quang điện tử, công nghệ nano và công nghệ đóng gói có thể sớm hạn chế khả năng áp dụng các đề xuất này. Bốn phương pháp dự đoán độ tin cậy chính có thể không được sử dụng tại thời điểm thiết kế thiết bị. Yếu tố duy nhất có thể làm cho các phương pháp như vậy trở nên hấp dẫn hơn là sự phát triển của các công nghệ thử nghiệm và sản xuất hoàn toàn tự động, chi phí thấp, vì điều này sẽ cho phép thiết kế được đề xuất được xây dựng và thử nghiệm nhanh hơn nhiều so với khả năng hiện tại, với nỗ lực tối thiểu của con người.

Phương pháp PoF có rất nhiều chỗ để cải tiến. Lĩnh vực chính có thể được cải thiện là tích hợp với quy trình thiết kế tổng thể. Thiết kế thiết bị điện tử là một quá trình lặp đi lặp lại giúp nhà phát triển đến gần hơn với kết quả cuối cùng chỉ với sự cộng tác của các kỹ sư chuyên về lĩnh vực điện tử, sản xuất và kỹ thuật nhiệt cũng như thiết kế kết cấu. Một phương pháp tự động giải quyết đồng thời một số vấn đề này sẽ giảm số lần lặp lại thiết kế và tiết kiệm lượng thời gian đáng kể, đặc biệt là khi xem xét lượng trao đổi thông tin giữa các bộ phận. Các lĩnh vực cải tiến khác trong phương pháp PoF sẽ được chia thành các loại dự đoán phản hồi và tiêu chí thất bại.

Dự đoán phản hồi có hai hướng khả thi: mô hình nhanh hơn, chi tiết hơn hoặc mô hình đơn giản, cải tiến. Với sự ra đời của bộ xử lý máy tính ngày càng mạnh mẽ, thời gian giải quyết các mô hình FE chi tiết có thể trở nên khá ngắn, đồng thời nhờ phần mềm hiện đại, thời gian lắp ráp sản phẩm được giảm xuống, giúp giảm thiểu chi phí nhân lực. Các phương pháp FE đơn giản hóa cũng có thể được cải thiện bằng quy trình tạo tự động các mô hình FE, tương tự như các phương pháp được đề xuất cho các phương pháp FE chi tiết. Phần mềm tự động (CALCE PWA) hiện có sẵn cho mục đích này, nhưng công nghệ này chưa được chứng minh rõ ràng trong thực tế và các giả định mô hình được đưa ra vẫn chưa được biết.

Việc tính toán độ không đảm bảo cố hữu trong các phương pháp đơn giản hóa khác nhau sẽ rất hữu ích, cho phép thực hiện các tiêu chí về khả năng chịu lỗi hữu ích.

Cuối cùng, một cơ sở dữ liệu hoặc phương pháp để tăng độ cứng cho các bộ phận gắn liền sẽ hữu ích, trong đó việc tăng độ cứng này có thể được sử dụng để cải thiện độ chính xác của các mô hình phản hồi. Việc tạo ra các tiêu chí hư hỏng của thành phần phụ thuộc vào sự khác biệt nhỏ giữa các thành phần tương tự từ các nhà sản xuất khác nhau, cũng như khả năng phát triển các loại bao bì mới, vì bất kỳ phương pháp hoặc cơ sở dữ liệu nào để xác định tiêu chí hư hỏng đều phải tính đến sự thay đổi và thay đổi đó.

Một giải pháp là tạo một phương pháp/phần mềm để tự động xây dựng các mô hình FE chi tiết dựa trên các thông số đầu vào như kích thước chì và bao bì. Phương pháp này có thể khả thi đối với các bộ phận có hình dạng đồng nhất nói chung như các bộ phận SMT hoặc DIP, nhưng không khả thi đối với các bộ phận phức tạp không đều như máy biến áp, cuộn cảm hoặc các bộ phận không chuẩn.

Các mô hình FE tiếp theo có thể được giải quyết về ứng suất và kết hợp với dữ liệu hư hỏng vật liệu (dữ liệu đường cong dẻo S-N, cơ học đứt gãy hoặc tương tự) để tính toán tuổi thọ của các bộ phận, mặc dù dữ liệu hư hỏng vật liệu phải có chất lượng cao. Quá trình FE phải tương quan với dữ liệu thử nghiệm thực tế, tốt nhất là trên phạm vi cấu hình càng rộng càng tốt.

Nỗ lực tham gia vào quy trình như vậy là tương đối nhỏ so với phương án thử nghiệm trực tiếp trong phòng thí nghiệm, vốn phải thực hiện một số lượng thử nghiệm có ý nghĩa thống kê trên các độ dày PCB khác nhau, cường độ tải và hướng tải khác nhau, thậm chí với hàng trăm loại thành phần khác nhau có sẵn cho nhiều mục đích khác nhau. các loại bảng. Xét về mặt thử nghiệm đơn giản trong phòng thí nghiệm, có thể có một phương pháp để cải thiện giá trị của từng thử nghiệm.

Nếu có một phương pháp tính toán mức tăng ứng suất tương đối do những thay đổi trong một số biến nhất định, chẳng hạn như độ dày PCB hoặc kích thước chì, thì sự thay đổi về tuổi thọ linh kiện sau đó có thể được ước tính. Phương pháp như vậy có thể được tạo ra bằng cách sử dụng phương pháp phân tích hoặc phân tích FE, cuối cùng dẫn đến một công thức đơn giản để tính toán tiêu chí hư hỏng từ dữ liệu hư hỏng hiện có.

Cuối cùng, dự kiến ​​sẽ tạo ra một phương pháp kết hợp tất cả các công cụ khác nhau có sẵn: phân tích FE, dữ liệu thử nghiệm, phân tích phân tích và phương pháp thống kê để tạo ra dữ liệu lỗi chính xác nhất có thể với nguồn lực hạn chế hiện có. Tất cả các yếu tố riêng lẻ của phương pháp PoF có thể được cải thiện bằng cách đưa các phương pháp ngẫu nhiên vào quy trình để tính đến tác động của sự biến đổi trong vật liệu điện tử và các giai đoạn sản xuất. Điều này sẽ làm cho kết quả thực tế hơn, có thể dẫn đến một quy trình tạo ra thiết bị có khả năng biến đổi mạnh mẽ hơn đồng thời giảm thiểu sự xuống cấp của sản phẩm (bao gồm cả trọng lượng và chi phí).

Cuối cùng, những cải tiến như vậy thậm chí có thể cho phép đánh giá độ tin cậy của thiết bị theo thời gian thực trong quá trình thiết kế, đề xuất ngay các tùy chọn thành phần, bố cục hoặc đề xuất khác an toàn hơn để cải thiện độ tin cậy đồng thời giải quyết các vấn đề khác như nhiễu điện từ (EMI), nhiệt và công nghiệp.

11. Kết luận

Đánh giá này giới thiệu sự phức tạp của việc dự đoán độ tin cậy của thiết bị điện tử, theo dõi sự phát triển của bốn loại phương pháp phân tích (tài liệu quy định, dữ liệu thực nghiệm, dữ liệu thử nghiệm và PoF), dẫn đến sự tổng hợp và so sánh các loại phương pháp này. Các phương pháp tham khảo được ghi nhận là chỉ hữu ích cho các nghiên cứu sơ bộ, các phương pháp dữ liệu thực nghiệm chỉ hữu ích nếu có sẵn dữ liệu thời gian rộng rãi và chính xác, và các phương pháp dữ liệu thử nghiệm rất quan trọng để kiểm tra chất lượng thiết kế nhưng không đủ để tối ưu hóa các thiết kế.

Các phương pháp PoF được thảo luận chi tiết hơn so với các đánh giá tài liệu trước đây, chia nghiên cứu thành các loại tiêu chí dự đoán và xác suất thất bại. Phần “Dự đoán phản hồi” xem xét tài liệu về các thuộc tính phân tán, mô hình điều kiện biên và mức độ chi tiết trong các mô hình FE. Việc lựa chọn phương pháp dự đoán phản hồi được thể hiện là sự cân bằng giữa độ chính xác và thời gian để tạo và giải mô hình FE, một lần nữa nhấn mạnh tầm quan trọng của tính chính xác của các điều kiện biên. Phần “Tiêu chí Thất bại” thảo luận về các tiêu chí Thất bại theo kinh nghiệm và phân tích; đối với công nghệ SMT, sẽ cung cấp các đánh giá về mô hình và các bộ phận nặng.
Các phương pháp thực nghiệm chỉ có thể áp dụng cho những trường hợp rất cụ thể, mặc dù chúng cung cấp những ví dụ điển hình về phương pháp kiểm tra độ tin cậy, trong khi các phương pháp phân tích có phạm vi áp dụng rộng hơn nhưng lại phức tạp hơn khi thực hiện. Một cuộc thảo luận ngắn gọn về các phương pháp phân tích lỗi hiện có dựa trên phần mềm chuyên dụng được cung cấp. Cuối cùng, chúng tôi đưa ra những hàm ý cho tương lai của việc dự đoán độ tin cậy, xem xét các hướng phát triển của các phương pháp dự đoán độ tin cậy.

Văn chương[1] G. S. Aglietti, R. S. Langley, E. Rogers và S. B. Gabriel, Một mô hình hiệu quả của bảng điều khiển được nạp thiết bị cho các nghiên cứu thiết kế điều khiển tích cực, Tạp chí của Hiệp hội Âm học Hoa Kỳ 108 (2000), 1663–1673.
[2] GS Aglietti, Vỏ nhẹ hơn dành cho thiết bị điện tử dùng cho các ứng dụng không gian, Kỷ yếu của Viện Kỹ sư Cơ khí 216 (2002), 131–142.
[3] G. S. Aglietti và C. Schwingshackl, Phân tích vỏ và thiết bị chống rung cho thiết bị điện tử cho các ứng dụng không gian, Kỷ yếu của Hội nghị quốc tế lần thứ 6 về Động lực học và Điều khiển các cấu trúc tàu vũ trụ trong không gian, Riomaggiore, Ý, (2004).
[4] D. B. Barker và Y. Chen, Mô hình hóa các hạn chế rung động của thanh dẫn hướng thẻ khóa nêm, Tạp chí Bao bì Điện tử ASME 115(2) (1993), 189–194.
[5] D. B. Barker, Y. Chen và A. Dasgupta, Ước tính tuổi thọ mỏi do rung của các bộ phận gắn trên bề mặt có bốn chì, Tạp chí Bao bì Điện tử ASME 115(2) (1993), 195–200.
[6] D. B. Barker, A. Dasgupta và M. Pecht, Tính toán tuổi thọ mối hàn PWB dưới tải trọng nhiệt và rung, Hội nghị chuyên đề về độ tin cậy và bảo trì hàng năm, Kỷ yếu năm 1991 (Cat. No. 91CH2966-0), 451–459.
[7] D. B. Barker, I. Sharif, A. Dasgupta và M. Pecht, Ảnh hưởng của sự thay đổi kích thước chì SMC đến độ tuân thủ của chì và tuổi thọ mỏi của mối hàn, Tạp chí Bao bì Điện tử ASME 114(2) (1992), 177–184.
[8] D. B. Barker và K. Sidharth, PWB cục bộ và sự cong của bộ phận lắp ráp chịu mômen uốn, Hiệp hội kỹ sư cơ khí Hoa Kỳ (Giấy) (1993), 1–7.
[9] J. Bowles, Một cuộc khảo sát về các quy trình dự đoán độ tin cậy cho các thiết bị vi điện tử, Giao dịch của IEEE về Độ tin cậy 41(1) (1992), 2–12.
[10] AO Cifuentes, Ước tính hành vi động của bảng mạch in, Giao dịch của IEEE về Linh kiện, Bao bì và Công nghệ Sản xuất Phần B: Bao bì Nâng cao 17(1) (1994), 69–75.
[11] L. Condra, C. Bosco, R. Deppe, L. Gullo, J. Treacy và C. Wilkinson, Đánh giá độ tin cậy của thiết bị điện tử hàng không vũ trụ, Kỹ thuật Chất lượng và Độ tin cậy Quốc tế 15(4) (1999), 253–260 .
[12] M. J. Cushing, D. E. Mortin, T. J. Stadterman và A. Malhotra, So sánh các phương pháp đánh giá độ tin cậy điện tử, Giao dịch của IEEE về Độ tin cậy 42(4) (1993), 542–546.
[13] R. Darveaux và A. Syed, Độ tin cậy của các mối hàn mảng diện tích khi uốn, Kỷ yếu quốc tế của Chương trình Kỹ thuật SMTA (2000), 313–324.
[14] N. F. Enke, T. J. Kilinski, S. A. Schroeder và J. R. Lesniak, Hành vi cơ học của các khớp nối hàn thiếc-chì 60/40, Kỷ yếu - Hội nghị Linh kiện Điện tử 12 (1989), 264–272.
[15] T. Estes, W. Wong, W. McMullen, T. Berger và Y. Saito, Độ tin cậy của phi lê gót chân loại 2 trên các bộ phận có chì của cánh mòng biển. Hội nghị hàng không vũ trụ, Kỷ yếu 6 (2003), 6-2517–6 C2525
[16] FIDES, FIDES Guide 2004 phát hành Phương pháp luận về độ tin cậy cho các hệ thống điện tử. Nhóm FIDES, 2004.
[17] B. Foucher, D. Das, J. Boullie và B. Meslet, Đánh giá các phương pháp dự đoán độ tin cậy cho các thiết bị điện tử, Độ tin cậy vi điện tử 42(8) (2002), 1155–1162.
[18] J. Garcia-Bonito, M. Brennan, S. Elliott, A. David và R. Pinnington, Một thiết bị truyền động áp điện độ dịch chuyển cao mới để kiểm soát rung động chủ động, Vật liệu và cấu trúc thông minh 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 và E. Vergnault, Một phương pháp để đánh giá và lựa chọn phương pháp dự đoán độ tin cậy phù hợp cho các thành phần eee trong các ứng dụng không gian, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu, (Ấn phẩm Đặc biệt) ESA SP (507) (2002), 73–80.
[20] L. Gullo, Đánh giá độ tin cậy trong dịch vụ và phương pháp tiếp cận từ trên xuống cung cấp phương pháp dự đoán độ tin cậy thay thế. Độ tin cậy và khả năng bảo trì hàng năm, Kỷ yếu hội thảo (Cat. No. 99CH36283), 1999, 365–377.
[21] Q. Guo và M. Zhao, Độ mỏi của mối hàn SMT bao gồm độ cong xoắn và tối ưu hóa vị trí chip, Tạp chí Quốc tế về Công nghệ Sản xuất Tiên tiến 26(7–8) (2005), 887–895.
[22] S.-J. Ham và S.-B. Lee, Nghiên cứu thực nghiệm về độ tin cậy của bao bì điện tử khi rung, Cơ học thực nghiệm 36(4) (1996), 339–344.
[23] D. Hart, Kiểm tra độ mỏi của dây dẫn thành phần trong lỗ được mạ xuyên qua, Kỷ yếu của IEEE của Hội nghị Điện tử và Hàng không Vũ trụ Quốc gia (1988), 1154–1158.
[24] T. Y. Hin, K. S. Beh và K. Seetharamu, Phát triển bảng thử nghiệm động để đánh giá độ tin cậy của mối hàn FCBGA trong va đập và rung. Kỷ yếu Hội nghị Công nghệ Bao bì Điện tử lần thứ 5 (EPTC 2003), 2003, 256–262.58
[25] V. Ho, A. Veprik và V. Babitsky, Tăng cường độ chắc chắn cho bảng mạch in bằng bộ hấp thụ động băng rộng, Sốc và Rung 10(3) (2003), 195–210.
[26] IEEE, Hướng dẫn của IEEE về lựa chọn và sử dụng các dự đoán về độ tin cậy dựa trên IEEE 1413, 2003, v+90 C.
[27] T. Jackson, S. Harbater, J. Sketoe và T. Kinney, Phát triển các định dạng tiêu chuẩn cho các mô hình độ tin cậy của hệ thống không gian, Hội nghị chuyên đề về Độ tin cậy và Bảo trì Hàng năm, Kỷ yếu năm 2003 (Cat. Số 03CH37415), 269–276.
[28] F. Jensen, Độ tin cậy của linh kiện điện tử, Wiley, 1995.
[29] J. H. Ong và G. Lim, Một kỹ thuật đơn giản để tối đa hóa tần số cơ bản của cấu trúc, Tạp chí Bao bì Điện tử ASME 122 (2000), 341–349.
[30] E. Jih và W. Jung, Độ mỏi do rung của các mối hàn gắn trên bề mặt. IThermfl98. Hội nghị liên xã hội lần thứ sáu về hiện tượng nhiệt và cơ nhiệt trong hệ thống điện tử (Mã số 98CH36208), 1998, 246–250.
[31] B. Johnson và L. Gullo, Những cải tiến trong phương pháp dự đoán và đánh giá độ tin cậy. Hội nghị chuyên đề về độ tin cậy và bảo trì hàng năm. Thủ tục tố tụng năm 2000. Hội nghị chuyên đề quốc tế về chất lượng và tính toàn vẹn của sản phẩm (Cat. No. 00CH37055), 2000, -:181–187.
[32] M. Khan, D. Lagoudas, J. Mayes và B. Henderson, Các phần tử lò xo giả đàn hồi SMA để cách ly rung động thụ động: mô hình phần i, Tạp chí Cấu trúc và Hệ thống Vật liệu Thông minh 15(6) (2004), 415–441 .
[33] R. Kotlowitz, Sự tuân thủ so sánh của các thiết kế khách hàng tiềm năng đại diện cho các bộ phận gắn trên bề mặt, Giao dịch IEEE về Thành phần, Thiết bị lai và Công nghệ Sản xuất 12(4) (1989), 431–448.
[34] R. Kotlowitz, Các số liệu tuân thủ đối với thiết kế dây dẫn thành phần gắn trên bề mặt. Kỷ yếu năm 1990. Hội nghị Công nghệ và Linh kiện Điện tử lần thứ 40 (Cat. No. 90CH2893-6), 1990, 1054–1063.
[35] R. Kotlowitz và L. Taylor, Các số liệu tuân thủ dành cho các thiết kế chì cánh mòng biển nghiêng, uốn cong hình nhện và cánh mòng biển nhện cho các bộ phận gắn trên bề mặt. Kỷ yếu năm 1991. Hội nghị Công nghệ và Linh kiện Điện tử lần thứ 41 (Cat. No. 91CH2989-2), 1991, 299–312.
[36] J. Lau, L. Powers-Maloney, J. Baker, D. Rice và B. Shaw, Độ tin cậy của mối hàn của các cụm công nghệ gắn trên bề mặt cao độ mịn, Giao dịch của IEEE về Linh kiện, Giống lai và Công nghệ Sản xuất 13(3) (1990), 534–544.
[37] R. Li, Phương pháp dự đoán độ mỏi của các linh kiện điện tử dưới tải trọng rung ngẫu nhiên, Tạp chí Bao bì Điện tử ASME 123(4) (2001), 394–400.
[38] R. Li và L. Poglitsch, Độ mỏi của mảng lưới bi nhựa và gói bốn mặt phẳng bằng nhựa dưới rung động của ô tô. SMTA International, Kỷ yếu của Chương trình Kỹ thuật (2001), 324–329.
[39] R. Li và L. Poglitsch, Độ mỏi do rung, cơ chế hư hỏng và độ tin cậy của mảng lưới bi nhựa và các gói phẳng bằng nhựa.
[40] Kỷ yếu Hội nghị quốc tế HD 2001 về đóng gói hệ thống và kết nối mật độ cao (SPIE Vol. 4428), 2001, 223–228.
[41] S. Liguore và D. Followell, Độ mỏi do rung của các mối hàn công nghệ gắn trên bề mặt (smt). Hội nghị chuyên đề về độ tin cậy và bảo trì hàng năm Kỷ yếu năm 1995 (Cat. No. 95CH35743), 1995, -:18–26.
[42] G. Lim, J. Ong và J. Penny, Ảnh hưởng của việc hỗ trợ cạnh và điểm bên trong của bảng mạch in khi rung, Tạp chí Bao bì Điện tử ASME 121(2) (1999), 122–126.
[43] P. Luthra, Mil-hdbk-217: Có chuyện gì vậy? Giao dịch của IEEE về độ tin cậy 39(5) (1990), 518.
[44] J. Marouze và L. Cheng, Một nghiên cứu khả thi về cách ly rung động chủ động bằng cách sử dụng bộ truyền động sấm sét, Vật liệu và Cấu trúc Thông minh 11(6) (2002), 854–862.
[45] MIL-HDBK-217F. Dự đoán độ tin cậy của thiết bị điện tử. Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ, ấn bản F, 1995.
[46] S. R. Moheimani, Một cuộc khảo sát về những cải tiến gần đây trong việc giảm rung và điều khiển bằng cách sử dụng bộ chuyển đổi áp điện song song, Giao dịch của IEEE về Công nghệ Hệ thống Điều khiển 11(4) (2003), 482–494.
[47] S. Morris và J. Reilly, Mil-hdbk-217-một mục tiêu yêu thích. Hội nghị chuyên đề về độ tin cậy và bảo trì hàng năm. Kỷ yếu năm 1993 (Mã số 93CH3257-3), (1993), 503–509.
P. O'Connor, Kỹ thuật độ tin cậy thực tế. Wiley, 1997.
[48] ​​​​M. Osterman và T. Stadterman, Phần mềm đánh giá lỗi cho cụm thẻ mạch. Độ tin cậy và khả năng bảo trì hàng năm. Hội thảo chuyên đề. Kỷ yếu năm 1999 (Mã số 99CH36283), 1999, 269–276.
[49] M. Pecht và A. Dasgupta, Vật lý thất bại: một cách tiếp cận để phát triển sản phẩm đáng tin cậy, Báo cáo cuối cùng của Hội thảo về độ tin cậy tích hợp quốc tế IEEE 1995 (Cat. No. 95TH8086), (1999), 1–4.
[50] M. Pecht và W.-C. Kang, Phê phán các phương pháp dự đoán độ tin cậy mil-hdbk-217e, IEEE Transactions on Reliability 37(5) (1988), 453–457.
[51] M. G. Pecht và F. R. Nash, Dự đoán độ tin cậy của thiết bị điện tử, Kỷ yếu của IEEE 82(7) (1994), 992–1004.
[52] J. Pitarresi, D. Caletka, R. Caldwell và D. Smith, Kỹ thuật đặc tính bôi nhọ để phân tích rung động FE của thẻ mạch in, Tạp chí Bao bì Điện tử ASME 113 (1991), 250–257.
[53] J. Pitarresi, P. Geng, W. Beltman và Y. Ling, Mô hình hóa và đo lường động của bo mạch chủ máy tính cá nhân. Hội nghị Công nghệ và Linh kiện Điện tử lần thứ 52 năm 2002., (Mã số 02CH37345)(-), 2002, 597–603.
[54] J. Pitarresi và A. Primavera, So sánh các kỹ thuật mô hình rung động cho thẻ mạch in, Tạp chí Bao bì Điện tử ASME 114 (1991), 378–383.
[55] J. Pitarresi, B. Roggeman, S. Chaparala và P. Geng, Thử nghiệm sốc cơ học và mô hình hóa bo mạch chủ PC. Kỷ yếu năm 2004, Hội nghị Công nghệ và Linh kiện Điện tử lần thứ 54 (IEEE Cat. No. 04CH37546) 1 (2004), 1047–1054.
[56] BI Sandor, Cơ học hàn – Đánh giá hiện đại. Hiệp hội Khoáng sản, Kim loại và Vật liệu, 1991.
[57] S. Shetty, V. Lehtinen, A. Dasgupta, V., Halkola và T. Reinikainen, Độ mỏi của các kết nối gói cân chip do uốn cong theo chu kỳ, Tạp chí Bao bì Điện tử ASME 123(3) (2001), 302– 308.
[58] S. Shetty và T. Reinikainen, Thử nghiệm uốn cong ba và bốn điểm cho các gói hàng điện tử, Tạp chí Bao bì Điện tử ASME 125(4) (2003), 556–561.
[59] K. Sidharth và D. B. Barker, Ước tính tuổi thọ mỏi do rung động gây ra của các đầu góc của các bộ phận ngoại vi có chì, Tạp chí Bao bì Điện tử ASME 118(4) (1996), 244–249.
[60] J. Spanos, Z. Rahman và G. Blackwood, Bộ cách ly rung chủ động 6 trục mềm, Kỷ yếu của Hội nghị Kiểm soát Hoa Kỳ 1 (1995), 412–416.
[61] D. Steinberg, Phân tích rung động cho thiết bị điện tử, John Wiley & Sons, 1991.
[62] D. Steinberg, Phân tích rung động cho thiết bị điện tử, John Wiley & Sons, 2000.
[63] E. Suhir, Các dây dẫn bên ngoài tuân thủ có thể làm giảm độ bền của thiết bị gắn trên bề mặt không? 1988 Kỷ yếu của Hội nghị Linh kiện Điện tử lần thứ 38 (88CH2600-5), 1988, 1–6.
[64] E. Suhir, Phản ứng động phi tuyến của bảng mạch in đối với tải sốc tác dụng lên đường viền hỗ trợ của nó, Tạp chí Bao bì Điện tử ASME 114(4) (1992), 368–377.
[65] E. Suhir, Phản ứng của bảng mạch in linh hoạt trước tải trọng va đập định kỳ tác dụng lên đường viền hỗ trợ của nó, Hiệp hội Kỹ sư Cơ khí Hoa Kỳ (Giấy) 59(2) (1992), 1–7.
[66] A. Veprik, Chống rung cho các bộ phận quan trọng của thiết bị điện tử trong điều kiện môi trường khắc nghiệt, Tạp chí Âm thanh và Rung 259(1) (2003), 161–175.
[67] H. Wang, M. Zhao và Q. Guo, Thí nghiệm mỏi rung của mối hàn SMT, Độ tin cậy vi điện tử 44(7) (2004), 1143–1156.
[68] Z. W. Xu, K. Chan và W. Liao, Một phương pháp thực nghiệm cho thiết kế giảm chấn hạt, Sốc và Rung 11(5–6) (2004), 647–664.
[69] S. Yamada, Phương pháp tiếp cận cơ học đứt gãy đối với vết nứt mối hàn, Giao dịch của IEEE về Linh kiện, Vật liệu lai và Công nghệ Sản xuất 12(1) (1989), 99–104.
[70] W. Zhao và E. Elsayed, Lập mô hình thử nghiệm cuộc sống tăng tốc dựa trên thời gian còn lại trung bình, Tạp chí Quốc tế về Khoa học Hệ thống 36(11) (1995), 689–696.
[71] W. Zhao, A. Mettas, X. Zhao, P. Vassiliou và E. A. Elsayed, Căng thẳng bước tổng quát đã tăng tốc mô hình cuộc sống. Kỷ yếu của Hội nghị Quốc tế năm 2004 về Kinh doanh Độ tin cậy và Trách nhiệm của Sản phẩm Điện tử, 2004, 19–25.

Nguồn: www.habr.com

Thêm một lời nhận xét