12_封装可靠性与失效-教案分析.ppt

TU-EPRC 微电子封装可靠性与失效分析 蔡坚 清华大学 jamescai@tsinghua.edu.cn 可靠性基础知识 Reliability is possibility! 可靠性的定义-名词解释 生产率(Productivity)资源的利用效率，即产出与投入的比值。 质量(Quality) 产品符合顾客规定要求的程度 。(经久耐用) 可靠性（Reliability）产品在规定条件下、规定时间内完成规定功能的能力。 “规定条件”：环境、负荷、工作方式、使用方法。 　 环境：温度、湿度、气氛、粒子、机械运动…… “规定时间”：贮存时间和使用时间，即寿命（ 实际上也是 “规定条件”） “完成规定功能”：顾客要求的“全部”功能。 产品失去规定的功能?失效 可靠性和失效的数学定量描述 可靠度：R（t） 产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率： T：产品寿命，N：产品总数，且足够大。 n（t）：从开始工作到t时刻的累积失效数。 失效分布函数=累积失效概率：F（t） 产品在规定的时间t以前累积失效的概率： 失效密度函数 f(t) 理论上失效概率在时间上的分布。 f(t)、F(t)和R(t)的关系 失效率λ(t) Lambda(t) 工作到某一时刻尚未失效的产品，在该时刻后，单位时间内发生失效的概率 。 ? 失效率＝失效率函数 N为产品的总数，且足够大； n(t)为N个产品从开始工作到t时刻的累积失效数。 失效分布函数 F(t)、失效密度函数 f(t）与失效率?(t）的关系： 若?(t)= ? ?常数,则 R(t)=e- ?,失效率愈低,可靠性愈高 f(t) ? ?e- ?, F(t) ? 1-e ?. 失效率单位为 % /（103小时），即 　 　每工作1000小时后产品失效的百分数。 非特（Fit）： 适用于半导体器件等高可靠性器件。 　1 Fit=1×10-9/h=1×10-6/1000h 典型的失效率曲线 Δ早期失效期：产品使用的早期，失效率较高且下降很快。主要由于设计、制造、贮存、运输等形成的缺陷，以及调试、起动不当等人为因素所造成的。 Δ偶然失效期：主要由非预期的过载、误操作、意外的天灾以及一些尚不清楚的偶然因素所造成。 偶然失效期是能有效工作的时期，称为有效寿命。 Δ耗损失效期： 失效率上升较快，这是由于产品已经老化、疲劳、磨损、蠕变、腐蚀等所谓有耗损的原因所引起的 。 产品的寿命 产品寿命：对不可修复的产品是“产品失效前的工作时间或工作次数”，或“无故障工作时间”。 　产品寿命往往研究的是某一批或某一类产品的“总体寿命”。所以在数学上常用的是平均寿命、中位寿命、特征寿命（统计学概念）。 产品的寿命的数学表征 Δ平均寿命 ： 某批产品寿命的算术平均值。 　　　　MTTF（Mean Time To Failure），失效前平均工作时间：对于不可修复产品，其失效前工作或贮存的平均时间。 　　　　MTBF（Mean Time Between Failures），平均无故障工作时间(对于可修复装置)：对于可修复产品，为两次相邻失效间的平均工作时间，即平均无故障工作时间。 Δ中位寿命 t0.5 ： 某批产品工作到刚好一半数量失效时的工作时间。 R( t0.5 )=F( t0.5 )=50% 常用的失效分布 1）???? 韦伯分布(Weibull distribution ) 2）????正态分布（Normal Distribution） 3）????指数分布（Exponential distribution ） 4）????对数正态分布 （Lognormal distribution ） *指数分布，对数正态分布是韦伯分布的特殊情况。 韦伯分布 分布函数： m为形状参数, ?为位置参数, t0为尺度参数。 正态分布（高斯分布、误差分布） ?：正态分布的标准差; ?：正态分布的平均值。 可靠性试验方法 可靠性试验简介 为评价分析电子产品可靠性而进行的试验称为： 可靠性试验 试验目的 1. 研制阶段用以暴露试制产品各方面的缺陷?改善设计 2. 生产阶