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01單板與元器件的環(huán)境差異

元器件安裝在單板上，經(jīng)過單板印制線路板完成元器件間的互聯(lián)，通過元器件的功能集合完成單板既定功能，單板提供了元器件的物理支撐、電連接和散熱。單板的外部環(huán)境和元器件的微環(huán)境差異較大，這種差異導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)認(rèn)證合格的元器件在單板實(shí)際使用中會(huì)出現(xiàn)很多難以想象的問題。認(rèn)證是為了選用可靠的元器件，而依據(jù)單板環(huán)境特點(diǎn)持續(xù)優(yōu)化元器件認(rèn)證方法是提高元器件可靠性的重要手段。在下面的差異分析中主要依據(jù)現(xiàn)有的元器件認(rèn)證試驗(yàn)的不足，單板制造商在有條件的情況下可開展補(bǔ)充認(rèn)證，提高自己?jiǎn)伟宓目煽啃浴?/span>

一、機(jī)械應(yīng)力差距

元器件在生產(chǎn)廠測(cè)試時(shí)，在不通電的情況下一般采用托盤支撐；需要通電時(shí)，采用夾具支撐。在這種測(cè)試方式下，因?yàn)樵骷]有焊接到單板上，因此各種機(jī)械應(yīng)力基本不能加載到元器件上，元器件溫度循環(huán)產(chǎn)生應(yīng)力只作用到元器件局部，不能考察單板變形對(duì)元器件焊點(diǎn)的影響。

因?yàn)椴煌瑔伟宓臋C(jī)械應(yīng)力差距巨大，單板制造商在進(jìn)行元器件可靠性認(rèn)證時(shí)，宜將元器件焊接到擬使用的PCB上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以彌補(bǔ)元器件廠家認(rèn)證實(shí)驗(yàn)之不足。實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意板材的選擇和布線，各種板材的CTE差距較大，同時(shí)金屬布線也會(huì)顯著影響單板的變形。

二、復(fù)合應(yīng)力與單一應(yīng)力

元器件級(jí)的試驗(yàn)認(rèn)證一般采用單一應(yīng)力環(huán)境，但元器件在單板應(yīng)用中面臨的則是多種應(yīng)力復(fù)合作用。在實(shí)際環(huán)境中，晝夜存在溫度差，開關(guān)機(jī)和運(yùn)行模式存在差異，導(dǎo)致元器件熱功率耗散差距，器件結(jié)溫不一樣，因而會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力或溫度循環(huán)應(yīng)力。器件級(jí)的潮濕實(shí)驗(yàn)是在結(jié)構(gòu)完整和恒定高溫下進(jìn)行，沒有考慮器件的結(jié)溫和外部溫度的差異，器件級(jí)的單一應(yīng)力實(shí)驗(yàn)很難匹配板級(jí)應(yīng)用下的復(fù)合應(yīng)力環(huán)境。

為了應(yīng)對(duì)實(shí)際應(yīng)用中的復(fù)雜工況，可依據(jù)單一應(yīng)力失效機(jī)理，通過試驗(yàn)順序的改變有效激發(fā)多應(yīng)力環(huán)境下的失效機(jī)理。

02元器件可靠性需求分析

用好元器件必須對(duì)元器件在單板中面臨的應(yīng)力環(huán)境進(jìn)行深入分析，最終將各種應(yīng)力轉(zhuǎn)換為元器件的強(qiáng)度要求和質(zhì)量要求，將強(qiáng)度要求作為元器件規(guī)格書中的關(guān)鍵規(guī)格，將質(zhì)量要求轉(zhuǎn)化為與供應(yīng)商合作的質(zhì)量協(xié)議。元器件應(yīng)力來源主要分為電過應(yīng)力（EOS) 、熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力、環(huán)境應(yīng)力、壽命應(yīng)力。

03板級(jí)元器件可靠性保障

板級(jí)元器件可靠性保障的主要手段是，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)中用到的元器件可靠性應(yīng)用條件得到滿足，即通過設(shè)計(jì)構(gòu)建可靠性，配合設(shè)計(jì)流程實(shí)現(xiàn)可靠性設(shè)計(jì)，通過對(duì)結(jié)果的檢驗(yàn)持續(xù)優(yōu)化可靠性設(shè)計(jì)流程。

圖1 元器件可靠性保障流程

在概念階段，需要依據(jù)產(chǎn)品需求和元器件技術(shù)特點(diǎn)分析關(guān)鍵元器件的特點(diǎn)，選定關(guān)鍵元器件的生產(chǎn)廠商，開展供應(yīng)商認(rèn)證，啟動(dòng)元器件認(rèn)證程序，確保選對(duì)元器件，輸出元器件可靠性需求。

在開發(fā)階段，進(jìn)行單板可靠性需求分析，對(duì)單板可靠性需求，歷史產(chǎn)品使用過的相似元器件出現(xiàn)過的問題進(jìn)行分析，明確關(guān)鍵器件、關(guān)鍵電路的元器件的可靠性需求和元器件關(guān)鍵規(guī)格，參與電路設(shè)計(jì)評(píng)審，檢視設(shè)計(jì)需求是否得到滿足，通過白盒測(cè)試驗(yàn)證元器件降額是否符合要求。

在單板驗(yàn)證階段，驗(yàn)證單板（產(chǎn)品）是否符合單板可靠性需求。

在產(chǎn)品發(fā)布前，檢查是否遺留可靠性設(shè)計(jì)問題，遺留問題是否有篩選方案，可靠性監(jiān)控方案和相應(yīng)的檢測(cè)規(guī)范和設(shè)備是否就緒，存在可靠性風(fēng)險(xiǎn)時(shí)需要高層決策后實(shí)施產(chǎn)品發(fā)布。

在產(chǎn)品生命周期中對(duì)任何元器件失效問題必須進(jìn)行失效分析，發(fā)現(xiàn)問題根因并制定和落實(shí)解決措施；對(duì)單板可靠性數(shù)據(jù)進(jìn)行例行監(jiān)控，持續(xù)進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)可靠性問題后及時(shí)分析并解決，嚴(yán)重問題進(jìn)行產(chǎn)品召回。

任何階段都需要設(shè)定便于質(zhì)量管理的度量指標(biāo)和質(zhì)量基線，對(duì)于無法輸出測(cè)量結(jié)果的設(shè)計(jì)，如文檔、原理圖、PCB通過組建評(píng)審專家團(tuán)隊(duì)，依據(jù)評(píng)審專家提出的問題嚴(yán)重性進(jìn)行度量是否滿足質(zhì)量要求。