如何使用統(tǒng)計(jì)故障率（SFR）分析方法

設(shè)計(jì)電路板以提高可靠性時(shí)，最好遵循更合理的做法。盡管大多數(shù)電路板設(shè)計(jì)人員可能認(rèn)為他們的設(shè)計(jì)是完美無(wú)瑕的，但是風(fēng)險(xiǎn)管理通常需要在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)電路板性能進(jìn)行一次評(píng)估，結(jié)果表明某些電路板會(huì)過(guò)早失效。因此，邏輯指示該設(shè)計(jì)電路板應(yīng)遵循可靠性步驟。例如可靠性工程師采取的措施，將被并入您的電路板的開(kāi)發(fā)過(guò)程中。

首先，讓我們看一下設(shè)備可靠性以及設(shè)計(jì)電路板人員在實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)或可靠性設(shè)計(jì)（DFR）中的作用。然后，我們將探索如何使用統(tǒng)計(jì)故障率（SFR）分析方法，面向故障的加速測(cè)試（FOAT）來(lái)指導(dǎo)我們的DFR努力，不僅提高可靠性，而且優(yōu)化電路板開(kāi)發(fā)流程的效率。

電子設(shè)備故障率曲線

設(shè)計(jì)PCBA的可靠性

現(xiàn)場(chǎng)觀察到的故障是衡量電路板可靠性的極好的精確指標(biāo)。對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)管理，這種實(shí)際結(jié)果被用作催化劑，以不斷更新PCBA開(kāi)發(fā)流程。但是，這種不斷發(fā)展的可靠性策略并不是最有效的，因?yàn)樗某晒θQ于發(fā)生的足夠多的失敗，從而可以識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)因素并設(shè)計(jì)出有效的控制措施來(lái)減輕它們。能夠在部署電路板之前預(yù)測(cè)故障率會(huì)更好。

在部署之前評(píng)估PCBA可靠性的最常用方法是測(cè)試。電路板測(cè)試的類(lèi)型很多。有些是非侵入性的，可以通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)光學(xué)檢查（AOI）來(lái)完成。其他在線測(cè)試（ICT）；例如飛針（如下圖所示）和測(cè)試元件和電路功能的釘床有助于評(píng)估可靠性，但需要包括設(shè)計(jì)步驟以方便在制造過(guò)程中使用。

飛針PCBA測(cè)試

例如，指甲床測(cè)試需要對(duì)要測(cè)試的產(chǎn)品進(jìn)行規(guī)格說(shuō)明，并需要專(zhuān)門(mén)的測(cè)試設(shè)備，這會(huì)延長(zhǎng)制造周期。還有破壞性的測(cè)試技術(shù)。例如高加速壽命測(cè)試（HALT）和比較跟蹤指數(shù)（CTI）測(cè)試，可用于確定電路板在物理?yè)p壞之前可以承受的壓力量。

毫無(wú)疑問(wèn)，可以使用測(cè)試來(lái)量化電路板在現(xiàn)場(chǎng)何時(shí)以及是否會(huì)失敗。缺點(diǎn)是大多數(shù)測(cè)試方法都有相關(guān)的成本。包括無(wú)法使用的電路板和時(shí)間延遲，這使它們無(wú)法有效地確定電路板設(shè)計(jì)的可靠性。為了幫助解決該問(wèn)題，可以進(jìn)行可靠性（DFR）仿真和FEA分析設(shè)計(jì)。例如EMC / EMI，電源完整性（PI），信號(hào)完整性和熱評(píng)估。但是，在大多數(shù)情況下，可靠性是主要考慮因素，因此必須確保測(cè)試的準(zhǔn)確性。

如上所示，設(shè)備可靠性要求設(shè)計(jì)者和合同制造商（CM）之間進(jìn)行協(xié)作。因此，DFR涉及執(zhí)行測(cè)試或模擬以及指定物理測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。

基于故障導(dǎo)向加速測(cè)試（FOAT）的DFR

最近，人們?cè)噲D通過(guò)添加確定是否確實(shí)需要物理測(cè)試（尤其是昂貴的破壞性類(lèi)型）的邏輯方法來(lái)提高DFR的效率。為了證明沒(méi)有必要進(jìn)行此測(cè)試，需要使用另一種量化故障率的方法。這包括準(zhǔn)確估計(jì)隨機(jī)統(tǒng)計(jì)故障率（SFR）的能力，該統(tǒng)計(jì)故障率構(gòu)成了上面圖2中生命周期曲線的恒定故障率部分。出現(xiàn)的一種方法是面向故障的加速測(cè)試（FOAT）。

FOAT構(gòu)成概率方法進(jìn)行可靠性或PDFR設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)或基礎(chǔ)，并且具有以下屬性：

• 基于故障導(dǎo)向的加速測(cè)試（FOAT）的DFR
• 利用物理建模
• 無(wú)需物理測(cè)試即可量化故障率
• 比物理測(cè)試更具成本效益
• 允許一系列條件

除了上面列出的優(yōu)點(diǎn)外，F(xiàn)OAT還可用于確定是否執(zhí)行物理測(cè)試。盡管計(jì)算量很大，但是可以使用功能強(qiáng)大的數(shù)學(xué)建模軟件來(lái)執(zhí)行FOAT，與物理測(cè)試方法相比，它可以節(jié)省時(shí)間和成本。
編輯：hfy