可靠性工程師必備之七種武器

可修編輯可修編輯-- - 可修編輯-可靠性工程師必備之七種武器！.環(huán)境試驗（ESS）.機械試驗.高加速壽命試驗?人1?。┘案呒铀賾Y選（HASS）.破壞性物理分析（DPA）.失效分析什外.可靠性預計（RP）.可靠性分配能夠熟練運用其中一種，即可行走江湖?？煽啃灶A計及可靠性分配更是武器中的精品，無三五年的修煉難成正果?？煽啃怨こ處熋嬖嚦Ｅ龅降膯栴}可靠性工程師面試時常常碰到的問題：第一類：你現(xiàn)在在做什么？1、做什么產品？2、做哪些測試？3、怎么測試（取樣多少、時間多長。。。）？4、測試中出現(xiàn)的問題，是怎么處理的？5、在哪一階段做測試（研發(fā)、中試、量產）？6、在各個階段的測試中，有些什么差異？7、對于可靠性增長你參與到什么程度？8、對可靠性設計，你們有那些方法？9、你用過那些可靠性軟件？第二類：為什么這么做。1、為什么要測試這幾項（對其它的產品，你有什么理由選擇什么測試項目）？2、為什么要取這么多樣品（產品不同、階段不同時取樣有什么標準）？3、為什么要測試這么長的時間（如果時間太長，有沒有變通的方法）？4、為什么要用這個測試條件（針對另一種產品，你怎么取測試條件）？5、如何做到可靠性增長（有那些方法）？6、如何保持已經設計好的可靠性？第三類：相關理論。1、加速理論是怎么回事？2、MTBF的置信區(qū)間是怎么回事？3、受過那些可靠性培訓？4、可靠性設計中常用的方法有哪些？5、進入我公司（知道要做什么）后，你會有什么樣的工作計劃？6、最近五年有什么目標？當然，如果是外企，還有一些英文方面的要求。以上，是我個人的感覺。請大家根據(jù)看到的面試要求、面試經驗，有興趣的話寫二句，也是給可靠性工程者的一個學習方向的參考吧。產品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間，完成規(guī)定功能的能力，稱為產品的可靠性。3.1.1.1可靠度產品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間，完成規(guī)定功能的概率稱為產品的可靠度。若以T表示產品的壽命，以t表示規(guī)定的時間，顯然，“T>t”的事件是一隨機事件。產品的壽命特征量一批產品中某一特定產品在失效發(fā)生之前，難以指出其壽命的確切值。但在掌握了一批產品壽命的統(tǒng)計規(guī)律后，就可以指出產品壽命小于某一值的概率，或產品壽命在某一圍的概率。在可靠性工作中，常常用平均壽命、壽命方差、可靠壽命、中位壽命以及特征壽命等作為衡量產品可靠性的尺度。失效率的單位通常可以采用每小時百分之一或千小時的百分之一來作為產品失效率的單位，但對具有高可靠要求的產品來說，就需要采用更小的單位來作為失效率的基準?，F(xiàn)在常采用菲特作基準單位。菲特這一單位的數(shù)量概念是：1菲特什1?。?1/小時=1/千小時實際上，這就表示了10億個元件小時只允許有一個產品失效，亦即在每千小時，只允許有百萬分之一的失效概率。3.4.2失效率的等級我國于1979年發(fā)布了標準GB/T1772-79《電子元器件失效率試驗方法》，對有可靠性指標年口）的軍用元件，規(guī)定了失效率等級，該國標是參照采用了美軍標MIL-STD-690B（1968）而制定的，一直沿用到九十年代初期。1996年發(fā)布了軍用標準62649-96,該軍標等效采用了美軍標MIL-STD-690C（1993），今后國軍標有可靠性指標的貫標元件將主要采用G2649-96。但目前大多數(shù)列入合格產品目錄（QPL）中有可靠性指標的元件，仍沿用GB/T1772-79規(guī)定的失效率等級，兩者的失效率等級代號很易混淆，現(xiàn)將這兩個標準失效率等級的分類及代號同時列于表2-1，供比較。表3-1失效率等級失效率等級名稱失效率等級代號最大失效率（1片或1/10次）GB/T1772-79G2649-96亞五級YL3x10-5五級WM10-5六級LP10-6七級QR10-7八級BS10-8九級J-10-9十級S-10-10加速壽命實驗之加速因子加速春命就嬲的成敗^鍵是如何掌握加速蠢命就嬲之加速因子（AcceleratedFactor），散加速因子可表示卷―高低余力分月1」施於羥品上，其羥品失效土果的加速程度，再魔用其^果去慎估第3荏魔力就嬲下之言命。一般襟隼的甯子零件其加速蠢命參數(shù)及可靠度模式，可由美罩罩方襟隼手冊伽比小口81217巳及其相^規(guī)籍中查得。也可利用熱魔力如溫度來做卷羥品之霰苛負苛或璟境來加速建得失效數(shù)摞，其分析的方式刖可探Arrhenius模式；如^非小，力如甯屋等，刖使用反乘幕法刖（InversePowerLaw或t；如^祺合鷹力模式（binationModel）刖可利用Eyring加速蠢命就嬲模式來估^九命典加速用境鷹力『用之^保；除此之外，也可利用使用者封羥品使用累稹之^嬲，建立零件所通用之加速春命之模式，其中加速蠢命就嬲的方法可分^^率加速，即增多『由歇勒作的反覆次數(shù)，或成使^勒作而^求^率加速的有效性，另一方面刖是加重朝作魔力或用境魔力，短畤^內使裂品弓金裂故障的方法，又耦弓金裂劣化就嬲。在所施加之霰苛魔力中，通常施加一定魔力，但也.2ic.;r,v0C8J$f!u&k3X;Y+L有使用魔力1!畤^建化的逐步加霰魔力就嬲。魔力加速法陽慎逗魔力的荏^、大小等。所施于霰苛魔力中包含有璟境溫度、渥度、羥品所承受之魔力、甯屋及其增多『由歇勒作的反覆次數(shù)等。7t:n.\8+g+k&y"l所以加速蠢命就嬲是在物理典畤^上，加速^品的劣化速度，以較短的畤『用就嬲，建取必要之言命分體數(shù)摞，逃而予以推估^品在正常使用戕憩的蠢命或失效率。半導體,芯片,集成電路，設計版圖,芯片,制造，工藝一般所使用的加速涮就方式，有2荏模式，其一卷物理模式，其二卷統(tǒng)^模式。在物理模式中是封於^品施予較霰苛魔力，再依其失效情猊來推估正常使用魔力下之言命分體，在所施予霰苛魔力中可分卷熟魔力、非熟魔力典祺合魔力等。其二卷統(tǒng)^模式，其中若封於^品若已有了一些使用^嬲，或是已知羥品失效分體相^公式，刖可探用賓氏法刖笛2"$6r)，另一方面刖是我尊常憩魔力和霰苛魔力脩件二者累稹失土率函敷(CumulativeDistributionFunction；曾耦卷CDF)之^的^保，耦卷畤^聘換式在甯子渠常用的加速蠢命就嬲中，最常使用的便就是熱魔力負載[19],一般甯子工渠就是封其引件探提高溫度的涮就法，來加速H槌失效的贊生，也可富作不良裂品的早夭加速春命涮就，一般^多的化阜反魔^如金腐的生卻、潤滑剝的失效或半醇聘物^[20]的攘散都符合阿忍尼斯定律依「由6口訕$Law)。根摞最原始的阿忍尼斯定律，富一他1物^/堊由化阜反魔而建成另一他1新物^畤，化阜家所感典趣的是：新物^的性^典原來物^的性^有何不同、反魔贊生的速率有多快、以及控制造速率的因素有那些。有^^方面的探蜜均腐於化再朝力阜(的0團成1制磯族、或耦反主助力阜，Reaction卜訪磯感)的第域。一般而言，影^反:速率的因素有四佃，即：反魔物的本性、催化劇人反魔物.2匕6m5ZS2o1h之渡度及溫度；在工渠上胃嬲部分通常都可控制了反魔物本性、催化^及溫度等建因，探^反魔速率的渡度效魔，在甯子元件羥渠的可靠度胃嬲部分，刖控制反魔物本性、催化^及渡度，戳察璟境溫度射反魔速率的影^。富羥品封於使用溫度的改建有著明期的加速率畤，Arrhenius模式可用來探^羥品反魔速度和溫度『用的^保，在文靴中也用此方式來^做各^化阜建化典溫度的^保。其中溫度建化封於甯子^品春命影^,有著十分密切的^保，因卷甯子元件內部的化阜建化是隙著溫度建化速度不同而有所改建，例如甯解甯容內部的甯解液11!溫度增加而醇致化阜反魔速率的增加，化阜建化的贊生是醇致元件快速^生失效的主因，故造荏^保在化阜上耦做阿忍尼斯方程式(ArrheniusEquation)其反下速率典溫度『用最初的^?？杀硎境上率?+X.j4X3P-Tk=A*exp(-Ea/R*T)k卷化阜反^贊生畤的反『速率保敷(ratecoefficient),A卷常甑Ea卷活化能(activationenergy),軍位卷仟焦耳(Kilo-Joule),R理想照聘常數(shù)(universalgasconstant),T卷余色封溫度值(indegreesKelvin)。R值常卷8.314x10-3kJoule^^匕-水-匕所以方程式可表示成G=C*exp(E/BT)G卷化阜反魔的反魔速率.2匕笊&。31987\人0工團5VC卷加速因子常數(shù)E卷化阜反魔畤所需之“活化能量但仇昏可帝energy)“軍位^(甯子伏特：eV)半導體技術天地3V8I:B^波氏(Boltzman)常數(shù)(0.00008623eV/K).2ic.6|5u#'7N'xT卷某加速脩件下的^^溫度假敲能找出某一性^Q,和羥品的春命n之『用的某荏^保，刖散羥品的化阜反魔速率和^品之言命乘稹魔散相等於Q,即Cn=Q半導體，芯片，集成電路，設計擷圖隔圓,制造集藝戰(zhàn)程,封裝，測試,wafer,chip,ic,design,eda,fabrication,process,layout,package上est,FA,RA,QA,photo,etch,implant,diffustion,lithography,fab,fables n=Q/C*exp(E/BT)tt^Q和《都卷常數(shù)揩上式麗式取封敷，可得知ln(n)=U+E/BT;U=ln(Q/C)T^^射溫度，軍位^「為口，此即^Arrhenius加速■浮的由來［12］。半導體，芯片，集成電路，設計擷圖,芯片在工渠胃院的魔用上，是耨各項瓷料鉆笛在特殊的^^的■表上，可利用■解的方式，很快且容易地求出,畿座襟是以ln(n)卷軍位，而橫座襟軍位^1/T,揩其各站德置在特殊^^的■歌之上，找出一脩通合的直^,此^^解法也可用在加速蠢命涮就之中。2A5_*Y;G:}若於霰苛魔力下逃行加速蠢命就嬲，可得2引數(shù)摞，刖Arrhenius模型成立畤的加速率卷集,fab,fabless;a#'$?)N-pAF=(G1/G2)=(n2/n1)=Exp{(E/B)(1/T2-1/T1)}AF卷加速率即加速因在acceleratedfactor)w所以只要知道麗荏就嬲的脩件溫度(口、T2),即可得知加速因子人，其中有^於活化能E是分子於贊生化阜反魔作用中，所需具愉的最小能量，￥位卷甯子伏特eV(Electron-Volts)。富就嬲的溫度差度差距籍！1不大畤，刖活化能E值均可敲定卷常數(shù)［11］,其數(shù)值的大小，可利用唾嬲，揩其失效數(shù)摞噌入Arrhenius加速:命■土中可求得。首先你要確定產品壽命的置信度(confidencelevel),一般memoryproduct為60%,Logicproduct90%.(但是,更重要的是你自己對這個產品壽命準確度的要求有多高)。6U8H8Z/\3v7M"G,［其次，需要知道在ArrheniusModeK,產品的￡2激活能(eV)是多少(需要綜合考慮各種失效模式)。4{+Y*w0R4U8Z#k'I7n6H4g然后，根據(jù)customerusagemodel下與HTOL的stressmodel下溫度和電壓的差值(Delta),分別計算出At和Av2w7z!v5K7T+U72O2t)C6Q(其中，計算At時的TJ=Tambient+Theta*Vcc*Icc；Vaf根據(jù)devicedesign+經驗確定)Av*At*Stresstime=lifetimecustomerusagemodel.「&x#A0|/R0L'M0j這樣，2000hrsxAvx似=等于實際情況下客戶使用的時間。半導體技術天地*Q69r2S%x,f5R8G如果77個都pass,只能表明如果客戶隨機抽取77個產品，使用了2000hrxAvxAt時間后不會失效。:d4F7h-J"]但是如果要預測壽命，只抽取77個簡單作2000卜「是絕對不行的。一般要幾千個樣品試驗，根據(jù)48,168,500,1k,2k卜小時的失效數(shù)量，擬合到Weibull對數(shù)紙上，然后平移推定壽命的。半導體技術天地？)。&1%卜國(口半導體,芯片,集成電路,設計,版圖,芯片,制造,工藝,制程,封裝,測試,wafer,chip,ic,design,eda,process,layout,package,FA,QA,diffusion,etch,photo,implant,metal,cmp,lithography,fab,fabless3P2O%z'l/Q%R%f!u下文是根據(jù)要求壽命判定產品是否合格的DOE方法，道理是相通的，可以幫助理解“壽命“的概念。(本人就不打字了。。。) "AD.M#L6h某種產品，要求在90%的信心度下MTBF為2000乩如何判定此產品的可靠性是否達到了規(guī)定的要求？可以轉化為判定此產品是否能通過規(guī)定時間的模擬運行測試，其關鍵是要找出測試時間；測試時間=AxMTBF，A這個因子與“在這段時間允許失效的次數(shù)”和“90%的信心度”有關系。根據(jù)已經成熟的體系，直接代用公式：A=0.5*X2(1-a，2(r+1)) 半導體技術天1;z:q2}6[:b)E'wX2(1-a，2(r+1))是自由度為2(r+1)的X平方分布的1-a的分位數(shù)；a是要求的信心度，為90%；r是允許的失效數(shù)，由你自己決定；此分布值可以通過EXCEL來計算，在EXCEL中對應的函數(shù)為CHIINV；如允許失效1次時，A=0.5*CHIINV(1-0.9,2*2)=0.5*CHIINV(0.1,4)=0.5*7.78=3.89；所以應該測試的時間為：3.89X2000=7780H。也就是當設備運行7780H是只出現(xiàn)一次失效就認為此產品達到了要求的可靠性。或者，10個產品運行778個Hr出現(xiàn)的失效小于等于1個就可以認為達到了要求。依此類推。MTBF計算實例前段時間一個韓國客戶問,當時計算了一下，并回復級客戶，拿出來分享并和大家討論一下：6000臺產品，每天工作10小時，工作一個月后有6臺失效,MTBF是多少？1000臺產品，每天工作24小時，工作一個月后有0.5臺失效,MTBF是多少？那當1000臺產品，每天工作24小時，連續(xù)工作一個月,要使其MTBF為第一種情況時的值時,需使其失效低于多少臺?我的計算方法如下：計算方法一:1Fit=1/10八9小時意為：10八9小時壞了1臺，失效率為1Fit1)6000臺*10小時*30天=1800000臺時，一個月壞了6臺入=6/180WMTBF=180W/6=30W小時)1000臺*24小時*30天=720000臺時，一個月壞了0.5臺入=0.5/72WMTBF=72W/0.5=144W小時)6/==2.4/72也就是說180W臺時壞了6臺與72W壞了2.4臺是等效的.計算方法二:(1) (2) (3)n=6000t*=300r=6公式：可靠度：R(t)=0.999=(6000-6)/60000.9990005R(t)=e-入tMTBF=300000即當MTBF=30W時，上面兩個相等)n=1000t*=720r=0.5R(t)=0.9995=(1000-0.5)/10000.999500125R(t)=e-入tMTBF=1440000即當MTBF=144W時，上面兩個相等)n=1000t*=720r=2.4R(t)=0.99760.997602878MTBF=300000即當1000臺工作壞了2.4臺時,MTBF=30W計算方法三：(參考cliffcrag可靠性統(tǒng)計試驗方案EXCEL計算表第5頁置信限(指數(shù))示例1，再次感謝cliffcrag的無私奉獻)實例本例㈠㈡ ㈢例：n=20t*=80r=10置信水平:0.95a=0.052r=20T=n