[发明专利]模拟电路焊点机械蠕变失效机理的表征参数确定方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及模拟电路焊点机械蠕变失效机理的表征参数确定方法，属于系统工程系统可靠性技术领域。

背景技术

近年来，随着微电子技术、自动控制技术、计算机技术的飞速发展，电子元器件以及与之相关联的电子产品在工业生产中得到了广泛的应用，这些产品几乎遍及生产和生活领域的每一个角落。机电一体化设计亦成为机械工业产品设计的发展趋势。电子电气产品是机电一体化设备中的重要组成部分，电子电气产品以及与之相关联产品的可靠性设计己成为产品设计人员必须面对的课题。电子产品的故障可能会造成经济、政治、军事上的严重后果，因此必须把电子产品的可靠性问题和故障诊断问题作为一个专门的技术学科来进行研究。

电子产品中，焊点机械性能失效是导致电子产品可靠性降低的主要原因之一，而机械蠕变则是其中一种重要的因素。焊点机械蠕变失效机理可能会导致模拟电路中发生不同的失效模式，相同的失效模式也可能是由不同的失效机理导致的，单纯的研究失效模式和表征参数之间的对应关系不能准确的判断出故障是否是由焊点机械蠕变失效机理导致的，从而不能提出有力的改进措施。

针对这种情况，需要探索到一条确定模拟电路焊点机械蠕变失效机理的表征参数的具体途径。在总结国内外现有基于电子设计自动化（Electronic Design Automation，EDA）的故障仿真基础上，利用EDA仿真软件进行电路仿真，结合故障注入技术，可以探索出一种模拟电路焊点机械蠕变失效机理的表征参数确定方法。

发明内容

本发明的目的是：提供一种模拟电路焊点机械蠕变失效机理的表征参数确定方法，能够准确快速地诊断出模拟电路中的故障是否是由焊点机械蠕变机理导致的。

首先引入三个定义。

定义1：故障注入：人为的将系统在真实工作情况下可能发生的故障施加到系统中，以研究这些故障对系统的工作和性能造成的影响。

定义2：失效机理退化模型：通过数学关系式定量的描述了在失效机理作用过程中某特定量的变化规律，这些量反映了产品在物理上或化学上的某种损伤或消耗的积累过程。

定义3：模拟电路：处理时间和幅度都连续的信号（连续的含义是在某取值范围内可以取无穷多个数值）的电子电路。

本发明的技术方案：在EDA仿真软件中绘制出电路图，用焊点机械蠕变失效机理退化模型来代替焊点机械蠕变失效机理在电路中的作用过程；在电路模型特定位置进行故障注入，并按要求设置仿真环境进行电路故障仿真实验；对电路可测节点进行检测，获取故障数据；对故障数据进行处理，提取焊点机械蠕变失效机理的表征参数。

本发明是一种模拟电路焊点机械蠕变失效机理的表征参数确定方法，其步骤如下：

步骤1，选定一个模拟电路，在EDA仿真软件中绘制出其电路图；

步骤2，用焊点机械蠕变失效机理退化模型来代替焊点机械蠕变失效机理在电路中的作用过程；

步骤3，在EDA仿真软件中，按照故障注入方式，将焊点机械蠕变失效机理注入到所绘制的电路图中；

步骤4，按要求设置EDA仿真软件中仿真的环境条件，进行电路仿真实验；

步骤5，仿真完成后，记录每个测量节点不同时刻的输出值；

步骤6，计算出每个测量节点的各个时刻输出值的累计变化率；

步骤7，对每个测量节点的各个时刻输出值的累计变化率进行对比，找出变化最快的节点，按照焊点机械蠕变失效机理表征参数的选取原则，将此节点代表的参数作为模拟电路焊点机械蠕变失效机理的表征参数，完成本发明所述方法—表征参数的确定。

其中，步骤3中故障注入方式为：(1)获取合适的元器件类型，选取标准为利用此元器件可以反映失效机理退化模型的变化规律；（2）通过查阅标准手册来确定该失效机理退化模型参数；（3）根据获取的参数计算具体的退化规律；（4）将选定的元器件添加到电路图中发生故障的位置；（5）在建立的仿真文件中，将此元器件的变化规律设定为（3）中的退化规律。

其中，步骤4中仿真的环境条件指输入电压、放大倍数、环境温度。

其中，步骤5中测量节点是指通过电路分析而选定的对输出有影响的节点，通过观测这些节点输出的变化可以判断电路是否发生故障。

其中，步骤7中焊点机械蠕变失效机理的表征参数的选取原则是：第一，所选取的表征参数要方便测量、易于获取;第二，所选的表征参数要能够较为灵敏的反映焊点机械蠕变失效机理的产生，即对所要表征的焊点机械蠕变失效机理较为敏感。

本发明与现有技术相比有如下优点：