[发明专利]一种塑封光电耦合器贮存寿命预测方法

权利要求书

1.一种塑封光电耦合器贮存寿命预测方法，具体的方法步骤如下：

步骤一、确定敏感参数，为了确定塑封光耦的敏感参数，首先开展步进应力预试验；选取塑封光耦试验样品，在开展试验前，测量性能参数的初始值，之后放入高温试验箱进行高温存储；设定初始温度，每隔一段时间取出来再测试一次电性能参数，如果器件没有失效，温度升高15℃，继续进行试验，直到器件失效为止，从而确定敏感参数；

步骤二、明确物理加速模型，由于单个三极管的寿命服从对数正态分布，由多个三级管组成的塑封光耦寿命服从威布尔分布，物理加速模型为lnη＝α+β/T；

步骤三、确定保持失效机理不变的温度应力，加速应力不可以过小，应力过小加速周期长，费用成本高，也不宜过大，应力过大会激发出器件潜在失效机理，改变器件失效的原因，由此得到的失效数据也不能用于计算器件的贮存寿命，所以找到保持器件失效机理不变的温度应力是开展加速寿命试验必不可少的环节；

塑封光耦寿命服从威布尔分布，特征寿命η表示为：

由于失效时间与退化率为逆关系，则器件的退化速率与加速应力的关系表示为：

式中：其中dM为敏感参数的退化量；

对式(2)两边求对数：

其中为步进应力下，等时间间隔测得敏感参数变化值：

其中i＝2，3，4…，N，根据式(3)画出的关系图，根据式(3)能知失效机理一致时与成线性关系，失效机理改变时与连线发生转折，因此根据敏感参数的退化速率与温度的负倒数是否成线性关系判断失效机理改变的转折点；

步骤四：开展加速寿命试验，选取塑封光耦器件，测量敏感参数的初始值，以确定试验样品中无失效器件；根据步骤三，确定失效机理不发生改变的温度应力值，在此应力下开展加速寿命试验；

步骤五：试验数据预处理，多次测量的样本误差具有同方差性，且服从正态分布，用统计的方式剔除测量过程中出现的异常数据；区间估计是参数估计的一种，从总体中抽取样本，根据一定的正确度与精确度的要求，构造出一区间，以作为总体的分布参数及参数的函数的真值所在范围的估计；

记y_i为第i个样本的测量值，假设x_i为第i个样本的真值，e_i为测量过程中引入的随机误差，对同一组样本重复测量，测量数据服从正态分布，假设y_i服从于均值为μ，方差为σ²的正态分布，记为y_i～N(μ，σ²)，样本的采样值为{y₁，y₂，…，y_n}；

y_i＝x_i+e_i (5)

样本的均值为：

式中：为样本的均值；

样本的方差:

式中：s²为样本的方差；

根据期望与方差的点估计理论，构造t统计量：

式中：是μ的最小方差无偏估计，S²是σ²的无偏估计；

选取作为枢轴变量，对于给定的α(0＜α＜1)，由t分布的分位定义有：

式中：α为置信度；

因而μ的置信水平为1-α的置信区间为数据落在该区间之外的概率很小，属于小概率事件，在正常的测量过程中不会发生，因此取为临界值，如果则能判定y_i为异常数据；

步骤六、估计物理模型中参数值，基于极大似然法估计威布尔分布中的参数，利用样本中所包含的信息来推断总体中的未知参数值，但是它要求样本量不能低于5个，而且样本数据越多，估计得到的模型参数越准确；采用的是完全样本量，对n个样本进行加速寿命试验，得到样本失效时间{t_i}，根观测的顺序统计量为t₁≤t₂≤…≤t_n，其似然函数写为：

式中：L(m，η)为似然函数；

为了求得m，η得最佳估计值，对参数m，η求偏导数得到似然方程：

式中：为似然函数对m求偏导数，为似然函数对η求偏导数；

由式(11)计算得到形状参数m，特征寿命η的估计值以此来计算塑封光耦的贮存寿命；

步骤七、计算贮存应力下，塑封光耦的寿命，采用最小二乘法拟合，拟合计算物理加速模型，拟合决定系数越接近1，说明拟合程度越好，根据GB2689《寿命试验和加速寿命试验方法》加速寿命试验中失效机理不发生改变时，形状参数m值用计算，最后计算贮存环境应力下的贮存寿命；

通过以上步骤，能预测贮存环境下塑封光耦的寿命，它是基于加速物理模型预测的一种方法，达到了缩短试验时间，解约试验成本的效果，能解决传统寿命预测失效机理一致性无法保证的问题。