[发明专利]基于自适应策略的电路板寿命评估方法

说明书

本发明公开了一种基于概率失效物理模型和多层蒙特卡洛仿真方法的电路板寿命评估方法，该方法能显著提高电路板寿命评估工作的效率。步骤如下：1基于失效物理模型估计失效前时间分布参数。2基于元器件失效时间构建有显著性影响的元器件集合。首先对电路板上的全部元器件进行抽样，确定对电路板寿命具有显著影响的元器件集合，其次，按照能够最大化多层蒙特卡洛仿真效率的方法选择其他层次器件集合。3基于多层蒙特卡洛方法评估电路板平均寿命。包括初始样本数的设定、核心集合及外层集合的样本数的更新方法，仿真终止条件的判定，结果输出。

所属技术领域

本发明提供了一种基于概率失效物理模型和多层蒙特卡洛仿真方法的电路板寿命评估方法。它适用于在设计阶段对包含大量元器件的电路板进行寿命评估，通过划分对板级寿命有显著影响元器件集合和非显著影响元器件集合，自适应调整元器件的采样次数，来改进原来仿真过程中对所有元器件采用固定的采样数的方法，从而实现在相同精度约束下，显著提高仿真效率。本发明属于可靠性与系统工程领域。

背景技术

现代电子元器件的工艺水平迅猛发展，高质量元器件具备高可靠、长寿命的特征，由多个元器件构成的电路板具有同样的特征。这些特征导致利用传统的可靠性预计方法(如GJB/Z 299C-2006《电子设备可靠性预计手册》)、可靠性试验等手段对电路板寿命进行评估既不经济也不高效。

当前，基于失效物理模型的可靠性预计方法已在国内外获得越来越多的应用。该方法从电子元器件及其封装的失效机理出发，能够综合考虑包含热、振动、电等多种应力对元器件寿命的影响。在已有失效物理模型的基础上，可以大量降低元器件进行可靠性试验的成本，有效节约试验时间，实现电路板设计的快速迭代过程。

但是，基于失效物理模型的寿命评估方法需要进行多次仿真，而仿真过程对于计算资源和时间的都是极大的消耗。如何提升仿真效率及降低计算资源消耗是应用该方法需要解决的首要问题。本发明基于概率失效物理模型和多层蒙特卡洛仿真方法可以实现自适应调整采样次数，在相同精度下快速收敛的效果，相较于一般的寿命评估仿真方法有显著的效率提升。

发明内容

本发明提供一种基于概率失效物理模型、多层蒙特卡洛仿真方法的电路板寿命评估方法。目的和解决的问题是：提升基于概率失效物理模型的电路板寿命评估方法的效率。该方法首先对电路板上的全部元器件及其封装进行多次仿真，确定对电路板寿命具有显著影响的元器件、金属化孔(Plating Through Hole,PTH)及封装集合，同时构建以显著影响的元器件集合为核心的多个具有递进包含关系的元器件集合；其次，设定初始的抽样样本数，通过对上步中所构建的多个元器件集合进行抽样，并根据下文所述的公式计算各个层次集合需要新增的样本数；最后，根据总体样本的方差判定仿真过程是否结束，输出仿真结果。

本发明是一种基于概率失效物理模型、多层蒙特卡洛仿真模型的电路板寿命评估方法，主要包含以下三部分：

第一部分：基于失效物理模型估计失效前时间分布参数。

各元器件的失效物理模型是开展电路板基于概率失效物理模型评估的基础，其评估过程包括以下三个步骤：

步骤1：确定元器件的几何参数、工艺参数，材料参数、封装参数等，设定元器件尺寸(如长、宽、高)分散性，设定影响元器件寿命的热和振动等因素的参数的分散性。

步骤2：执行初步的蒙特卡洛仿真过程，在每一次仿真过程中，将失效物理模型所需参数代入模型得到元器件的失效时间，因此多轮仿真后可以得到元器件在不同失效机理下的失效时间序列。

步骤3：对步骤2中得到的失效时间序列进行分布拟合，得到各元器件的失效时间(寿命)分布类型和分布参数。

第二部分：基于元器件失效时间构建有显著性影响的元器件集合。