[发明专利]一种DC-DC电源模块的技术成熟度评价方法

摘要

一种DC‑DC电源模块的技术成熟度评价方法，步骤如下：一：构建DC‑DC电源模块的技术成熟度评价体系框架；二：建立DC‑DC电源模块的技术成熟度评价模型；三：计算DC‑DC电源模块的技术成熟度：得到技术维度、材料维度、设计维度和制造维度的技术要素的成熟度量值，从而计算得到DC‑DC电源模块的技术成熟度，进而对其技术成熟度的结果进行分析和评价；本发明为决策者提供定量的数据支持，评价参数全面，可信度高。运用KPA的评定方法，简洁明了、操作简单，能对DC‑DC电源模块的技术成熟度进行计算和评价，具有推广应用价值。

主权项

一种DC‑DC电源模块的技术成熟度评价方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：步骤一：第一层为系统层，即DC‑DC电源模块的技术成熟度，其技术成熟度评价是一项结构复杂的系统工程；第二层为评价维度层，包括技术维度A、材料维度B、设计维度C、制造维度D和认证与检测维度E，评价维度层从属于系统层，其中，A、B、C、D分别代表技术、材料、设计和制造四个维度；第三层为技术要素层，包括芯片组装技术T₁、互连技术T₂、基板部分T₃、互连材料T₄、封装材料T₅、元器件选型T₆、可靠性设计T₇、工艺流程设计T₈、工艺参数T₉、生产能力T₁₀、认证与检测T_E，从11个技术要素着手对其技术成熟度进行综合评价，技术要素层从属于评价维度层其中，T_i表示技术要素层的技术成熟度，i＝1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,E；第四层为评价要素层，包括2D‑MCMT₁₁、3D‑MCMT₁₂、SIP系统级封装技术T₁₃、低温共烧陶瓷技术T₁₄、有铅回流焊技术T₂₁、无铅回流焊技术T₂₂、共晶焊接技术T₂₃、厚膜浆料T₃₁、基片材料T₃₂、引线材料T₄₁、导电胶T₄₂、粘接材料T₄₃、底座材料与镀层T₅₁、盖板材料与镀层T₅₂、引线材料与镀层T₅₃、绝缘子T₅₄、集成电路芯片T₆₁、半导体分立器件T₆₂、无源器件T₆₃、降额设计T₇₁、热设计T₇₂、限用工艺T₈₁、多层布线工艺T₉₁、引线键合工艺T₉₂、制造成熟度T_10，1、合格产品目录(即QPL)T_E1、合格制造商目录即QML、T_E2和破坏性物理分析即DPA、T_E3，其中T_ij表示从属技术要素的评价要素的技术成熟度，j＝1,2,3,4；i＝1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,E；T、T_i、T_ij的取值范围均为[0，1]，DC‑DC电源模块的技术成熟度的评价通过评价要素的量值开展；T∈[0，0.5)，表示应用该器件风险很大，不能选用；T∈[0.5，0.7)，表示应用该器件风险较大，慎重选用；T∈[0.7，0.9)，表示应用该器件风险较小，能选用；T∈[0.9，1]，表示应用该器件风险很小，推荐选用；步骤二：建立DC‑DC电源模块的技术成熟度评价模型：以技术成熟度评价体系框架为基础，用AHP得到DC‑DC电源模块各维度的技术成熟度；用KPA结合成熟度模型、 产品化和鉴定检验等之间的关联，对认证与检测维度，制定相对应的关键过程域，以AHP所得结果为主，结合KPA中设定的上限或下限对技术成熟度进行最终的判定；其中，用AHP得到DC‑DC电源模块各维度的技术成熟度的具体步骤如下：(1)把DC‑DC电源模块的技术成熟度评价分层：分为目标层、准则层和决策层，目标层为DC‑DC电源模块的技术成熟度，准则层包括技术维度、材料维度、设计维度、制造维度共四个要素，决策层为需要进行评价的某一款DC‑DC电源模块；(2)比较尺度：对准则层中的四个维度对目标层的影响程度进行两两比较，A、B、C、D分别对应技术、材料、设计和制造四个维度；比较结果分九个等级，其中五个明确的表述等级：A与B相比影响相同；A与B相比影响稍强；A与B相比影响强；A与B相比影响明显强；A与B相比影响极端强；另外四个等级为介于上述两个相邻等级之间；比较结果填写在如表1所示的关系表中；表1 准则层中四个维度的关系表准则 技术维度A 材料维度B 设计维度C 制造维度D 技术维度A －       材料维度B － －     设计维度C － － －   制造维度D － － － － (3)构建比较矩阵：以a_ij表示第i个要素与第j个要素相比影响的强弱程度，将各维度之间影响比较结果按表2中的对应关系量化，并由此构建成对比较矩阵A＝(a_ij)_4×4；其中，i＝1,2,3,4；j＝1,2,3,4；i＝j时，a_ij＝1；a_ij×a_ji＝1；表2 描述语句与量化原则(4)计算各维度权重向量，即设为技术、材料、设计、制造四个维度的权重向量，本发明采用算数平均法，权重向量的计算如公式(1)所示；式(1)中：a_ij表示第i个要素与第j个要素相比影响的强弱程度；i＝1,2,3,4；j＝1,2,3,4；k＝1,2,3,4；(5)一致性检验：以上述权重向量作为特征向量求出与之相对应的成对比较矩阵A的特征值λ，定义一致性指标其中n为A的对角线元素之和；定义随机一致性指标RI，其中，RI的取值如表3所示，N表示矩阵A的阶数；当一致性比率时，认定A的不一致程度符合要求，A的归一化特征向量即为技术成熟度综合评价所需的四个维度的权重向量当一致性比率时，则需要重新进行尺度比较，对成对比较矩阵A进行调整；表3 随机一致性指标RI的取值N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 RI 0 0 0.58 0.90 1.12 1.24 1.32 1.41 1.45 1.49 1.51 其中，应用KPA中设定的上限或下限对技术成熟度进行最终的判定的具体步骤为：(1)应用KPA的理论对最终结果进行上下限的限定：应用KAP对认证与检测维度下属三个评价要素——QPL、QML和DPA进行量化，量化原则如表4所示；表4 评价要素量化原则及其关键过程域量化原则T_E的评价要素 量化原则 是否为QPL产品 是：T_E1＝1；否：T_E1＝0 是否为QML生产线生产的产品 是：T_E2＝1；否：T_E2＝0 是否做过完整的DPA 是：T_E3＝1；否：T_E3＝0 (2)计算认证与检测的技术成熟度T_E：其技术成熟度如公式(2)所示，T_E＝max(T_E1，T_E2，T_E3)   (2)式(2)中：T_E1，T_E2，T_E3分别为QPL、QML和DPA的技术成熟度；QPL、QML和DPA是元器件选型的重要依据，满足三项中的任何一项，该电路的技术成熟度不应低于0.8；不满足这三项要求，该电路的技术成熟度不应高于0.8；运用KAP，将该项准则对DC‑DC电源模块的技术成熟度进行上下限的限制，具体量化原则如表5所示；表5 关键过程域所对应的上下限及其量化关系步骤三：计算DC‑DC电源模块的技术成熟度：得到技术维度、材料维度、设计维度和制造维度的技术要素的成熟度量值，从而计算得到DC‑DC的技术成熟度，进而对DC‑DC电源模块的技术成熟度的结果进行分析和评价；计算各维度的成熟度量值的具体步骤如下：(1)基于文献统计的技术成熟度评价模型，对各技术维度的要素进行技术成熟度评价，得到各技术的文献累计量以后，应用logistic函数对各个子技术的文献统计数量进行最小二乘法拟合，拟合的结果中最小值为各技术维度的成熟度 量值，即：T₁＝min(T_1j)，T₂＝min(T_2j)   (3)式(3)中：T₁和T₂分别表示芯片组装技术和互连技术的成熟度量值，T_ij表示从属技术维度的评价要素的技术成熟度，i＝1，2；j＝1,2,3,4；(2)基于模糊层次综合优选模型，对材料维度的基板部分、互连材料和封装材料，设计维度的元器件选型、可靠性设计和工艺流程设计进行语言描述，将描述语句进行量化得到对应的成熟度量值，即：T₃＝min(T_3j)，T₄＝min(T_4j)，T₅＝min(T_5j)   (4)式(4)中：T₃、T₄和T₅分别表示基板部分、互连材料和封装材料的成熟度量值，T_ij表示从属材料维度的评价要素的技术成熟度，i＝3,4,5；j＝1,2,3,4；式(5)中：T₆表示元器件选型的技术成熟度；n表示电子元器件的个数；t_i表示单个元器件的技术成熟度；T₇＝min(T₇₁，T₇₂)   (6)式(6)中：T₇表示可靠性设计的技术成熟度；T₇₁表示降额设计的技术成熟度；T₇₂表示热设计的技术成熟度；式(7)中：T₈表示工艺流程设计的技术成熟度；m表示限用工艺和不合理工艺顺序的数量；(3)计算制造维度的综合工艺参数和生产能力的技术成熟度量值，即：综合工艺参数成熟度量值T₉的计算方法为：T₉＝min(T₉₁，T₉₂)   (8)式(8)中：T₉₁表示多层布线工艺的成熟度量值；T₉₂表示引线键合工艺的成熟度量值；生产能力成熟度量值的计算方法为：针对DC‑DC电源模块的选用，考虑生产厂家 的生产能力，并根据其生产能力相对应的制造成熟度等级即MRL进行量化，即生产能力成熟度量值T₁₀和制造成熟度T_10，1相等，T_10，1量化值如表6所示；表6 制造成熟度量值表其中，计算DC‑DC电源模块的技术成熟度并对其结果进行分析和评价的具体步骤为：(1)应用AHP计算DC‑DC电源模块的技术成熟度量值：由步骤二把维度层的权重指标传递到技术要素层，设第i个技术要素的权重指标为ω_i，则有由步骤三得到各技术要素的技术成熟度T_i＝min(T_ij)及对应的权重向量计算能得DC‑DC电源模块的技术成熟度量值T₀，即：式(9)中：ω_i表示第i个技术要素的权重指标；T_i表示各技术要素的技术成熟度；i＝1,2,…,10；(2)应用KAP确定DC‑DC电源模块的技术成熟度量值：由步骤二认证与检测的技术成熟度T_E＝max(T_Ei)对所得的T₀进行上下限的界定，根据步骤一中所述的评价内容对DC‑DC电源模块的技术成熟度进行分析评价；通过以上所述步骤，能分析得到一款DC‑DC电源模块的技术成熟度评价体系框架，得到其与技术成熟度相关的关键技术参数，运用AHP和KPA相结合的方法，构建DC‑DC电源模块的技术成熟度评价模型，将半定性、半定量的问题转化为定量计算，准确得到DC‑DC电源模块的技术成熟度量值，通过所得到的结果对DC‑DC技术成熟度进行评价，即各项技术是否已成熟，各项材料的使用是否得到应用验证，工艺能力是否得到验证，元器件选型是否合理，设计是否符合规范，是否使用限用工艺和禁用工艺，是否具有较高的可靠性，是否存在应用风险，解决了用户对元器件存在的“不敢选”、“选不好”、“用不对”、“不好用”问题，为用户选用提供了有效且可靠的依据。