Исследование физико-математической модели ускорения испытаний на сохраняемость электронной компонентной базы
←
→
Транскрипция содержимого страницы
Если ваш браузер не отображает страницу правильно, пожалуйста, читайте содержимое страницы ниже
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
2021, том 8, выпуск 1, c. 95–103
ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА, РАДИОЭЛЕКТРОННЫЕ КОМПОНЕНТЫ,
МИКРО- И НАНОЭЛЕКТРОНИКА, ПРИБОРЫ НА КВАНТОВЫХ ЭФФЕКТАХ
УДК 621.3.019.34; 004.052 DOI 10.30894/issn2409-0239.2021.8.1.95.103
Исследование физико-математической модели
ускорения испытаний
на сохраняемость электронной компонентной базы
А. Я. Кулибаба, ncseo@spacecorp.ru
АО «Российские космические системы», Москва, Российская Федерация
А. Ю. Штукарев, ncseo@spacecorp.ru
АО «Российские космические системы», Москва, Российская Федерация
О. В. Юшин, ncseo@spacecorp.ru
АО «Российские космические системы», Москва, Российская Федерация
Аннотация. В статье предлагается решение проблемы многообразия физико-математических моделей ускорения испытаний на
сохраняемость электронной компонентной базы с использованием методики, основанной на анализе результатов ускоренных
испытаний в разных режимах. Объект исследования — герконовые реле.
В статье приведены основные физико-математические модели, используемые для расчета коэффициента ускорения при
имитации хранения, а также описана методика сравнения данных моделей. Согласно данной методике изделия испытываются
в разных режимах, и по методике ускоренных испытаний на сохраняемость, основанной на прогнозировании деградации
параметров по временной зависимости, оценивается срок хранения. Затем для каждой модели рассчитывается оценка срока
хранения в нормальных климатических условиях и стандартное отклонение, модель с наименьшим стандартным отклонением
считается наиболее подходящей для испытуемого типа изделий.
При помощи данной методики были исследованы физико-математические модели ускорения механизмов отказов герконо-
вых реле при хранении, наиболее подходящей является обратно-экспоненциальная модель.
Ключевые слова: сохраняемость, радиоэлектронная аппаратура, электронная компонентная база, ускоренные испытания на
сохраняемость
The Study of a Physico-Mathematical Model
of the Acceleration of Storage Life Tests
of Electrical and Electronic Equipment
A. Ya. Kulibaba, ncseo@spacecorp.ru
Joint Stock Company “Russian Space Systems”, Moscow, Russian Federation
A. Yu. Shtukarev, ncseo@spacecorp.ru
Joint Stock Company “Russian Space Systems”, Moscow, Russian Federation
O. V. Yushin, ncseo@spacecorp.ru
Joint Stock Company “Russian Space Systems”, Moscow, Russian Federation
Abstract. The article proposes a solution to the problem of the variety of physico-mathematical models of EEE-storage life test
acceleration by implementing a method based on the analysis of the results of accelerated tests in different modes. The objects of
the study are reed relays.
The article presents the main physico-mathematical models used for calculating the acceleration factor when simulating
storage, as well as sets forth a description of a method for comparing these models. According to this method, the product is tested
in various modes and, in accordance with the procedure for accelerated storage life testing based on the prediction of parameter
time-dependent degradation, the storage period is estimated. Then, for each model, the storage period estimate is obtained for
normal climatic conditions together with the standard deviation. The model with the least standard deviation is considered to be
the most suitable for the tested type of product.
The physico-mathematical models of the acceleration of reed relay failure mechanisms during storage were studied with the help
of this technique; the most suitable is the reverse exponential model.
Keywords: storage life, radio electronic equipment, electrical and electronic equipment, accelerated storage life tests96 А. Я. КУЛИБАБА, А. Ю. ШТУКАРЕВ, О. В. ЮШИН
Введение общепринятые модели, используемые для расчета
коэффициента ускорения при имитации хранения.
Сегодня имеется тенденция увеличения сроков В основе большинства моделей лежит гипоте-
службы аппаратуры ракетно-космической техники, за об уменьшении срока хранения при воздействии
которые могут превышать 25 лет. Как следствие, повышенной температуры и влажности [1]. Зависи-
растут требования к сроку сохраняемости исполь- мость срока хранения от температуры описывается
зуемых изделий электронной компонентной базы уравнением Аррениуса (модель обратной экспонен-
(ЭКБ). Для подтверждения таких сроков необхо- циальной зависимости от температуры [2–5]). Со-
димо проводить многолетние испытания на сохра- гласно данной модели коэффициент ускорения ис-
няемость, длительность которых может достигать пытаний равен:
⎛ ⎞
недопустимо больших с практической точки зрения Ea ⎝ 1
значений. − 1 ⎠
kб Tнку Tисп
Для решения проблемы большой длительно- Kуск = e , (1)
сти испытаний предлагается использовать мето- где Ea — энергия активации, эВ;
дику ускоренных испытаний на сохраняемость на kб = 8,617 · 10−5 — постоянная Больцмана,
основе прогнозирования деградации параметров- эВ/К;
критериев годности (ПКГ) по временной зависи- Tнку — значение температуры при хранении
мости, которая позволяет значительно уменьшить в нормальных климатических условиях, K;
длительность за счет использования форсирования Tисп — значение температуры при ускоренных
режима испытаний и прогнозирования. При этом испытаниях, K.
длительность испытаний уменьшается пропорцио- Уравнение Аррениуса (1) входит в состав боль-
нально коэффициенту ускорения, который рассчи- шинства физико-математических моделей ускоре-
тывается на основе физико-математической модели ния испытаний, основные из которых представлены
отказов ЭКБ. Однако из-за многообразия приведен- ниже.
ных в литературе моделей и зачастую отсутствия 1. Модель степенной зависимости от влажно-
справочных данных для них возникают трудности сти (модель Пэка, power-law humidity model [3,6]),
при расчете коэффициентов ускорения. согласно которой коэффициент ускорения испыта-
В данной статье описаны основные физико- ний равен:
⎛ ⎞
математические модели ускорения испытаний на Eа
⎝ 1 − 1 ⎠ n
сохраняемость ЭКБ и предлагается методика их kб Tнку Tисп RHисп p
сравнения для определения наиболее подходящей Kуск =e · , (2)
RHнку
модели.
где np — коэффициент влияния влажности для мо-
дели Пэка;
1. Физико-математические модели RHнку — значение относительной влажности
при хранении в нормальных климатических усло-
ускорения испытаний виях, %;
на сохраняемость ЭКБ RHисп — значение относительной влажности
при ускоренных испытаниях, %.
Испытание на сохраняемость ЭКБ включает 2. Модель обратной экспоненциальной зависи-
в себя имитацию хранения и кратковременные ис- мости от влажности (reciprocal exponential humidity
пытания на безотказность, при этом имитация хра- model, модель REHM [7]), согласно которой коэф-
нения подтверждает срок хранения Tхр . Коэффи- фициент ускорения испытаний равен:
циенты ускорения для этапа имитации хранения
а E
1 − 1 +C
1 − 1
и для испытаний на безотказность в общем случае kб Tнку Tисп REHM
RHнку RHисп
рассчитываются по разным моделям, так как для Kуск = e , (3)
них действуют различные совокупности механиз- где CREHM — коэффициент влияния влажности для
мов отказов. В данной статье рассмотрим основные модели REHM, %.
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 8 вып. 1 2021ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ УСКОРЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ 97
3. Модель экспоненциальной зависимости от 3 шт. В конце испытаний на сохраняемость проводят
влажности (exponential humidity model, модель кратковременные испытания на безотказность и за-
EHM [8]), согласно которой коэффициент ускоре- ключительную проверку изделий. Порядок проведе-
ния испытаний равен: ния ускоренных испытаний приведен на рис. 1.
E а 1 − 1
+CEHM RHисп −RHнку
kб Tнку Tисп
Kуск = e , (4)
где CEHM — коэффициент влияния влажности для
модели EHM, (%)−1 .
4. Модифицированная модель экспоненциаль-
ной зависимости от влажности (модель Лоусо-
на [9]), согласно которой коэффициент ускорения
испытаний равен:
⎛ ⎞
Eа
⎝ 1 − 1 ⎠ +C
Lawson (RHисп −RHнку )
2 2
kб Tнку Tисп
Kуск = e , (5)
где CLawson — коэффициент влияния влажности
для модели Лоусона, (%)−2 .
Таким образом, для одного и того же типа из-
делий могут использоваться разные модели, кото-
рые в одном и том же режиме могут давать разные
коэффициенты ускорения по отношению к нор-
мальным климатическим условиям. Отсюда возни-
кает необходимость определения наиболее подхо-
дящей физико-математической модели для плани-
рования испытаний.
Рис. 1. Порядок проведения ускоренных испытаний
2. Методика ускоренных на сохраняемость
испытаний на сохраняемость После испытаний на комбинированное воздей-
ствие повышенной температуры среды при хране-
Для оценки гамма-процентного срока сохраняе-
нии и повышенной влажности воздуха проводится
мости изделий ЭКБ используется методика уско-
статистическая обработка данных, включающая:
ренных испытаний на сохраняемость на основе
• исключение аномальных выбросов в результа-
прогнозирования деградации ПКГ изделий ЭКБ по
тах измерений,
временной зависимости (на основе анализа возник-
новения постепенных отказов) [10]. • определение параметров линии регрессии,
Перед проведением испытаний проводится се- • определение наличия деградации ПКГ,
риализация (присвоение индивидуальных номеров) • проверку линейности деградации ПКГ,
изделий и контроль их ПКГ. Затем изделия испыты-
• расчет доверительной зоны для линии регрес-
вают на комбинированное воздействие повышенной
сии.
температуры среды и повышенной влажности воз-
духа. В процессе испытаний для всех изделий про- Далее представлена последовательность дей-
водятся многократные измерения ПКГ в определен- ствий при статистической обработке данных. В ре-
ные моменты времени (временные сечения). Коли- зультате контроля ПКГ получается массив резуль-
чество временных сечений L должно быть не менее татов измерений ПКГ Xinl , где i — текущий номер
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 8 вып. 1 202198 А. Я. КУЛИБАБА, А. Ю. ШТУКАРЕВ, О. В. ЮШИН
измерения в серии многократных измерений ПКГ,
n — текущий номер изделия, l — текущий номер
этапа измерений ПКГ (временного сечения). Исхо-
дя из данного массива вычисляются массивы сред-
них значений и стандартных отклонений ПКГ. Вна-
чале они вычисляются по сериям многократных из-
мерений:
I I
1 1
Xnl = Xinl , Snl = (Xinl − Xnl )2 ,
I I −1 Рис. 2. Пример нахождения линии регрессии ПКГ
i=1 i=1
(6)
где Xnl — среднее по серии измерений ПКГ изде-
лия n во временном сечении l; где β0 и β1 — коэффициенты, вычисляемые для
Snl — стандартное отклонение по серии изме- средних значений ПКГ Xl , формула (7), по методу
рений ПКГ Xinl изделия n во временном сечении l; наименьших квадратов [12].
I — количество измерений в серии многократ- Наличие деградации математического ожида-
ных измерений ПКГ (I 4 шт.). ния ПКГ определяется путем статистического срав-
Далее из массива результатов измерений нения найденной линии регрессии Xdeg (t) со сред-
ПКГ Xinl , используя вычисленные значения Xnl ним значением ПКГ по всем временным сечени-
и Snl по формуле (6), исключаются аномальные ям X , формула (8), по критерию Фишера [13].
выбросы по критерию Граббса [11]. Затем, если деградация есть, проверяется ги-
Затем вычисления производятся по выборке из- потеза о линейности путем сравнения дисперсий
делий: согласно приложению Д ГОСТ Р 51372 [1].
N N Далее, если гипотеза о линейности подтвер-
1 1
Xl = Xnl , Sl = (Xnl − Xl )2 , дилась, для полученной линии регрессии строит-
N N −1
n=1 n=1 ся доверительная зона с доверительной вероятно-
(7) стью P
дод (%), которая задается в качестве ис-
где Xl — среднее по выборке во временном сече- ходных данных при планировании испытаний. Гра-
нии l; ницы Xmin (t) и Xmax (t) доверительной зоны вы-
Sl — стандартное отклонение по выборке сред- числяются по формуле [14]:
него значения Xnl во временном сечении l;
N — объем выборки. ⎧
⎪
⎪ Xmin (t) = β0 + β1 · t−
Затем вычисления производятся по временным ⎪
⎪
⎪
⎪ Pдов √
сечениям: ⎪
⎪ − Sres · tст 1 − ; L − 2 · v∗ ,
⎪
⎪
L L ⎪
⎪
100
X=
1
Xl , SX =
1
(Xl − X)2 , (8) ⎪
⎪
L−1
⎪
⎪ Xmax (t) = β0 + β1 · t+
L ⎪
⎪
l=1 l=1 ⎪
⎪
⎪
⎪ Pдов √
где X — среднее по всем временным сечениям; ⎪
⎪ + Sres · tст 1 − ; L − 2 · v∗ ,
⎪
⎪ 100
SX — стандартное отклонение по всем времен- ⎪
⎨
ным сечениям среднего значения Xl . L (10)
⎪
⎪ 1
Данная методика распространяется на изде- ⎪
⎪ Sres = (Xl − Xdeg (tl )) , 2
⎪
⎪ L−2
лия с ПКГ, деградирующими по линейному закону ⎪
⎪ l= 1
⎪
⎪
(проверка гипотезы о линейности приведена да- ⎪
⎪
⎪
⎪
L L
лее), поэтому математическое ожидание ПКГ в вы- ⎪
⎪ · 2
− · · + (tl )2
⎪
⎪
L t 2 t t l
борке деградирует по линейному закону Xdeg (t) ⎪
⎪ l=1 l=1
⎪
⎪ v∗ = L 2 ,
(пример функции Xdeg (t) приведен на рис. 2): ⎪
⎪ L
⎪
⎪
⎪
⎩ L· (tl )2 − tl
X (t) = β + β · t,
deg 0 1 (9) l=1 l=1
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 8 вып. 1 2021ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ УСКОРЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ 99
P
где tст 1 − дов ; L − 2 — квантили распределения
100
P
Стьюдента с уровнем значимости 1 − дов и числом
100
степеней свободы L − 2;
tl — время l-го этапа измерения ПКГ, ч.
Пример доверительной зоны для линии регрес-
сии Xdeg (t) приведен на рис. 3.
Рис. 4. Определение срока хранения при положительной
деградации ПКГ
Значение оценки гамма-процентного срока хра-
нения в нормальных климатических условиях Tхр
вычисляется по формуле:
Tхр = уск · Tхр.исп , (14)
где коэффициент ускорения K
уск определяется по
Рис. 3. Пример доверительной зоны для линии регрес-
одной из формул (1)–(5) согласно выбранной фи-
сии ПКГ
зико-математической модели.
Оценка срока хранения изделия в условиях После оценки срока хранения проводятся
проведения испытаний Tхр.исп может быть получена кратковременные испытания на безотказность в со-
при решении одного из следующих уравнений (гра- ответствии с ГОСТ РВ 20.57.414 и заключительная
фическая интерпретация решения одного из урав- проверка изделий.
нений приведена на рис. 4): При положительных результатах кратковре-
менных испытаний на безотказность и заключи-
Xmin (t = Tхр.исп ) = Xlim. min − zγ S , тельной проверки гамма-процентный срок сохраня-
(11) емости считается подтвержденным.
если деградация ПКГ отрицательная;
Xmax (t = Tхр.исп ) = Xlim. max + zγ S ,
если деградация ПКГ положительная,
(12) 3. Методика сравнения
физико-математических моделей
где Xlim. min , Xlim. max — минимальное и макси-
мальное предельно допустимое значение ПКГ в со- Для сравнения физико-математических моде-
ответствии с документацией на изделие; лей общая выборка изделий ЭКБ разделяется на M
zγ — значение квантиля нормального распре- равных частей и испытывается по методике уско-
деления (с математическим ожиданием, равным 0, ренных испытаний на сохраняемость, изложенной
и среднеквадратическим отклонением, равным 1); в разд. 2, в режимах с разной влажностью и темпе-
S — среднее значение стандартного отклоне- ратурой. Далее рассчитывается оценка срока хра-
ния по выборке и по сериям измерений, равное: нения в условиях проведения испытаний для каж-
дой выборки.
L N I
I
2 Для испытуемого типа изделия выбираются фи-
1 1 1 зико-математические модели из стандартов и спра-
S= Xinl − Xinl .
L·N I −1 I вочной литературы. Затем по уравнению (14) для
l=1 n=1 i=1 i=1
каждой модели рассчитывается оценка срока хра-
(13) нения в нормальных климатических условиях.
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 8 вып. 1 2021100 А. Я. КУЛИБАБА, А. Ю. ШТУКАРЕВ, О. В. ЮШИН
Для сравнения моделей рассчитываются сред- такта, что впоследствии приводит к его полной по-
нее значение оценки срока хранения в нормальных тере [16]. Так, описанная в [16] деградация сопро-
климатических условиях Tхр и стандартное откло- тивления обусловлена следующим. Высоконадежные
нение ST [15] для каждой из моделей: реле имеют серебряные контакты, покрытые тон-
ким слоем золота. Так как толщина покрытия очень
M
1 мала, то в нем неизбежно остаются микротрещины,
Tхр = Tхр.m , сквозь которые влага и коррозионные газы могут до-
M
m=1
(15) стигнуть серебра. В результате образуется сульфид-
M ная пленка с очень высоким сопротивлением, кото-
1
ST = (Tхр − Tхр.m )2 , рая и ухудшает контакт. Скорость этого процесса
M · (M − 1)
m=1 зависит от температуры и влажности.
где M — количество режимов испытаний; Для сравнения физико-математических моде-
m — номер режима испытаний; лей были проведены испытания на комбинирован-
Tхр.m — оценка Tхр для выборки номер m. ное воздействие повышенной температуры и влаж-
Параметры моделей выбираются из стандартов ности среды в пяти испытательных режимах на вы-
и справочной литературы, при этом если указаны борке 30 шт. герконовых реле для каждого режима.
несколько значений параметров, то используются Режимы испытаний на комбинированное воздей-
параметры, обеспечивающие минимальное значе- ствие повышенной температуры и влажности при-
ние стандартных отклонений. ведены в табл. 1.
Модель с наименьшим стандартным отклонени- Т а б л и ц а 1. Режимы испытаний герконовых реле
ем считается наиболее подходящей для испытуемого
типа изделий (в пределах диапазонов температуры Характеристики
и относительной влажности, исследованным в рам- Параметр режима режима для выборки №
ках предварительного эксперимента), так как полу- испытаний
1 2 3 4 5
ченные для данной модели оценки Tхр.m меньше от-
клоняются от среднего значения оценки срока хра- Температура среды, Tисп , ◦C 85 125 85 25 25
нения в нормальных климатических условиях. Относительная влажность
Учитывая чувствительность оценки срока хра- 2 2 85 85 98
воздуха, RHисп , %
нения к разбросу ПКГ, целесообразно исполь-
зовать общепринятые модели, а не аппроксима-
цию произвольной функцией, которая в конкрет- Таким образом, выборки № 1, 2 испытывают-
ном случае может давать нулевое значение стан- ся в режимах с одинаковой влажностью (RHисп
дартного отклонения, однако при этом не будет 2 %), выборки № 4, 5 испытываются в режимах
обладать свойством воспроизводимости (т. е. такую с одинаковой температурой (Tисп = 25 ◦C). Выбор-
модель не рекомендуется использовать при плани- ка № 3 испытывается в режиме с повышенными
ровании испытаний аналогичных изделий). влажностью и температурой.
Суммарная длительность испытаний для каж-
дого режима составила 5400 ч, при этом проводил-
4. Эксперимент по сравнению ся четырехкратный контроль ПКГ (I = 4) в десяти
физико-математических моделей временных сечениях (L = 10).
Результаты измерений были обработаны со-
При помощи методики, изложенной в разд. 3, гласно изложенной в разд. 2 методике. Рассчитан-
были исследованы физико-математические модели ные оценки сроков хранения в условиях испытаний
ускорения механизмов отказов герконовых реле для каждого режима приведены в табл. 2.
при хранении. Для моделей, рассмотренных в разд. 1, рассчи-
Большинство отказов реле после хранения вы- танные оценки срока хранения в условиях испы-
званы ростом сопротивления электрического кон- таний пересчитываются для нормальных условий.
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 8 вып. 1 2021ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ УСКОРЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ 101
Т а б л и ц а 2. Оценки срока хранения герконовых реле в условиях испытаний
Оценка срока хранения в условиях испытаний
Номер Наиболее деградирующий ПКГ при Pдов = 90 % и γ = 95 %
режима
Tхр.исп , ч Tхр.исп , лет
1 Сопротивление нормально разомкнутого канала 15 678 1,79
2 Сопротивление нормально разомкнутого канала 10 824 1,24
3 Сопротивление нормально разомкнутого канала 6995 0,80
4 Сопротивление нормально разомкнутого канала 11 838 1,35
5 Сопротивление нормально разомкнутого канала 11 873 1,35
Т а б л и ц а 3. Оценка срока хранения для разных моделей
Номер Название и номер Коэффициент ускорения Оценка срока хранения в нормальных условиях
режима, m модели модели, Kуск Tхр.m , ч Tхр.m , лет
1 Для всех моделей 7,08 111 084 12,68
2 Для всех моделей 18,83 203 802 23,26
Пэка, формула (1) 16,37 114 511 13,07
REHM, формула (2) 30,34 212 256 24,23
3
EHM, формула (3) 52,35 366 225 41,80
Лоусона, формула (4) 22,24 155 594 17,76
Пэка, формула (1) 3,24 38 346 4,38
REHM, формула (2) 6,86 81 160 9,26
4
EHM, формула (3) 20,08 237 765 27,14
Лоусона, формула (4) 6,355 75 135 8,58
Пэка, формула (1) 4,76 56 482 6,45
REHM, формула (2) 10,95 130 011 14,84
5
EHM, формула (3) 73,70 875 066 99,89
Лоусона, формула (4) 18,08 214 661 24,50
Примечание: параметры моделей ускорения испытания согласно стандарту JEP122H [1], обеспечивающие мини-
мальное значение стандартных отклонений: Ea = 0,3 эВ; np = 2,7; CREHM = 300 %; CEHM = 0,1 %−1 ; CLawson =
= 0,00044 %−2 .
Оценки сроков хранения в нормальных условиях дартные отклонения для каждой модели приведены
(Tнку = 25 ◦C; RHнку = 60 %) для каждой модели в табл. 4.
приведены в табл. 3. Из табл. 4 видно, что полученные результаты
Рассчитанные по (15) средние значения оце- для обратно-экспоненциальной модели имеют наи-
нок срока хранения в нормальных условиях и стан- меньшее стандартное отклонение и, следовательно,
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 8 вып. 1 2021102 А. Я. КУЛИБАБА, А. Ю. ШТУКАРЕВ, О. В. ЮШИН
Т а б л и ц а 4. Сравнение моделей ускорения испытаний
Tхр ST
Название и уравнение модели
ч лет ч лет
Модель Пэка, power-law
0,3 1 − 1 2,7 104 845 11,97 23 584 2,69
RHисп
Kуск = e kб Tнку Tисп ·
RHнку
Обратно-экспоненциальная модель, REHM
0,3 1 − 1 +300 1 − 1 147 663 16,86 21 131 2,41
Kуск = e kб Tнку Tисп RHнку RHисп
Экспоненциальная
модель,
EHM
0,3 1 − 1 +0,1(RH −RH ) 358 789 40,96 110 548 12,62
k T Tисп
исп нку
Kуск =e б нку
Модель Лоусона
0,3 1 − 1 +0,00044(RH 2 −RH 2 ) 152 055 17,36 21 760 2,48
k T Tисп
исп нку
Kуск =e б нку
лучше описывают зависимость коэффициента уско- внутри диапазона между новыми режимами. Такой
рения от температуры и влажности. Данная модель подход менее точный, зато минимизирует вероят-
рекомендуется для расчета коэффициента ускоре- ность завышения Kуск и оценки Tхр .
ния герконовых реле при имитации хранения. Таким образом, в статье представлена новая
более точная методика оценки срока хранения из-
делий электронной компонентной базы в рамках
Заключение испытаний на сохраняемость. Для увеличения точ-
ности полученных результатов необходимо:
Используя методику сравнения моделей, пред- – исследовать влияние параметров физико-ма-
ложенную в разд. 3, можно определить наиболее тематических моделей с целью уменьшения сред-
подходящую физико-математическую модель уско- неквадратического отклонения,
рения испытаний, имитирующих хранение изде- – исследовать влияние количества режимов на
лий ЭКБ, и тем самым увеличить точность оценки точность выбора модели и оценки срока хранения,
показателей сохраняемости. Для герконовых реле – провести апробацию модели на других ти-
наиболее подходящей является обратно-экспонен- пах ЭКБ.
циальная модель.
Однако при данном подходе полученный ко-
эффициент ускорения может быть завышен. Су- Список литературы
ществует более консервативный подход, который
заключается в определении коэффициентов уско- 1. ГОСТ Р 51372-99. Методы ускоренных испытаний
рения для каждой пары режимов в рамках экс- на долговечность и сохраняемость при воздействии
агрессивных и других специальных сред для тех-
перимента путем нахождения частного их Tхр.исп .
нических изделий, материалов и систем материа-
Если в дальнейшем необходимо проводить испы- лов. Общие положения. Принят и введен в действие
тания в новых режимах, то используется значе- Постановлением Госстандарта России от 29 нояб-
ние Kуск между режимами, в которых проводился ря 1999 г. № 442-ст. Дата введения 2000-07-01.
предварительный эксперимент и которые находятся М.: ИПК «Издательство стандартов», 2000. 59 с.
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 8 вып. 1 2021ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ УСКОРЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ 103
2. ГОСТ Р 57394-2017. Микросхемы интегральные космических систем академика М. Ф. Решетнева.
и приборы полупроводниковые. Методы ускорен- Красноярск: ФГБОУ ВО «СибГУ им. М. Ф. Решет-
ных испытаний на безотказность. Утвержден и вве- нева», 2019. С. 355–357.
ден в действие приказом Федерального агент-
ства по техническому регулированию и метроло- 11. ГОСТ Р ИСО 5725-2-2002. Точность (правильность
гии от 27 февраля 2017 г. № 74-ст. Дата введения и прецизионность) методов и результатов измере-
2018-01-01. М.: Стандартинформ, 2017. 42 с. ний. Часть 2. Основной метод определения повто-
ряемости и воспроизводимости стандартного метода
3. ОСТ В 4Г 0.012.241-84. Аппаратура радиоэлектрон-
измерений. Принят и введен в действие Постанов-
ная. Методы расчета показателей надежности в ре-
лением Госстандарта России от 23 апреля 2002 г.
жимах хранения и ожидания и определения продол-
№ 161-ст. Дата введения 2002-11-01. М.: ИПК «Из-
жительности испытаний, имитирующих длитель-
дательство стандартов», 2002. 43 с.
ное хранение. Вступил в действие 1986-01-01. Вза-
мен ОСТ В 4Г 0.012.203-77. М.: ВНИИ, 1985. 45 с. 12. Горяинов В. Б., Павлов И. В., Цветкова Г. М.
4. ОСТ 11 336.938-83. Приборы полупроводниковые. и др. Математическая статистика: Учеб. для ву-
Методы ускоренных испытаний на безотказность зов / Под ред. В. С. Зарубина, А. П. Крищенко.
и долговечность. 3-е изд., исправл. Серия «Математика в техниче-
5. JEDEC. JEP122H. Failure Mechanisms and Models ском университете», вып. XVII. М.: Изд-во МГТУ
for Semiconductor Devices — 2016. им. Н. Э. Баумана, 2008. 424 с.
6. Peck D. A Comprehensive Model for Humidity Testing 13. ГОСТ Р 50779.10-2000. Статистические методы. Ве-
Correlation // IEEE International Reliability Physics роятность и основы статистики. Термины и опре-
Symposium Proceedings, 1986. P. 44–50. деления. Принят и введен в действие Постановле-
7. Gunn J., Camenga R., Malik S. Rapid Assessment of нием Госстандарта России от 29 декабря 2000 г.
the Humidity Dependence of IC Failure Modes by Use № 429-ст. Дата введения 2001-07-01. М.: Стандарт-
of HAST // IEEE International Reliability Physics информ, 2008. 42 с.
Symposium Proceedings, 1983. P. 66–72.
14. Львовский Е. Н. Статистические методы построе-
8. McPherson J., Bishel G., Ondrusek J. VLSI Cor- ния эмпирических формул: Учеб. пособ. для втузов.
rosion Models: A Comparison of Acceleration Fac- 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1988.
tors // Proceedings of Third International Symposium 239 с.
on Corrosion and Reliability of Electronic Materials
and Devices, Electrochemical Society, 1994, vol. 94– 15. ГОСТ 8.207-76. Прямые измерения с многократ-
29. P. 270. ными наблюдениями. Методы обработки результа-
тов наблюдений. Основные положения. Утвержден
9. Lawson R. W. A review of the status of plastic encap-
и введен в действие постановлением Государствен-
sulated semiconductor component reliability // British
ного комитета стандартов Совета Министров СССР
Telecommunication Technology Journal, 1984, vol. 2,
от 15 марта 1976 г. № 619. Дата введения
no 2. P. 95–111.
1977-01-01. М.: Стандартинформ, 2008. 7 с.
10. Кулибаба А. Я., Суконкин М. К., Штукарев А. Ю.,
Юшин О. В. Методика оценки сохраняемости элек- 16. Study on Feasibility of Storage Accelerated Testing
тронной компонентной базы на основе анализа дегра- Based on Parameter Degradation for Aerospace Re-
дации eе параметров // Материалы XXIII Между- lays // Zhaobin Wang, Guofu Zhai, Xiaoyi Huang,
народной научно-практической конференции, посвя- Xuerong Ve // Prognostics & System Health Manage-
щенной памяти генерального конструктора ракетно- ment Conference (PHM-2012), Beijing, 2012. С. 1–5.
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 8 вып. 1 2021Вы также можете почитать
