[发明专利]一种适用于表面安装工艺的可靠性实现能力评估方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种适用于表面安装工艺的可靠性实现能力评估方法，它利用抽样检验、仿真分析和基于失效物理模型评估等方法，可用于评估和控制表面安装工艺的可靠性实现能力水平，属于电子产品工艺控制和可靠性工程技术领域。

(二)背景技术

表面安装工艺是将表贴元器件通过焊接的方法连接到电路基板的工艺，该工艺的目的是实现并保证表贴元器件与电路的物理连接，属于互连技术。在所有互连技术中，表面安装技术的工艺质量要求较高。在实际生产和使用中，表面安装工艺所造成的连接失效在所有连接失效中也占有较大的比例。故表面安装工艺的可靠性实现能力已成为影响电子产品可靠性尤其是连接可靠性的最主要因素之一。另一方面，产品的设计需要通过具体工艺予以实现，设计可靠性和工艺对可靠性实现能力一同决定了产品的可靠性水平。故欲控制和提高产品的可靠性水平，必须对工艺的可靠性实现能力进行评价，了解工艺状态对产品可靠性水平的影响。综上，正确评估表面安装工艺的可靠性实现能力水平，对提高电子产品的可靠性水平有着非常重要的意义。

为更为准确地评估产品可靠性水平，基于失效物理模型的寿命评估及预测方法在可靠性工程中正得到逐步应用。而通过仿真分析(如有限元分析)，可以将高级产品(如整个电子设备或电路板)的环境应力状态转换到低层次产品。在此基础上，结合失效物理的评估方法，就可以得到较低层次产品连接部位的可靠性评价值。但仿真分析中某些假设与实际生产的情况并不一致，在建模时需要通过检验获得二者的偏差数值。故可对实际产品进行抽样检验，将检验的结果用于仿真分析。同时依靠失效物理模型再次进行寿命评估及预测，就可以获得工艺实现后可靠性的评估结果。若假定产品最终的可靠性水平是由设计可靠性和工艺的可靠性实现能力共同决定的，则可以把单纯考虑设计和同时考虑设计、工艺实现两种状态下的可靠性的比值作为工艺的可靠性实现的能力的定量描述。

(三)发明内容

1、目的：本发明的目的是提供一种适用于表面安装工艺的可靠性实现能力评估方法。它首先使用数值仿真分析获得表面安装工艺产品连接部位的应力状态数值；然后利用应力状态数值和抽样检验，分别建立工艺前后模型，并通过基于失效物理模型的评估方法，计算得到表面安装工艺产品连接部位在工艺实现前后的可靠性数值；最终对比工艺前后可靠性评估数值，评估表面安装工艺的可靠性实现能力水平。

2、技术方案：本发明一种适用于表面安装工艺的可靠性实现能力评估方法，该方法具体步骤如下：

步骤1：建立数值分析模型，计算获得应力状态：利用表面安装工艺对象的设计信息，建立对应的数值分析模型，计算获得表面安装工艺对象的应力状态数值。

步骤2：建立并分析工艺前模型，获得工艺前可靠性数值：利用表面安装工艺对象的设计信息，建立工艺前模型。利用表面安装工艺对象的应力状态数值和工艺前模型，通过基于失效物理模型的评估方法，获得在工艺实现前仅考虑设计时的连接部位的可靠性数值。

步骤3：抽样检验，定量评价：对已完成表面安装工艺的产品进行抽样检验，对抽样产品的所有连接部位的外形进行定量评价，获得表征工艺质量状态的评估参数。

步骤4：建立并分析工艺后模型，获得工艺后可靠性数值：利用表征工艺质量状态的评估参数，修改工艺前模型，得到工艺后模型。利用表面安装工艺对象的应力状态和工艺后模型，通过基于失效物理模型的评估方法，获得表面安装工艺实现后的产品连接部位的可靠性数值。

步骤5：可靠性数值处理，评估工艺可靠性：处理安装工艺加工后产品连接部位的可靠性数值，并通过与工艺实现前仅考虑设计时的连接部位的可靠性数值的计算，获得表面安装工艺的可靠性实现能力的评估数值。

其中，步骤1中所述的表面安装工艺对象的设计信息，包括电子元器件的封装信息、电路基板的设计参数、电路板上元器件布局以及各部分的材料属性等。所述的数值分析模型是指使用数值仿真分析软件建立的数值分析模型。对于不同应力类型，可采用不同的数值分析软件建立对应的数值分析模型。如对于机械应力，可使用ANSYS、NASTRAN和ABAQUS等常用数值分析软件建立FEA模型；对于热应力，可使用ANSYS、FloTHERM等常用数值分析软件建立CFD模型。所述的表面安装工艺对象的应力状态数值即为表面安装工艺对象的物理状态数值。如对于振动应力，应力状态即可表示为表面安装工艺对象的振动位移或加速度数值；对于热应力，应力状态数值即可表示为表面安装工艺对象的温度数值。