本发明专利技术公开了一种基于单参数加速退化机理一致性边界确定方法，该方法首先以电子器件加速退化模型——阿伦尼斯模型为研究对象，然后结合三种常见退化模型——线性模型、指数模型和幂模型，从激活能不变角度推导出保证电子器件加速机理不变的应力－斜率公式，最后根据线性模型的斜率区间检验方法确定出电子器件加速退化试验的边界设计应力。该发明专利技术成功克服了由于仿真结果确定性导致不能通过电子器件伪寿命分布参数齐性检验方法来确定加速退化试验边界应力的缺点；节省大量试验样本及经费；斜率区间检验中检验水平α取０．１，得到的斜率置信区间比α取０．０１或０．０５时较窄，在不影响加速效果的前提下，有效地保证了在应力Ｔｍ下的加速退化试验是安全的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供，它涉及一种对高 温退化试验边界应力的确定，特别是指一种基于单参数加速退化机理一致性边界确定方 法，属于加速退化试验试验设计
技术介绍
电子器件的高温退化试验常用来快速获取其(伪)寿命信息，由高温退化试验获 得的电子器件寿命信息可以用来外推其在常温情况下的寿命分布，这类试验能够节省较多 的时间和费用。由于高温加速条件下电子器件潜在失效机理可能被激发出来，成为主失效 机理，使加速失效机理改变，从而不能得到电子器件的真实寿命信息，浪费试验时间和费 用。因此，实施高温退化试验的一个重要前提就是电子器件在不同应力下应具有相同的失 效机理，也就是说，在进行高温退化试验前要明确保证加速机理不变的边界应力，但是，由 于很多高温退化试验在试验之前并不知道各种应力对应的失效机理，且不能保证加速机理 是否一致，严重降低了加速试验设计方案的科学性和结果分析的有效性。因此，工程实际 中，在高温退化试验进行之前通常安排少量试验或仿真试验来摸索保证加速机理一致的边 界应力，本专利技术主要是针对后者，即通过仿真试验来摸索应力的边界条件。
技术实现思路
(1)本专利技术的目的在高温退化试验过程中，为了避免由于退化应力水平超过保 持机理不变的最大应力而带来的错误的可靠性数据，从而使实验无效，本专利技术提出一种基 于单参数加速退化机理一致性边界确定方法。该方法针对退化模型分别为线性模型、指数 模型和幂模型三种常见情况，在满足加速试验前提下，从常见的电子器件加速模型——阿 伦尼斯(Arrhenius)模型入手，给出了基于单参数加速退化机理一致性边界确定方法，应 用该专利技术可以确定出加速退化试验的边界设计应力，可以为加速试验方案的设计提供科学 依据，保障加速试验结果分析的合理性。(2)技术方案本专利技术提出的加速退化仿真试验的假设如下假设1电子器件的性能参数具有可退化性；假设2电子器件的加速退化过程具有规律性，本专利技术研究以下三种退化模型线性模型饩=a,t+ h(1)指数模型饩=V''(2)幂模型= 产(3)式中〃,为温度Ti下的该电子器件的特性参数(i = 1,2,…，k)，k为加速退化 仿真试验应力水平数，t为退化进行的时间，其余变量为模型待估参数，并且各退化模型最 终均需转化为线性模型，具体表现为指数模型& = V化为InM; = ,/ + 1叫，幂模型& =b,f· 化为InM, =OiXntMi，这两种退化模型线性化后的斜率均取为 ，本专利技术后面所说退化模型斜率若无特殊说明，均指线性化后的退化模型斜率；假设3电子器件的加速退化机理保持不变，默认经仿真试验设计的前两个温度应 力TpT2均没有超过通过本方法确定的保持机理一致的边界应力Tm，且假设应力 \、Τ2下的 退化模型斜率估计值为其真实值，T1取常温298Κ，T2取该电子器件工作温度或比该工作温 度稍高(也就是说若电子器件正常工作摄氏温度为10的倍数，则T2取该电子器件正常工 作温度；若电子器件正常工作摄氏温度不为10的倍数，则T2取距离该电子器件正常工作摄 氏温度最近的较高温度且T2的摄氏温度为10的倍数)；为了便于说明，本专利技术需下述假设解释设电子器件在k个温度水平T1 < T2〈… <1\<丨<1\(1 = 1,2,…，k)下进行仿真试验， 为温度Ti下退化模型线性化后的真实 斜率4为温度Ti下退化模型线性化后的斜率估值，表示真实斜率 的(l-α ) 置信区间，本专利技术的α取0.1，初始i设为3。基于上述假设，本专利技术，其步 骤如下步骤一、确定加速退化仿真试验应力水平数k ；步骤二、采集应力T1, T2,…，Ti下电子器件的仿真试验数据及数据预处理；通过有限元仿真分别得到T1, T2,…，Ti下电子器件随着离散时间点不断变化的仿 真数据，然后对仿真数据进行预处理得到待研究参数的样本数据；步骤三、根据步骤二中确定的待研究参数样本数据拟合退化模型，并判断应力Ti 下的参数退化模型与应力T1, T2,…，Ti^1下的退化模型是否相同，具体步骤如下1、根据上述式(1)、⑵和(3)三种退化模型，确定出应力水平T1, T2,…，Ti下符 合该电子器件最好的退化模型；2、判断电子器件在应力水平Ti下的退化模型与T1, T2,…，IV1下的是否一致；步骤四、将应力T1, T2,…，Ti下的非线性退化模型线性化；若步骤三中所确定的退化模型为指数模型或幂模型，则需要将模型线性化，其中 指数模型mT =V化为InM, = a；+ Inbi，幂模型Μ, =V化为InM, = , ln/ + lni,.步骤五、若退化模型相同，则继续检验应力Ti下的斜率 是否在其置信区间 ( , -<,+ <)内，具体作法如下1、保持加速机理不变的应力——斜率关系的确定对于加速试验，阿伦尼斯模型具有如下形式ρ,λ/fQ- = A^(4)dt式中表示温度T时的退化速率，M为温度特性参数，t为退化时间；K为玻耳兹Ot曼常数，K = 8. 617*10_5eV/K ；T为绝对温度(单位K) ；A为常数；Q为失效机理激活能(单 位eV)，对同一类电子器件的同一种失效模式Q为常数，若在加速试验过程中失效激活能 不变，则失效机理没有发生改变，可以利用该电子器件在保持机理一致性的应力范围下的 激活能不变条件，根据电子器件的相应退化模型，通过对式(4)的推导处理，分别得出保证 电子器件机理一致性的边界应力，具体推导过程如下对式⑷积分得到ρM = AtQli +M0(5)权利要求1. ，该方法是在下列假设条件下进行假设1电子器件的性能参数具有可退化性；假设2电子器件的加速退化过程具有规律性，按照以下三种退化模型进行 线性模型A^ =衫(1) 指数模型(2) 幂模型饩=M(3)式中为温度Ti下的该电子器件的特性参数，i = 1，2···Λ， 为退化进行的时间，其 余变量为模型待估参数，并且各退化模型最终均需转化为线性模型，退化模型线性化后的 斜率均取为％，后面所说的退化模型斜率若无特殊说明，均指线性化后的退化模型斜率；假设3电子器件的加速退化机理保持不变，默认经仿真试验设计的前两个温度应力1\、 T2均没有超过通过本方法确定的保持加速机理一致的边界应力Tm，且假设应力1\、T2下的 退化模型斜率估计值为其真实值；设电子器件在k个温度水平T1 < T2 <…< Ti <丨< Tk下进行仿真试验，其中，i = 1， 2，…，k，α取0.1，初始i设为3;其特征在于该方法的具体步骤如下 步骤一、确定加速退化仿真试验应力水平数k ；加速退化仿真试验的应力水平数k取5或6，其中前两个应力水平为T1和T2 ； 步骤二、采集应力T1, T2,…，Ti下电子器件的仿真试验数据及数据预处理； 通过有限元仿真分别得到T1,T2,…，Ti下电子器件随着离散时间点不断变化的仿真数 据，然后对仿真数据进行预处理得到待研究参数的样本数据；步骤三、根据步骤二中确定的待研究参数样本数据拟合退化模型，并判断应力Ti下的 参数退化模型与应力T1, T2,…，Ti^1下的退化模型是否相同，具体步骤如下①根据上述式(1)、(2)和( 三种退化模型，确定出应力水平T1,T2,…，Ti下符合该 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于单参数加速退化机理一致性边界确定方法，该方法是在下列假设条件下进行：假设１电子器件的性能参数具有可退化性；假设２电子器件的加速退化过程具有规律性，按照以下三种退化模型进行：线性模型：Ｍ↓［Ｔ↓［ｉ］］＝ａ↓［ｉ］ｔ＋ｂ↓［ｉ］（１）指数模型：Ｍ↓［Ｔ↓［ｉ］］＝ｂ↓［ｉ］ｅ↑［ａ↓［ｉ］ｔ］（２）幂模型：Ｍ↓［Ｔ↓［ｉ］］＝ｂ↓［ｉ］ｔ↑［ａ↓［ｉ］］（３）式中：Ｍ↓［Ｔ↓［ｉ］］为温度Ｔ↓［ｉ］下的该电子器件的特性参数，ｉ＝１，２…，ｋ，ｔ为退化进行的时间，其余变量为模型待估参数，并且各退化模型最终均需转化为线性模型，退化模型线性化后的斜率均取为ａ↓［ｉ］，后面所说的退化模型斜率若无特殊说明，均指线性化后的退化模型斜率；假设３电子器件的加速退化机理保持不变，默认经仿真试验设计的前两个温度应力Ｔ↓［１］、Ｔ↓［２］均没有超过通过本方法确定的保持加速机理一致的边界应力Ｔ↓［ｍ］，且假设应力Ｔ↓［１］、Ｔ↓［２］下的退化模型斜率估计值为其真实值；设电子器件在ｋ个温度水平Ｔ↓［１］＜Ｔ↓［２］＜…＜Ｔ↓［ｉ］＜…＜Ｔ↓［ｋ］下进行仿真试验，其中，ｉ＝１，２，…，ｋ，α取０．１，初始ｉ设为３；其特征在于：该方法的具体步骤如下：步骤一、确定加速退化仿真试验应力水平数ｋ；加速退化仿真试验的应力水平数ｋ取５或６，其中前两个应力水平为Ｔ↓［１］和Ｔ↓［２］；步骤二、采集应力Ｔ↓［１］，Ｔ↓［２］，…，Ｔ↓［ｉ］下电子器件的仿真试验数据及数据预处理；通过有限元仿真分别得到Ｔ↓［１］，Ｔ↓［２］，…，Ｔ↓［ｉ］下电子器件随着离散时间点不断变化的仿真数据，然后对仿真数据进行预处理得到待研究参数的样本数据；步骤三、根据步骤二中确定的待研究参数样本数据拟合退化模型，并判断应力Ｔ↓［ｉ］下的参数退化模型与应力Ｔ↓［１］，Ｔ↓［２］，…，Ｔ↓［ｉ－１］下的退化模型是否相同，具体步骤如下：①根据上述式（１）、（２）和（３）三种退化模型，确定出应力水平Ｔ↓［１］，Ｔ↓［２］，…，Ｔ↓［ｉ］下符合该电子器件最好的退化模型；②判断电子器件在应力水平Ｔ↓［ｉ］下的退化模型与Ｔ↓［１］，Ｔ↓［２］，…，Ｔ↓［ｉ－１］下的是否一致；步骤四、将应力Ｔ↓［１］，Ｔ↓［２］，…，Ｔ↓［ｉ］下的非线性退化模型线性化；若步骤三中所确定的退化模型为指数模型或幂模型，则需要将模型线性化；步骤五、若退化模型相同，则继续检验应力Ｔ↓［ｉ］下的斜率ａ↓［ｉ］是否在其...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王前程，陈云霞，邓沣鹂，黄小凯，康锐，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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