本發(fā)明屬于系統(tǒng)可靠性分析及壽命評估
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及基于失效物理分析方法和貝葉斯更新理論的電子封裝焊點受內(nèi)外在因素對其壽命影響的分析方法。
背景技術(shù)：
：當前微電子封裝正朝著更輕、更薄、性價比更高及其更可靠的方向發(fā)展。多芯片組件作為現(xiàn)今最為先進的一種封裝形式，正逐步在軍事裝備、航天部件、汽車電子部件、工業(yè)設備及電子系統(tǒng)產(chǎn)品中得以廣泛推廣應用。多芯片組件(multi-chipmodule,mcm)是在混合微電路薄厚膜技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新興的高密度立體封裝技術(shù)，它是將多個集成電路裸芯片高密度地貼裝互連在多層布線的基板上，然后再整體封裝起來構(gòu)成能完成多功能、高性能的電子部件或整機、子系統(tǒng)乃至系統(tǒng)所需要功能的一種新型微電子組件。典型的多芯片組件是在多層布線基板上，采用微電子技術(shù)與互聯(lián)工藝將電阻器、電容器和電感等無源元件(印制、淀積或片式化)與ic裸芯片進行二維甚至三維組合并電氣連接，在實施必要的有機樹脂灌封與機械或氣密封裝構(gòu)成的部件級的復合器件。相比傳統(tǒng)的封裝形式，多芯片組件擁有更大的封裝密度和功率密度，進而導致其在熱循環(huán)載荷下的更大的熱應力。因此，熱機械可靠性問題成為了mcm在熱循環(huán)載荷下的主要研究內(nèi)容。其中，大量的研究表明多芯片組件焊點在熱循環(huán)載荷下的周期性的應變導致?lián)p傷的累積，進而萌生裂紋直至最終的疲勞斷裂為其最為主要的失效模式。這主要是由于多芯片組件襯底與多層布線基板間的熱膨脹系數(shù)在熱循環(huán)載荷下的失配所導致的。目前大多數(shù)研究均聚焦在使用有限元仿真技術(shù)和加速熱循環(huán)測試對焊點的疲勞壽命進行分析研究。但是，對影響焊點疲勞壽命的各種內(nèi)外在影響因素的不確定性問題，例如焊點的幾何形狀、材料的疲勞性能和溫度循環(huán)的測試剖面等卻很少有相關(guān)研究。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，提供了一種基于失效物理分析方法和貝葉斯更新理論的電子封裝焊點受內(nèi)外在因素對其壽命影響的分析方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種電子封裝焊點疲勞壽命分析方法，包括以下步驟：s1：針對電子封裝部件構(gòu)建對應的失效物理模型，針對具體的多芯片組件建立對應的疲勞壽命預測模型；s2：分析步驟s1所建立的失效物理模型各個關(guān)鍵物理參數(shù)的不確定性，并獲取各個關(guān)鍵參數(shù)的先驗分布信息；s3：對焊點在熱循環(huán)載荷下的疲勞壽命預測模型中的關(guān)鍵物理參數(shù)取隨機數(shù)以近似其不確定性分布情況；s4：確定電子封裝部件的先驗壽命分布；s5：結(jié)合焊點疲勞壽命的先驗分布與加速熱循環(huán)的實測數(shù)據(jù)，得到多芯片組件焊點的疲勞壽命的后驗分布和可靠性指標的后驗分布。進一步的，所述步驟s2具體為：s21：通過可靠性分析、相似產(chǎn)品的信息、專家經(jīng)驗獲取各個關(guān)鍵參數(shù)的先驗分布信息；s22：分析確定ld、h、δα、δt等參數(shù)的概率分布，其中，ld為電子器件的長度，h為焊點的高度，δα＝αc-αs，αc,αs分別表示器件和襯底的線性熱膨脹系數(shù)，δt為周期性溫度加載范圍；s23：基于試驗和生產(chǎn)制造過程統(tǒng)計焊點疲勞壽命預測模型的關(guān)鍵參數(shù)值。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的電子封裝焊點疲勞壽命分析方法以多芯片組件焊點在熱循環(huán)載荷下的疲勞壽命預測問題作為切入點，分析并構(gòu)建了概率失效物理建?？蚣?，并詳細的說明了各個關(guān)鍵步驟逐步實施的策略，并著重展開說明了如何利用貝葉斯理論對試驗所測得的壽命數(shù)據(jù)進行融合的策略，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了貝葉斯信息更新框架。本發(fā)明的方法通過分析發(fā)現(xiàn)多芯片組件中焊點在熱循環(huán)載荷下的熱疲勞失效是導致多芯片組件失效的關(guān)鍵失效機理，因而通過修正manson-coffin模型對其失效進行建模，在所獲得模型中關(guān)鍵參數(shù)不確定性的先驗分布的基礎(chǔ)上擬合得到的焊點的先驗壽命分布較為廣泛并且偏離實測值，在貝葉斯理論框架下與熱循環(huán)實測數(shù)據(jù)進行融合，進而得到了與實際情況更為吻合的且更為集中的焊點的后驗壽命分布。附圖說明圖1為本發(fā)明的電子封裝焊點疲勞壽命分析方法流程圖。圖2為本發(fā)明實施例的多芯片組件的基本構(gòu)成示意圖。圖3為本發(fā)明實施例的多芯片組件所經(jīng)歷的理想的加速熱循環(huán)載荷譜。圖4為本發(fā)明實施例的雙參數(shù)威布爾分布、對數(shù)正態(tài)分布對抽樣仿真數(shù)據(jù)的擬合曲線圖。圖5為本發(fā)明實施例的多芯片組件焊點疲勞壽命后驗分布及可靠度的擬合曲線圖。具體實施方式為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，現(xiàn)結(jié)合附圖及具體實施例，對本發(fā)明進行進一步闡釋。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。部件的失效物理模型可用來描述部件的失效時間與造成部件失效的各種影響因素之間的關(guān)系。因此，建立多芯片組件焊點的失效物理模型可以用來分析各種內(nèi)外在影響因素對焊點的疲勞壽命的影響關(guān)系。但是，在失效物理模型中的各個參數(shù)并不是確定性的，相反而是受到各種不確定性因素的影響。比如，材料屬性本身的變化性、生產(chǎn)或裝配過程中不穩(wěn)定性、外界環(huán)境或器件運行時的隨機波動對應力所造成的不確定性及其本身用來描述部件失效過程的失效物理模型的不確定性等?；谏鲜鲈趯嶋H工程中運用失效物理模型是所遇到的諸多不確定性問題，概率失效物理方法則可以有效的考慮失效物理模型中的各個參數(shù)的不確定性對失效時間的影響的問題。因此，本發(fā)明以多芯片組件焊點在熱循環(huán)載荷下的疲勞失效為具體應用對象，構(gòu)建了概率失效物理建模的框架，從而實現(xiàn)對各種內(nèi)外在不確定性因素對器件失效時間的影響問題的分析。具體包括以下步驟：s1：首先，針對具體的電子封裝部件可采取失效模式機理及影響分析方法(fmmea)或加速老化試驗等的手段獲得影響器件失效的主要失效機理并進一步構(gòu)建其對應的失效物理模型。針對具體研究對象多芯片組件，展開失效模式機理及影響分析方法(fmmea)，確認多芯片組件焊點在熱循環(huán)載荷下的疲勞斷裂為其最為主要的失效模式，進一步建立了對應的疲勞壽命預測模型。s2：分析所建立的失效物理模型中各個關(guān)鍵物理參數(shù)的不確定性，并通過電子器件研制過程中的老化試驗、生產(chǎn)與制造過程中的質(zhì)量控制測試結(jié)果、仿真分析、一些通用的可靠性數(shù)據(jù)(比如手冊、國軍標、美軍標等)、相似產(chǎn)品的信息和專家經(jīng)驗等途徑獲取各個關(guān)鍵參數(shù)的先驗分布信息。s3：采用蒙特卡羅抽樣仿真技術(shù)對焊點在熱循環(huán)載荷下的疲勞壽命模型中的關(guān)鍵物理參數(shù)取隨機數(shù)以近似其不確定性分布情況。s4：通過蒙特卡洛抽樣仿真分析可以初步確定電子封裝部件的先驗壽命分布。s5：結(jié)合焊點疲勞壽命的先驗分布與加速熱循環(huán)的實測數(shù)據(jù)并進一步輸入到貝葉斯信息融合模塊中得出有關(guān)多芯片組件焊點的疲勞壽命的后驗分布和相關(guān)其它可靠性指標的后驗分布。在這里，其他可靠性指標可以為可靠度和/或失效概率。所述步驟s1具體為：針對具體的電子封裝部件可采取失效模式機理及影響分析方法(fmmea)或加速老化試驗等的手段獲得影響器件失效的主要失效機理并進一步構(gòu)建其對應的失效物理模型。針對具體研究對象多芯片組件，展開失效模式機理及影響分析方法(fmmea)，確認多芯片組件焊點在熱循環(huán)載荷下的疲勞斷裂為其最為主要的失效模式，進一步建立了對應的疲勞壽命預測模型。由于多芯片組件的失效模式眾多且失效機理復雜，所以在本實施例中將著重分析研究其中較為典型的失效模式和機理。溫度、振動和濕度常是引起多芯片組件失效的三個重要的因素，其中溫度變化是造成多芯片組件失效的最為重要的原因。首先，相比傳統(tǒng)的封裝形式，多芯片組件擁有更大的封裝密度和功率密度，進而導致其在熱循環(huán)載荷下的更大的熱應力。因此，熱機械可靠性問題成為了mcm在熱循環(huán)載荷下的主要研究內(nèi)容。其中，大量的研究表明多芯片組件焊點在熱循環(huán)載荷下的周期性的應變導致?lián)p傷的累積，進而萌生裂紋直至最終的疲勞斷裂為其最為主要的失效模式。這主要是由于多芯片組件襯底與多層布線基板間的熱膨脹系數(shù)在熱循環(huán)載荷下的失配所導致的。其次，隨著多芯片組件服役環(huán)境較為復雜，多芯片組件焊點在振動與沖擊環(huán)境中也比較容易發(fā)生失效。尤其是當多芯片組件應用于一些軍用設備或航空航天電子系統(tǒng)中時，振動、沖擊將成為多芯片組件失效的主要原因。因此，探究多芯片組件在振動或沖擊環(huán)境下的失效模式與機理也就顯得尤為重要，尤其是多芯片組件焊點在振動、沖擊環(huán)境下的疲勞失效。多芯片組件焊點在振動、沖擊下的疲勞失效屬于高周疲勞。失效機理主要為其在循環(huán)振動、沖擊應力作用下，在多芯片組件焊點的界面處萌生裂紋并逐步擴展最終導致疲勞斷裂。并且焊點的微裂紋一般在靠近封裝側(cè)最先萌生并逐步向內(nèi)部擴展。最后，多芯片組件的封裝所用到的材料有絕大部分為聚合物材料，然而在多芯片組件封裝中由于不同材料所具有的吸濕特性不一。因此，在多芯片組件的不同材料的界面處將會產(chǎn)生一定的濕應力，并且由于多芯片組件常用在一些軍用電子設備或航空電子設備當中，因此將會受到環(huán)境中的濕氣的影響，使得聚合物材料界面黏性能下降，影響材料的力學性能。其次，由于多芯片組件塑封材料具有一定的吸濕能力，當處于高環(huán)境溫度時，mcm內(nèi)部濕氣膨脹將會產(chǎn)生一定的壓力，一方面當所產(chǎn)生的應力大于其黏結(jié)強度時，mcm封裝將產(chǎn)生分層失效；另一方面當所產(chǎn)生的應力大于其斷裂強度時，mcm封裝將產(chǎn)生翹曲及裂縫等相關(guān)失效模式；當多芯片組件內(nèi)部由于生產(chǎn)制造過程中的缺陷而產(chǎn)生空穴等缺陷時，若由濕氣所產(chǎn)生的應力過大時，多芯片組件封裝也會產(chǎn)生“爆米花”式的失效。多芯片組件焊點在熱循環(huán)載荷的作用下的疲勞失效屬于低周疲勞，因此經(jīng)典的manson-coffin疲勞模型可以用來預測焊點的疲勞壽命，方程如下式：nfβδεp＝c(1)其中，nf為疲勞壽命，δεp為循環(huán)塑性應變幅度，β,c均為經(jīng)驗常數(shù)。由于該模型是在等熱條件下進行推導的，然而多芯片組件焊點是在熱循環(huán)載荷下的疲勞失效問題。因此，本實施例進一步采用修正c-m模型，如下式：式中，δγ為非彈性剪切應變變化幅度、εf為疲勞延性系數(shù)，與焊點的材料組成成分有關(guān)，對于snagcu無鉛焊點取值為0.257、c為焊點的疲勞延性指數(shù)，與復雜的溫度加載剖面有關(guān)，具體關(guān)系如下式：式中，為焊點經(jīng)歷周期性熱循環(huán)的平均溫度，單位℃，f為加載溫度循環(huán)的周期頻率，單位取cycle/day。本實施例所加載的加速熱循環(huán)載荷如圖3所示，當然后面的加速熱循環(huán)試驗測試數(shù)據(jù)也是從該溫度加載剖面中所獲取。多芯片組件所經(jīng)歷的最高溫度為125℃，最低溫度為-55℃，溫度停留時間為10分鐘，溫度上升/下降率為10℃/分鐘，因此一個加速熱循環(huán)所經(jīng)歷的時間為56分鐘，根據(jù)上述熱循環(huán)載荷譜可求得c為-0.415。在本實施例中不考慮的不確定性的影響。根據(jù)wernerengelmaier的研究發(fā)現(xiàn)剪切應變范圍為具體電子部件封裝形式，幾何尺寸，釬料的材料屬性及其溫度載荷的加載過程的函數(shù)，具體函數(shù)關(guān)系如下：其中，h為多芯片組件焊點的高度，ld為多芯片組件的長度，f為經(jīng)驗相關(guān)系數(shù)，取值范圍為0.5至1.5，一般取1，δt為周期性溫度加載范圍，δα＝αc-αs，其中，αc與αs分別表示多芯片組件襯底與印刷電路板的線性熱膨脹系數(shù)。將(4)式與(3)式計算代入到(2)式中即可得到以下關(guān)系式：式(5)為本實施例分析多芯片組件焊點在熱循環(huán)載荷下的疲勞壽命模型。當前，大多數(shù)分析各類電子封裝部件在熱循環(huán)或機械振動載荷下的壽命問題均采用是確定性的壽命預測模型。但是，模型中各個參數(shù)由于隨機效應或不可避免的波動影響均會有不同程度的不確定性問題，比如上式(5)中分析多芯片組件焊點在熱循環(huán)載荷下的疲勞壽命模型中，ld和h分別表示多芯片組件的長度與焊點的高度，這兩個物理量均與器件的幾何外形相關(guān)，進一步是受到生產(chǎn)制造過程中的質(zhì)量控制的影響，在一批次多芯片組件的生產(chǎn)過程中不可能完全保持ld和h為一確定性的值，因此在這里將其視為一個與生產(chǎn)制造過程相關(guān)的概率分布應該更符合工程中的實際情況。其次，在上式(5)中δα為與材料屬性相關(guān)的參數(shù)，相似的也會受到材料的缺陷和加工制造過程的質(zhì)量波動的影響，因此將其視為一概率分布應該更加合理。概率失效物理分析方法則可以通過概率密度分布的方式引入模型中各個參數(shù)的不確定性，進一步分析其壽命分布情況。因此，對多芯片組件焊點無論在加速熱循環(huán)載荷下或是振動載荷下的概率失效物理建模技術(shù)的是對研究各種內(nèi)外在影響因素對多芯片組件焊點的壽命影響的一種可行的實施方案。所述步驟s2具體為：分析所建立的失效物理模型中各個關(guān)鍵物理參數(shù)的不確定性，并通過電子器件研制過程中的老化試驗、生產(chǎn)與制造過程中的質(zhì)量控制測試結(jié)果、仿真分析、一些通用的可靠性數(shù)據(jù)(比如手冊、國軍標、美軍標等)、相似產(chǎn)品的信息和專家經(jīng)驗等途徑獲取各個關(guān)鍵參數(shù)的先驗分布信息。具體步驟如下：s21：具體針對本報告的研究對象多芯片組件焊點在熱循環(huán)載荷下的疲勞壽命預測模型中，通過詳細分析可知ld和h均與器件的幾何外形相關(guān)，進一步是受到生產(chǎn)制造過程中的質(zhì)量控制的影響，在一批次多芯片組件的生產(chǎn)過程中不可能完全保持ld和h為一確定性的值，因此在這里將其視為一個與生產(chǎn)制造過程相關(guān)的概率分布應該更符合工程中的實際情況；其次，在式(5)中δα為與材料屬性相關(guān)的參數(shù)，相似的也會受到材料的缺陷和加工制造過程的質(zhì)量波動的影響，因此將其視為一概率分布應該更加合理；最后δt為周期性溫度加載范圍，在具體的溫度循環(huán)實驗箱中不可能完全保持一理想值，該值也是同設備的試驗精度相關(guān)的一個值，因此，在這里應將其視為一概率分布更符合實際情況。s22：根據(jù)yin等人基于試驗及其生產(chǎn)制造過程中的統(tǒng)計研究發(fā)現(xiàn)焊點的高度(h)和器件的長度(ld)均服從正態(tài)分布，且變異系數(shù)(σ/μ)在0.1至0.3之間。實際的周期性溫度加載范圍(δt)也是服從正態(tài)分布，且變異系數(shù)為0.1。但是由于δα＝αc-αs即多芯片組件襯底與印刷電路板的線性熱膨脹系數(shù)之差的不確定性受到溫度變化的影響，因此在這里基于貝葉斯理論可將其視為均勻分布。s23：基于試驗和生產(chǎn)制造過程統(tǒng)計焊點疲勞壽命預測模型的關(guān)鍵參數(shù)值。表1詳細給出了多芯片組件焊點疲勞壽命模型中各個關(guān)鍵參數(shù)的分布情況。表1參數(shù)(單位)分布信息器件的長度(mm)ld～n(35,3.5)焊點的高度(mm)h～n(0.51,0.051)溫度加載范圍(℃)δt～n(180,18)熱膨脹系數(shù)之差(ppm/℃)δα～u(3,5)所述步驟s3具體為：采用蒙特卡羅抽樣仿真技術(shù)對焊點在熱循環(huán)載荷下的疲勞壽命模型中的關(guān)鍵物理參數(shù)取隨機數(shù)以近似其不確定性分布情況。蒙特卡羅抽樣仿真是一種基于概率統(tǒng)計理論的數(shù)值仿真近似分析方法，由于該方法能有效的解決一些其他數(shù)值方法難以解決的復雜問題，因而在工程應用中得到了廣泛的使用。本實施例采用蒙特卡羅抽樣仿真技術(shù)對焊點在熱循環(huán)載荷下的疲勞壽命模型中的關(guān)鍵物理參數(shù)取隨機數(shù)以近似其不確定性分布情況，進而通過10000次模擬仿真試驗求得多芯片組件焊點的疲勞壽命統(tǒng)計直方圖，隨后對該壽命分布數(shù)據(jù)擬合以求得其最合適的近似分布。焊點的疲勞壽命服從雙參數(shù)威布爾分布或?qū)?shù)正態(tài)分布，因此本實施例選取這兩種分布對抽樣數(shù)據(jù)進行擬合。從圖4對蒙特卡羅抽樣仿真數(shù)據(jù)的擬合曲線圖可以發(fā)現(xiàn)對數(shù)正態(tài)分布相比雙參數(shù)威布爾分布顯然更符合實際的抽樣直方圖的分布情況。因此，從本步驟可以確定多芯片組件焊點的疲勞壽命在加速熱循環(huán)載荷的先驗分布服從對數(shù)正態(tài)分布，該結(jié)果將為后面步驟的開展奠定基礎(chǔ)。所述步驟s4具體為：通過蒙特卡洛抽樣仿真分析可以初步確定電子封裝部件的先驗壽命分布。具體步驟如下：通過步驟三的蒙特卡洛抽樣仿真分析可以初步確定電子封裝部件的先驗壽命分布。通過對擬合數(shù)據(jù)的進一步處理即可求得焊點的疲勞均值壽命為4502個熱循環(huán)，服從對數(shù)正態(tài)分布的均值為8.26，方差為0.55即nf～logn(8.26,0.55)，且其均值與方差99％的置信區(qū)間為但是使用上述電子封裝部件的先驗壽命分布作為最終的壽命分布是極為不準確的，尤其將先驗壽命分布與通過加速熱循環(huán)試驗實測的多芯片組件焊點的壽命分布情況進行對比時即可發(fā)現(xiàn)這一問題。因此，s4、s5使用具有信息融合功能的貝葉斯更新方法將加速熱循環(huán)試驗實測的多芯片組件焊點的壽命值與先驗分布進行融合進而求得更為逼近實際應用中的焊點的疲勞壽命分布，同時這一方法也考慮各種內(nèi)外在影響因素對多芯片組件焊點疲勞壽命分布的影響問題。步驟s5具體為：結(jié)合焊點疲勞壽命的先驗分布與加速熱循環(huán)的實測數(shù)據(jù)并進一步輸入到貝葉斯信息融合模塊中得出有關(guān)多芯片組件焊點的疲勞壽命的后驗分布和相關(guān)其他的可靠性指標的后驗分布。貝葉斯理論要求對于任何形式參數(shù)的估計與統(tǒng)計推斷均應當基于其后驗分布，主要是由于后驗分布融合了模型參數(shù)各類先驗信息和真實的試驗數(shù)據(jù)，因此可以給出更為合理和可靠的估計與統(tǒng)計推斷，貝葉斯模型表示如下，其中，p(θ),l(θ|ni)分別表示參數(shù)的先驗分布與似然函數(shù)。本實施例使用貝葉斯理論結(jié)合多芯片組件的有關(guān)先驗信息和加速熱循環(huán)中的試驗數(shù)據(jù)，然后進一步對所關(guān)心的參數(shù)的分布進行更新，最后基于參數(shù)的后驗估計對多芯片組件中焊點的壽命及其可靠性等指標進行統(tǒng)計推斷。由焊點壽命的先驗信息可以初步確認多芯片組件焊點在熱循環(huán)載荷下的熱疲勞壽命是服從對數(shù)正態(tài)分布。nf～logn(μ,σ)(7)均值μ可由下式進一步確定：其中，μ(ld)、μ(δα)、μ(δt)、μ(h)分別表示ld、δα、δt、h各個物理參量的均值信息。在本實施例中，焊點在熱循環(huán)載荷下的試驗失效數(shù)據(jù)取自文獻中的53組數(shù)據(jù)。由于焊點的疲勞壽命服從對數(shù)正態(tài)分布，因此可以求得其似然函數(shù)如下，式(9)中，ni表示53組試驗失效數(shù)據(jù)中的第i組試驗失效數(shù)據(jù)。將(8)式代入(9)式中可以進一步得到關(guān)于似然函數(shù)更加具體的關(guān)系式如下，s53：最后由貝葉斯定理可將參數(shù)的先驗分布信息與含有真實的試驗數(shù)據(jù)信息的似然函數(shù)(10)代入(6)式中，從而可以得到以上所選取的四個參數(shù)的后驗分布。詳細關(guān)系式如式(11)，在這里假設模型中各個參數(shù)是彼此獨立的。其中，i(μl,σl),i(μh,σh),i(μδα,σδα),i(μδt,σδt)分別表示器件長度l，焊點高度h，溫度加載范圍δt和熱膨脹系數(shù)之差δα的先驗分布信息。求解(11)式即可獲得不同參數(shù)的后驗分布，但是由于上式極為復雜，難以得到它的解析解。在工程實際當中，一般均采用馬爾科夫鏈蒙特卡羅抽樣方式(mcmc)來求解上述復雜的后驗分布。由于openbugs軟件融合了mcmc采樣方法并且其圖形界面使用比較方便，因此本實施例基于openbugs軟件對上式(11)進行了求解，當模型在openbugs軟件中循環(huán)迭代20000次之后，各個參數(shù)均有效收斂，且進一步獲得了各個參數(shù)的后驗分布。最后由所獲得的各個參數(shù)的后驗分布可以做進一步統(tǒng)計推斷獲得多芯片組件焊點在熱循環(huán)載荷下的疲勞壽命的后驗分布及其可靠度函數(shù)如圖5所示，可以發(fā)現(xiàn)，相比多芯片組件焊點疲勞壽命的先驗分布，后驗分布顯然更加集中且更加接近加速熱循環(huán)試驗的壽命數(shù)據(jù)，因此后驗壽命分布與相應的可靠度函數(shù)的擬合曲線的實際工程參考意義更大。本發(fā)明研究了電子封裝中焊點在各種內(nèi)外影響因素下，比如，焊點的幾何形狀、材料的疲勞性能及熱循環(huán)載荷的剖面等對其可靠性和壽命的影響；探究了如何結(jié)合熱循環(huán)試驗壽命數(shù)據(jù)對先驗壽命分布進行更新。具體為：首先，確認導致多芯片組件在熱循環(huán)載荷下的主要失效機理及其相應的失效物理模型，并分析該模型中關(guān)鍵參數(shù)的不確定性；其次，在貝葉斯理論框架下將多芯片組件的失效物理模型中的先驗信息與熱循環(huán)測試數(shù)據(jù)進行融合并更新得到多芯片組件的后驗壽命分布。通過分析發(fā)現(xiàn)多芯片組件中焊點在熱循環(huán)載荷下的熱疲勞失效是導致多芯片組件失效的關(guān)鍵失效機理，因而通過修正manson-coffin模型對其失效進行建模。在所獲得模型中關(guān)鍵參數(shù)不確定性的先驗分布的基礎(chǔ)上擬合得到的焊點的先驗壽命分布較為廣泛并且偏離實測值，在貝葉斯理論框架下與熱循環(huán)實測數(shù)據(jù)進行融合，進而得到了與實際情況更為吻合的且更為集中的焊點的后驗壽命分布。本發(fā)明構(gòu)建了多芯片組件焊點在熱循環(huán)載荷下的概率失效物理建模框架，分析了各種內(nèi)外在影響因素對焊點疲勞壽命的影響，并基于貝葉斯更新框架結(jié)合了熱循環(huán)試驗壽命數(shù)據(jù)對先驗壽命分布進行了更新。本發(fā)明的方法將貝葉斯更新模型引入到多芯片組件焊點的疲勞壽命分析中，將疲勞壽命模型中的相關(guān)物理參數(shù)視為分布函數(shù)以考慮各種內(nèi)外在影響因素對多芯片組件焊點的疲勞壽命的影響，并結(jié)合加速熱循環(huán)試驗數(shù)據(jù)對先驗壽命分布進行更新從而得到更為符合工程實際的疲勞壽命后驗分布及基于參數(shù)后驗分布推斷的可靠度函數(shù)的分布。首先，該部分所提出的概率失效物理建模技術(shù)是對電子封裝部件焊點的疲勞壽命分析的一種新的嘗試，并且該方法可以同時考慮各種內(nèi)外在影響因素對焊點疲勞壽命的影響。其次，本發(fā)明的方法以多芯片組件焊點的疲勞壽命分析為例展開說明了概率失效物理建模的框架，并進一步對其中的融合試驗數(shù)據(jù)的貝葉斯更新方法進行了詳細的說明。但是，本發(fā)明不限于多芯片組件焊點的疲勞壽命分析，可以進一步應用至其他各類電子封裝部件焊點的疲勞壽命分析中。不僅如此，本發(fā)明對電子封裝產(chǎn)品的設計、質(zhì)量鑒定、可靠性測試等方面均有一定的工程實際意義。當前第1頁12