基于失效机理的元器件fmea分析方法与系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种基于失效机理的元器件FMEA分析方法与系统，对元器件进行FMEA结构划分，将元器件分解为功能单元，功能单元具有独立的失效机理，分析功能单元的失效机理和分析导致失效机理的失效模式，分析失效机理和失效模式对元器件的影响，根据功能单元的失效机理，构建失效物理模型，根据失效物理模型，分析引起失效机理的失效原因，整合元器件失效影响分析结果和引起失效机理的失效原因，获得FMEA分析结果，以提高元器件可靠性。整个元器件FMEA分析的起点是失效机理，在识别失效机理的基础上，对其失效物理模型进行分析，分析失效机理的加速因子，从深层次上对元器件进行准确的可靠性分析，准确反映元器件可靠性状况。
【专利说明】基于失效机理的元器件FMEA分析方法与系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及元器件失效分析【技术领域】，特别是涉及基于失效机理的元器件FMEA分析方法与系统。
【背景技术】
[0002]FMEA(Failure Mode and Effect Analysis,失效模式及影响分析)技术已有多年的历史，在宇航、电子设备和汽车行业大量应用，为提高相关产品的安全性和可靠性起到较大的促进作用，取得了很好的社会经济效益。
[0003]FMMEA(Failure Mode, Mechanism and Effects Analysis,失效模式、机理及影响分析)与传统的FMEA相比，增加了对失效机理的剖析及确定失效物理模型及参数。将电子产品上所有的元器件、零部件和互连等看成是潜在失效点，分析这些潜在失效点可能存在的失效模式、失效机理，而后根据产品寿命周期的环境条件和工作应力，确定可能发生的失效，并收集物理模型中的材料、结构、工艺等参数。
[0004]现有的FMEA和FMMEA方法主要是针对整机和大系统的，对于元器件并不完全适用，如果采用现有的FMEA和/或FMMEA方法对元器件进行可靠性分析，必然会存在较大的误差，无法准确反映元器件可靠性状况。
【发明内容】
[0005]基于此，有必要针对现有FMEA和FMMEA方法主要是针对整机和大系统，无法针对元器件做出准确的FMEA分析，无法准确反映元器件可靠性状况的问题，提供一种能够对元器件做出准确的FMEA分析、准确反映元器件可靠性状况的基于失效机理的元器件FMEA分析方法与系统。
[0006]一种基于失效机理的元器件FMEA分析方法，包括步骤:
[0007]对元器件进行FMEA结构划分，将所述元器件分解为一个或者多个功能单元，其中，所述功能单元具有独立的失效机理；
[0008]分析每个所述功能单元的失效机理，并分析所述失效机理导致的失效模式；
[0009]分析所述功能单元的失效机理和所述失效模式对所述元器件的影响，获得元器件失效影响分析结果；
[0010]根据所述功能单元的失效机理，构建所述功能单元的失效物理模型，根据所述功能单元的失效物理模型，分析引起所述失效机理的失效原因；
[0011]整合所述元器件失效影响分析结果和引起所述失效机理的失效原因，获得元器件失效机理的FMEA分析结果。
[0012]一种基于失效机理的元器件FMEA分析系统，包括:
[0013]FMEA结构划分模块，用于对元器件进行FMEA结构划分，将所述元器件分解为一个或者多个功能单元，其中，所述功能单元具有独立的失效机理；
[0014]失效机理分析模块，用于分析每个所述功能单元的失效机理，并分析所述失效机理导致的失效模式；
[0015]失效影响分析模块，用于分析所述功能单元的失效机理和所述失效模式对所述元器件的影响，获得元器件失效影响分析结果；
[0016]失效原因分析模块，用于根据所述功能单元的失效机理，构建所述功能单元的失效物理模型，根据所述功能单元的失效物理模型，分析引起所述失效机理的失效原因；
[0017]整合模块，用于整合所述元器件失效影响分析结果和引起所述失效机理的失效原因，获得元器件失效机理的FMEA分析结果。
[0018]本发明基于失效机理的元器件FMEA分析方法与系统，对元器件进行FMEA结构划分，将元器件分解为多个功能单元，功能单元具有独立的失效机理，分析每个功能单元的失效机理，并分析导致失效机理的失效模式，分析功能单元的失效机理和所述失效模式对元器件的影响，获得元器件失效影响分析结果，根据所述功能单元的失效机理，构建所述功能单元的失效物理模型，根据所述功能单元的失效物理模型，分析引起所述失效机理的失效原因，整合元器件失效影响分析结果和引起所述失效机理的失效原因，获得元器件失效机理的FMEA分析结果，提高元器件可靠性。整个元器件FMEA分析的起点是失效机理，而不是失效模式，在识别失效机理的基础上，对其失效物理模型进行分析，分析失效机理的加速因子，从深层次上对元器件进行准确的FMEA分析，准确反映元器件可靠性状况。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明基于失效机理的元器件FMEA分析方法第一个实施例的流程示意图；
[0020]图2为本发明基于失效机理的元器件FMEA分析方法第二个实施例的流程示意图；
[0021]图3为本发明基于失效机理的元器件FMEA分析系统第一个实施例的结构示意图；
[0022]图4为本发明基于失效机理的元器件FMEA分析系统第二个实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下根据附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
[0024]如图1所示，一种基于失效机理的元器件FMEA分析方法，包括步骤:
[0025]SlOO:对元器件进行FMEA结构划分，将所述元器件分解为一个或者多个功能单元，其中，所述功能单元具有独立的失效机理。
[0026]失效机理，是指引起电子元器件失效的实质原因，即引起电子元器件失效的物理或化学过程，通常是指由于设计上的弱点(容易变化和劣化的材料的组合)或制造工艺中形成的潜在缺陷，在某种应力作用下发生的失效及其机理。假设当前元器件为集成电路，步骤SlOO就是，根据集成电路板上可能存在的失效部位，将集成电路板分解为芯片(功能单元I)、基板(功能单元2)以及外引脚(功能单元3)等。
[0027]S200:分析每个所述功能单元的失效机理，并分析所述失效机理导致的失效模式。
[0028]失效模式是产品失效的表面现象或失效的表现形式。根据每个功能单元的失效机理可以对应查找到每个功能单元的失效模式。
[0029]S300:分析所述功能单元的失效机理和所述失效模式对所述元器件的影响，获得元器件失效影响分析结果。
[0030]从失效机理出发一方面分析该失效机理导致的失效模式以及该失效机理、失效模式对元器件的影响。
[0031]S400:根据所述功能单元的失效机理，构建所述功能单元的失效物理模型，根据所述功能单元的失效物理模型，分析引起所述失效机理的失效原因。
[0032]另一方面确定该失效机理的失效物理模型，并通过失效物理模型分析引起该失效机理的失效原因。
[0033]S500:整合所述元器件失效影响分析结果和引起所述失效机理的失效原因，获得元器件失效机理的FMEA分析结果。
[0034]以FMEA列表的形式将整合所述元器件失效影响分析结果和引起所述失效机理的失效原因记录并整合下来，完成了某元器件一个功能单元的一种失效机理的FMEA分析，获得元器件失效机理的FMEA分析结果。
[0035]本发明基于失效机理的元器件FMEA分析方法，对元器件进行FMEA结构划分，将元器件分解为多个功能单元，功能单元具有独立的失效机理，分析每个功能单元的失效机理，并分析导致失效机理的失效模式，分析功能单元的失效机理和所述失效模式对元器件的影响，获得元器件失效影响分析结果，根据所述功能单元的失效机理，构建所述功能单元的失效物理模型，根据所述功能单元的失效物理模型，分析引起所述失效机理的失效原因，整合元器件失效影响分析结果和引起所述失效机理的失效原因，获得元器件失效机理的FMEA分析结果，提高元器件可靠性。整个元器件FMEA分析的起点是失效机理，而不是失效模式，在识别失效机理的基础上，对其失效物理模型进行分析，分析失效机理的加速因子，从深层次上对元器件进行准确的FMEA分析，准确反映元器件可靠性状况。
[0036]如图2所示,在其中一个实施例中,所述SlOO具体包括步骤:
[0037]S120:遍历元器件，识别元器件失效部位；
[0038]S140:根据所述元器件失效部位，对元器件进行FMEA结构划分，将所述元器件分解为一个或者多个功能单元。
[0039]一个元器件可能发生失效的部位会存在很多，在这里，需要完整遍历整个元器件，识别元器件的失效部位，以便后续步骤中进行准确的分析处理。
[0040]如图2所示，在其中一个实施例中，所述S500之前、所述S400之后还有步骤:
[0041]S420:分析所述失效机理对所述元器件的风险等级，并根据所述元器件的寿命周期，对所述元器件的各个失效阶段进行风险等级评估，获得风险等级评估结果，其中，所述元器件的各个失效阶段包括早期失效阶段、随机失效阶段以及耗损失效阶段。
[0042]分析失效机理对产品失效影响的危害度等级(风险等级)，并根据产品寿命周期分为早期失效阶段、随机失效阶段以及耗损失效阶段分别进行评估。全面、准确对元器件进行分析。
[0043]在其中一个实施例中，所述整合所述元器件失效影响分析结果和所述引起所述失效机理的失效原因，获得元器件失效机理的FMEA分析结果具体为:
[0044]整合所述元器件失效影响分析结果、所述引起所述失效机理的失效原因以及所述风险等级评估结果，获得元器件失效机理的FMEA分析结果。
[0045]在本实施例中，除了整合元器件失效影响分析结果和引起所述失效机理的失效原因之外，还整合有风险等级评估结果，能够更加全面，获得器件失效机理的FMEA分析结果。
[0046]在其中一个实施例中，所述根据所述功能单元的失效机理，构建所述功能单元的失效物理模型，根据所述功能单元的失效物理模型，分析引起所述失效机理的失效原因之后还有步骤:
[0047]针对所述失效原因做出改进措施。
[0048]针对失效原因做出改进措施，能够在分析出元器件失效机理的同时，可针对失效的根本原因提出有效的改进措施，提高元器件的可靠性。
[0049]如图3所示，一种基于失效机理的元器件FMEA分析系统，包括:
[0050]FMEA结构划分模块100，用于对元器件进行FMEA结构划分，将所述元器件分解为一个或者多个功能单元，其中，所述功能单元具有独立的失效机理；
[0051]失效机理分析模块200，用于分析每个所述功能单元的失效机理，并分析所述失效机理导致的失效模式；
[0052]失效影响分析模块300，用于分析所述功能单元的失效机理和所述失效模式对所述元器件的影响，获得元器件失效影响分析结果；
[0053]失效原因分析模块400，用于根据所述功能单元的失效机理，构建所述功能单元的失效物理模型，根据所述功能单元的失效物理模型，分析引起所述失效机理的失效原因；
[0054]整合模块500，用于整合所述元器件失效影响分析结果和引起所述失效机理的失效原因，获得元器件失效机理的FMEA分析结果。
[0055]本发明基于失效机理的元器件FMEA分析系统，FMEA结构划分模块100对元器件进行FMEA结构划分，将元器件分解为多个功能单元，功能单元具有独立的失效机理，失效机理分析模块200分析每个功能单元的失效机理，并分析导致失效机理的失效模式，失效影响分析模块300分析功能单元的失效机理和所述失效模式对元器件的影响，获得元器件失效影响分析结果，失效原因分析模块400根据所述功能单元的失效机理，构建所述功能单元的失效物理模型，根据所述功能单元的失效物理模型，分析引起所述失效机理的失效原因，整合模块500整合元器件失效影响分析结果和引起所述失效机理的失效原因，获得元器件失效机理的FMEA分析，提高元器件可靠性。整个元器件FMEA分析的起点是失效机理，而不是失效模式，在识别失效机理的基础上，对其失效物理模型进行分析，分析失效机理的加速因子，从深层次上对元器件进行准确的FMEA分析，准确反映元器件可靠性状况。
[0056]如图4所示，在其中一个实施例中，所述FMEA结构划分模块100具体包括:
[0057]识别单元120，用于遍历元器件，识别元器件失效部位；
[0058]分解单元140，用于根据所述元器件失效部位，对元器件进行FMEA结构划分，将所述元器件分解为一个或者多个功能单元。
[0059]如图4所示，在其中一个实施例中，所述基于失效机理的元器件FMEA分析系统，还包括:
[0060]风险等级评估模块600，用于分析所述失效机理对所述元器件的风险等级，并根据所述元器件的寿命周期，对所述元器件的各个失效阶段进行风险等级评估，获得风险等级评估结果，其中，所述元器件的各个失效阶段包括早期失效阶段、随机失效阶段以及耗损失效阶段。
[0061]在其中一个实施例中，所述整合模块具体用于，整合所述元器件失效影响分析结果、所述引起所述失效机理的失效原因以及所述风险等级评估结果，获得元器件失效机理的FMEA分析结果。
[0062]在其中一个实施例中，所述基于失效机理的元器件FMEA分析系统，还包括:
[0063]改进模块，用于针对所述失效原因做出改进措施。
[0064]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种基于失效机理的元器件FMEA分析方法，其特征在于，包括步骤: 对元器件进行FMEA结构划分，将所述元器件分解为一个或者多个功能单元，其中，所述功能单元具有独立的失效机理； 分析每个所述功能单元的失效机理，并分析所述失效机理导致的失效模式； 分析所述功能单元的失效机理和所述失效模式对所述元器件的影响，获得元器件失效影响分析结果； 根据所述功能单元的失效机理，构建所述功能单元的失效物理模型，根据所述功能单元的失效物理模型，分析引起所述失效机理的失效原因； 整合所述元器件失效影响分析结果和引起所述失效机理的失效原因，获得元器件失效机理的FMEA分析结果。
2.根据权利要求1所述的基于失效机理的元器件FMEA分析方法，其特征在于，所述对元器件进行FMEA结构划分，将所述元器件分解为一个或者多个功能单元具体包括步骤: 遍历元器件，识别元器件失效部位； 根据所述元器件失效部位，对元器件进行FMEA结构划分，将所述元器件分解为一个或者多个功能单元。
3.根据权利要求1或2所述的基于失效机理的元器件FMEA分析方法，其特征在于，所述整合所述元器件失效影响分析结果和所述引起所述失效机理的失效原因，获得元器件失效机理的FMEA分析结果之前还有步骤: 分析所述失效机理对所述元器件的风险等级，并根据所述元器件的寿命周期，对所述元器件的各个失效阶段进行风险等级评估，获得风险等级评估结果，其中，所述元器件的各个失效阶段包括早期失效阶段、随机失效阶段以及耗损失效阶段。
4.根据权利要求3所述的基于失效机理的元器件FMEA分析方法，其特征在于，所述整合所述元器件失效影响分析结果和所述引起所述失效机理的失效原因，获得元器件失效机理的FMEA分析结果具体为: 整合所述元器件失效影响分析结果、所述引起所述失效机理的失效原因以及所述风险等级评估结果，获得元器件失效机理的FMEA分析结果。
5.根据权利要求1或2所述的基于失效机理的元器件FMEA分析方法，其特征在于，所述根据所述功能单元的失效机理，构建所述功能单元的失效物理模型，根据所述功能单元的失效物理模型，分析引起所述失效机理的失效原因之后还有步骤: 针对所述失效原因做出改进措施。
6.一种基于失效机理的兀器件FMEA分析系统,其特征在于,包括: FMEA结构划分模块，用于对元器件进行FMEA结构划分，将所述元器件分解为一个或者多个功能单元，其中，所述功能单元具有独立的失效机理； 失效机理分析模块，用于分析每个所述功能单元的失效机理，并分析所述失效机理导致的失效模式； 失效影响分析模块，用于分析所述功能单元的失效机理和所述失效模式对所述元器件的影响，获得元器件失效影响分析结果； 失效原因分析模块，用于根据所述功能单元的失效机理，构建所述功能单元的失效物理模型，根据所述功能单元的失效物理模型，分析引起所述失效机理的失效原因； 整合模块，用于整合所述元器件失效影响分析结果和引起所述失效机理的失效原因，获得元器件失效机理的FMEA分析结果。
7.根据权利要求6所述的基于失效机理的元器件FMEA分析系统，其特征在于，所述FMEA结构划分模块具体包括: 识别单元，用于遍历元器件，识别元器件失效部位； 分解单元，用于根据所述元器件失效部位，对元器件进行FMEA结构划分，将所述元器件分解为一个或者多个功能单元。
8.根据权利要求6或7所述的基于失效机理的元器件FMEA分析系统，其特征在于，还包括: 风险等级评估模块，用于分析所述失效机理对所述元器件的风险等级，并根据所述元器件的寿命周期，对所述元器件的各个失效阶段进行风险等级评估，获得风险等级评估结果，其中，所述元器件的各个失效阶段包括早期失效阶段、随机失效阶段以及耗损失效阶段。
9.根据权利要求8所述的基于失效机理的元器件FMEA分析系统，其特征在于，所述整合模块具体用于，整合所述元器件失效影响分析结果、所述引起所述失效机理的失效原因以及所述风险等级评估结果，获得元器件失效机理的FMEA分析结果。
10.根据权利要求6或7所述的基于失效机理的元器件FMEA分析系统，其特征在于，还包括: 改进模块，用于针对所述失效原因做出改进措施。
【文档编号】G06F17/50GK104166800SQ201410401825
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月11日 优先权日:2014年8月11日
【发明者】来萍, 陈媛, 黄云, 何小琦 申请人:工业和信息化部电子第五研究所