纯锡镀层元器件锡须生长失效预测方法与系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及元器件失效分析技术领域，特别是涉及纯锡镀层元器件锡须生长失效预测方法与系统。
【背景技术】
[0002]在政府法规和市场竞争压力的共同推动下，电子行业的无铅化工作正在稳步推进，商业级和工业级电子产品已开始普遍采用纯锡镀层引脚的纯锡镀层元器件，而纯锡镀层引脚的元器件在各种环境条件下极易因锡须生长而引起短路失效。
[0003]现有的锡须生长失效预测方法普遍采用JESD22-A121A规定的方法，对纯锡镀层元器件分别进行温度循环、常温和潮热条件下的可靠性试验，定期监测锡须生长长度，然后根据产品特点和可靠性要求给出锡须生长的最大允许值，并基于此允许值进行失效预测。该试验方法需要根据产品的使用环境和寿命指标进行长时间的试验，且只能给出该类产品是否会在试验条件下因锡须生长而导致短路失效的初步定性判断，无法对纯锡镀层元器件中锡须生长失效做出准确预测。
【发明内容】
[0004]基于此，有必要针对目前无法对纯锡镀层元器件中锡须生长失效做出准确预测的问题，提供一种能够对纯锡镀层元器件中锡须生长失效做出准确预测的方法与系统。
[0005]一种纯锡镀层元器件锡须生长失效预测方法，包括步骤:
[0006]获取纯锡镀层元器件在不同环境条件下的锡须生长长度对数均值、锡须生长长度对数标准差、锡须生长面密度均值以及锡须生长面密度标准差数据；
[0007]采用多项式拟合方法拟合出多项式拟合公式，其中，所述多项式拟合公式包括时间-面密度均值、时间-面密度标准方差、时间-长度对数均值以及时间-长度对数标准差;
[0008]对获得的多项式拟合公式进行插值外推计算，获得预设预测时间段内锡须面密度均值、锡须面密度标准差、锡须生长长度对数均值以及锡须生长长度对数标准差；
[0009]根据锡须面密度均值、锡须面密度标准差和正态分布，进行第一次蒙特卡罗运算分析，随机获得Nk个锡须面密度值；
[0010]根据每个锡须面密度值和待预测纯锡镀层元器件中引脚的面积与引脚的涂层覆盖率，计算每个锡须面密度值下生长锡须的根数Mk;
[0011]根据锡须生长长度对数均值、锡须生长长度对数标准差以及正态分布，进行第二次蒙特卡罗运算分析，得到Nk组面密度下的锡须长度数据Lw;
[0012]根据锡须长度数据LdP预设失效判据，计数每组面密度中引起短路失效的锡须根数Nf，计算待预测纯锡镀层元器件中引脚对的锡须生长失效率Fp
[0013]一种纯锡镀层元器件锡须生长失效预测系统，包括:
[0014]基础数据获取模块，用于获取纯锡镀层元器件在不同环境条件下的锡须生长长度对数均值、锡须生长长度对数标准差、锡须生长面密度均值以及锡须生长面密度标准差数据；
[0015]多项式拟合模块，用于采用多项式拟合方法拟合出多项式拟合公式，其中，所述多项式拟合公式包括时间-面密度均值、时间-面密度标准方差、时间-长度对数均值以及时间-长度对数标准差；
[0016]计算模块，用于对获得的多项式拟合公式进行插值外推计算，获得预设预测时间段内锡须面密度均值、锡须面密度标准差、锡须生长长度对数均值以及锡须生长长度对数标准差；
[0017]第一次蒙特卡罗运算模块，用于根据锡须面密度均值、锡须面密度标准差和正态分布，进行第一次蒙特卡罗运算分析，随机获得Nk个锡须面密度值；
[0018]锡须根计数模块，用于根据每个锡须面密度值和待预测纯锡镀层元器件中引脚的面积与引脚的涂层覆盖率，计算每个锡须面密度值下生长锡须的根数Mk;
[0019]第二次蒙特卡罗运算模块，根据锡须生长长度对数均值、锡须生长长度对数标准差以及正态分布，进行第二次蒙特卡罗运算分析，得到Nk组面密度下的锡须长度数据Lw;
[0020]失效率预测模块，用于根据锡须长度数据匕和预设失效判据，计数每组面密度中引起短路失效的锡须根数Nf，计算待预测纯锡镀层元器件中引脚对的锡须生长失效率Fp
[0021]本发明纯锡镀层元器件锡须生长失效预测方法与系统，获取纯锡镀层元器件在不同环境条件下的锡须生长长度对数均值、对数标准差、锡须生长面密度均值以及面密度标准差数据，采用多项式拟合方法拟合出多项式拟合公式，对获得的多项式拟合公式进行插值外推计算，获得预测时间段内锡须面密度均值、标准差、锡须生长长度对数均值以及对数标准差，进行第一次蒙特卡罗运算分析，随机获得Nk个锡须面密度值，计算每个锡须面密度值下生长锡须的根数Mk，进行第二次蒙特卡罗运算分析，得到Nk组面密度下的锡须长度数据Lw，根据锡须长度数据LdP预设失效判据，计数每组面密度中引起短路失效的锡须根数Nf，计算待预测纯锡镀层元器件中引脚对的锡须生长失效率Fp整个过程中，从失效物理的角度，分别考虑锡须生长的面密度和长度值，并基于蒙特卡罗算法，分别进行迭代运算，兼顾锡须生长的失效物理因素，能在不进行长时间锡须生长试验的情况下，对各类纯锡镀层元器件中锡须生长失效进行快速、准确预测。
【附图说明】
[0022]图1为本发明纯锡镀层元器件锡须生长失效预测方法第一个实施例的流程示意图；
[0023]图2为本发明纯锡镀层元器件锡须生长失效预测方法第二个实施例的流程示意图；
[0024]图3为引脚对及锡须生长不意图；
[0025]图4为本发明纯锡镀层元器件锡须生长失效预测方法第三个实施例的流程示意图；
[0026]图5为基于双蒙特卡罗和串联模型的锡须生长失效预测实验数据表格图。
[0027]图6为本发明纯锡镀层元器件锡须生长失效预测系统第一个实施例的结构示意图；
[0028]图7为本发明纯锡镀层元器件锡须生长失效预测系统第二个实施例的结构示意图；
[0029]图8为本发明纯锡镀层元器件锡须生长失效预测系统第三个实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0030]如图1所示，一种纯锡镀层元器件锡须生长失效预测方法，包括步骤:
[0031]SlOO:获取纯锡镀层元器件在不同环境条件下的锡须生长长度对数均值、锡须生长长度对数标准差、锡须生长面密度均值以及锡须生长面密度标准差数据。
[0032]首先需要采集不同环境条件，例如循环温度、高温潮湿、低温干燥以及常温等状态下锡须生长的阶段性数据，例如采集200小时、400小时、600小时……下的锡须生长长度、密度数据，锡须面密度服从正态分布、锡须生长长度服从对数正态分布。上述基础数据可以是实时试验获取，或者根据历史经验数据获取。
[0033]S200:采用多项式拟合方法拟合出多项式拟合公式，其中，所述多项式拟合公式包括时间-面密度均值、时间-面密度标准方差、时间-长度对数均值以及时间-长度对数标准差。
[0034]基于已经获得的基础数据，采用多项式拟合方法获得时间-面密度均值、时间-面密度标准方差、时间-长度对数均值以及时间-长度对数标准差4个多项式拟合公式。
[0035]S300:对获得的多项式拟合公式进行插值外推计算，获得预设预测时间段内锡须面密度均值、锡须面密度标准差、锡须生长长度对数均值以及锡须生长长度对数标准差。
[0036]预设预测时间段可以根据需要进行设定，例如10年，对之前4个多项式拟合公式，进行插值外推计算，获得10年内的锡须面密度均值、标准差以及锡须生长长度对数均值与对数标准差。
[0037]S400:根据锡须面密度均值、锡须面密度标准差和正态分布，进行第一次蒙特卡罗运算分析，随机获得Nk个锡须面密度值。
[0038]蒙特卡罗方法(Monte Carlo method)，也称统计模拟方法，是二十世纪四十年代中期由于科学技术的发展和电子计算机的发明，而被提出的一种以概率统计理论为指导的一类非常重要的数值计算方法。是指使用随机数(或更常见的伪随机数)来解决很多计算问题的方法。其基本思想是:当所求解问题是某种随机事件出现的概率，或者是某个随机变量的期望值时，通过某种“实验”的方法，以这种事件出现的频率估计这一随机事件的概率，或者得到这个随机变量的某些数字特征，并将其作为问题的解。
[0039]S500:根据每个锡须面密度值和待预测纯锡镀层元器件中引脚的面积与引脚的涂层覆盖率，计算每个锡须面密度值下生长锡须的根数Mk0
[0040]对于一个面密度值，均结合待预测纯锡镀层元器件中引脚的面积、涂层覆盖率等计算得到锡须根数Mk共得到N k*Mk根锡须。
[0041]S600:根据锡须生长长度对数均值、锡须生长长度对数标准差以及正态分布，进行第二次蒙特卡罗运算分析，得到Nk组面密度下的锡须长度数据L w。
[0042]第二次蒙特卡罗运算分析的计算次数为Nk*Mk，得到Nk组面密度下的锡