一种基于多源数据融合的SiP器件寿命试验抽样优化方法与流程

本发明涉及一种基于多源数据融合的sip器件寿命试验抽样优化方法，属于sip器件抽样优化方法研究。

背景技术：

1、随着半导体制造技术的迅速发展，电子装置的轻、小、便携已成为时代的发展需求，半导体芯片的集成度逐渐提高，催生了sip产品的产生与发展。sip(system in package系统级封装)产品是将多个具有不同功能的有源器件与无源元件组装成为可以提供多种功能的单个标准封装件。随着航空航天电子、军事电子等技术的飞速发展，小型化、轻量化、高密度化且高可靠性的系统级封装技术得到了广泛应用。

2、目前，sip产品的质量保证没有明确的标准和方法，通常是参考gjb2438b-2017与gjb548b-2005中相关要求实现的，上述标准所包含的方法经过充分的事实验证，能够对普通混合集成电路起到质量保证作用。但与普通混合集成电路相比，sip产品内部结构复杂，由于集成了大量不同功能的器件，一只产品可以完成以往一个单机才能实现的功能，因此需求量较小。若依据gjb2438所规定的统计抽样方法进行试验，会出现试验样本量不足的情况，因此急需要利用sip产品质量保证过程的多源试验数据结合ltpd统计抽样方法的相关原理进行抽样方法的优化，建立一种适合于小样本sip产品的抽样方法，为工程实践提供理论指导。

技术实现思路

1、本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于多源数据融合的sip器件寿命试验抽样优化方法，该方法考虑了sip器件质量保证过程的历史试验数据及gjb2438b-2017与gjb548b-2005规定的传统抽样方法的要求。该方法弥补了传统统计抽样方法所需样本量大，而sip器件批量小、不足以支持其进行器件鉴定及质量一致性检验中c组稳态寿命试验的漏洞，通过融合多源历史数据扩充样本量从而减少抽样所需样本量，为工程实践中sip器件的抽样方案制定提供理论指导。

2、本发明的技术解决方案是：

3、本发明公开了一种基于多源数据融合的sip器件寿命试验抽样优化方法，包括：

4、进行sip产品试验剖面等效，得到不同试验温度条件的等效寿命；

5、建立基于模糊数学的相似度评价模型，得到sip产品相似度；

6、基于蒙特卡洛模拟法进行系统可靠性仿真，得到sip产品的寿命分布；

7、根据等效寿命、sip产品相似度和寿命分布，进行可靠度分布和历史试验数据进行融合，得到可靠度后验分布；

8、基于可靠度后验分布，建立基于sip产品可靠度的抽样方案设计模型，计算所需抽样样本量。

9、进一步地，在上述优化方法中，所述进行sip产品试验剖面等效，得到不同试验温度条件的等效寿命，具体为：

10、ξ1＝ξ0/af

11、

12、其中，ξ1为其他试验温度下的等效试验时间，ξ0为稳态寿命试验保持时间；af为加速系数，是稳态寿命试验温度对其他试验温度等效寿命之比；t0为稳态寿命试验下的温度，t1为任意温度，ea为激活能，k为波尔兹曼常数。

13、进一步地，在上述优化方法中，所述建立基于模糊数学的相似度评价模型，得到sip产品相似度，具体为：

14、确定sip产品相似度评价因素集；

15、采用隶属度函数，得到sip产品相似度评价指标矩阵；

16、根据相似度评价因素集和评价指标矩阵，采用层次分析法，进行产品相似度综合评价。

17、进一步地，在上述优化方法中，所述确定sip产品相似度评价因素集，具体为：

18、根据sip关键结构失效模式，在稳态寿命试验中，对sip产品相似度影响结构进行相似度评价，得到sip产品相似度评价因素集；所述sip产品相似度影响结构，包括有源器件、引线键合和倒装焊接；所述sip产品相似度评价因素集，包括芯片性能、互联工艺设计参数和产品制造工艺过程能力。

19、进一步地，在上述优化方法中，所述采用隶属度函数，量化sip产品相似度评价指标矩阵，具体为：

20、

21、其中，r为sip产品相似度评价指标矩阵，r1i为第i个模块的芯片性能指标隶属度，r2i为第i个模块的互连工艺设计参数指标隶属度，r3i为第i个模块的制造工艺指标隶属度；

22、芯片性能指标隶属度函数，具体为：

23、

24、互连工艺设计参数指标隶属度函数，具体为：

25、

26、制造工艺指标隶属度函数，具体为：

27、

28、其中，λ0为目标sip器件芯片失效率，λ为相似产品芯片失效率；l0为目标sip器件键合寿命，lt为相似产品键合寿命；cpk0为目标sip器件各工序过程能力指数，cpk为相似产品各工序过程能力指数。

29、进一步地，在上述优化方法中，所述根据相似度评价因素集和评价指标矩阵，采用层次分析法，进行产品相似度综合评价，具体为：

30、s61、根据专家经验确定各模块间的模糊权重和各评价指标间的模糊权重，构造产品模块重要度矩阵ar1和评价指标重要度矩阵ar2；

31、s62、求产品模块重要度矩阵ar1和评价指标重要度矩阵ar2的特征向量，分别得到产品模块模糊权重向量k1和评价指标模糊权重向量k2；

32、s63、根据k1和k2，得到相似产品对于目标sip器件的产品相似度，具体为：

33、b＝a·k2

34、a＝r·k1

35、其中，r为sip产品相似度评价指标矩阵，a为sip相似产品的相似度矩阵，b为相似产品对于目标sip器件的产品相似度。

36、进一步地，在上述优化方法中，所述步骤s61中，构造产品模块重要度矩阵ar1和评价指标重要度矩阵ar2，具体为：

37、

38、

39、其中，aij为第i个模块对第j个模块的重要度，bkl为第k个评价指标对第l个评价指标的重要度。

40、进一步地，在上述优化方法中，基于蒙特卡洛模拟法进行系统可靠性仿真，得到sip产品的寿命分布，具体为：

41、根据元器件可靠性理论，假设器件可靠性服从指数分布，其失效率λ已知且恒定不变，单元在大于等于t时，仍能正常工作的可靠度为：

42、r(t)＝e-λt

43、从服从u(0,1)均匀分布的总体中进行1次采样得到单元的可靠度记为r；

44、根据计算相应的工作时间为：

45、

46、多次重复抽样可靠度数值，计算相应工作时间，得到sip产品内各模块的寿命分布情况。

47、进一步地，在上述优化方法中，所述根据等效寿命，进行可靠度分布和历史试验数据进行融合，得到可靠度后验分布，具体方法为：

48、

49、p(x|r)＝rn(1-r)f

50、

51、

52、其中，π(r|x)为后验分布，p(x|r)为代表样本信息的似然函数，为混合先验分布；bi为第i个信息源的相似度；f(r；n，f)为可靠度r的分布函数；n为试验样本量；f为试验中出现失效样本量；bx(n，f)为不完全β函数，b(n，f)为β函数。

53、进一步地，在上述优化方法中，所述建立基于sip产品可靠度的抽样方案设计模型，计算所需抽样样本量，具体方法为：

54、

55、

56、当sip产品可靠度rl≤r≤1时，确定满足接收条件的所需抽样方案(n，f)；其中，n为抽样样本数量，f为失效样本数量；rl为可靠度的规格下限，β为使用方风险。