Leute,
Vor etwa einem Jahr habe ich über Beschleunigungsfaktoren bei Temperaturbelastungstests geschrieben. Siehe die Gleichung in Gleichung 1 unten. Beim Exponenten ist mir ein Fehler unterlaufen, er sollte nicht 5,5, sondern 2,65 betragen. Der Exponent 5,5 gilt für Spannungsbeschleunigungsfaktoren, nicht für die Temperatur. Siehe O'Connor'sPractical Reliability Engineering,Seiten 333 und 334.
Gleichung 1. Die falsche Beschleunigungsgleichung; der Exponent sollte 2,65 anstelle von 5,5 sein.
Die richtige Formel ist in Gleichung 2 dargestellt. Nehmen wir als Beispiel an, Sie sind der Projektleiter für eine Leiterplatte, die in einer Umgebung von -15 bis 45°C funktionieren muss. Die Leiterplatte wird im schlimmsten Fall einen thermischen Zyklus pro Tag im Feld erleben. Sie muss 20 Jahre lang funktionieren. Die Leiterplatte wird also 365,25 Tage/Jahr x 20 Jahre = 7.305 Tage oder 7.305 Zyklen bei einem Zyklus pro Tag durchlaufen. Ihre thermische Zykluskammer kann innerhalb von 4 Stunden einen Zyklus von -20 bis 140 °C durchführen, also 6 Zyklen an einem Tag.
Gleichung 2. Die korrekte Beschleunigungsgleichung für thermische Zyklen.
Setzt man diese DTs in Gleichung 2 ein, erhält man in unserem Beispiel einen Beschleunigungsfaktor von 13,45.
Unter Berücksichtigung des Beschleunigungsfaktors müssen Sie 7.305/13,45 oder 543 Zyklen lang testen. Bei 6 Laborzyklen pro Tag sind das 543/6 = 91 Tage, so dass Sie die Tests in etwa 3 Monaten durchführen können.
Der Kunde verlangt eine Fehlerquote von weniger als 5 % mit einer Zuverlässigkeit von 95 %.
Der Versuch wird im Labor für 560 Zyklen an 100 Proben durchgeführt. Von den 100 Proben fielen 3 bei Thermozyklen unter 543 Zyklen aus, und zwar bei 491, 511 bzw. 539 Zyklen.
Verwendung vonKonfidenzintervalle für die Anteilesehen wir, dass das 95 %-Konfidenzintervall 6,4 % beträgt, was etwas höher ist als die erhofften 5 %. Siehe Abbildung 1.
Abbildung 1. Die Gleichung zeigt, dass das 95%-Konfidenzintervall 6,4% beträgt und damit höher ist als die erwarteten 5%.
Ich habe eine Excel®-Tabelle erstellt, um diese Berechnungen durchzuführen. Siehe Abbildung 2unten.
Abbildung 2. Das Excel®-Tabellenblatt zur Durchführung der Berechnungen in diesem Beispiel.
Dieser Beschleunigungsfaktor basiert auf der Arbeit von Coffin-Manson. O'Connor weist darauf hin, dass ein Großteil dieser Arbeit auf Bleizinn-Lot basierte. Für bleifreies Lot gibt es noch nicht so viel Erfahrung, und die Modelle werden erst jetzt entwickelt. Die ursprüngliche Arbeit legt den von uns verwendeten Exponenten von 2,65 nahe. Ein Beispiel wie unseres ist jedoch konservativ, da es unwahrscheinlich ist, dass eine Feldprobe jeden Tag einer DT von 60°C ausgesetzt wird.
Zum Wohl,
Dr. Ron
