区间数据的寿命数据分析实例

380 Words, 15 Min Read

文章使用了 AssetStudio 的 Weibull Toolbox 软件

背景

某半导体制造商通过可靠性测试来研究热冲击循环对焊点寿命的影响(即确定一个热循环相当于多少实际运行时间)。本案例展示了寿命数据分析(LDA)如何解决这一问题,并引入关键可靠性指标如BX寿命和置信区间。

测试场景

对800个表面贴装焊点进行了重复热冲击循环测试。现场数据显示其B(1)寿命*为25个月。分析目标是以80%的置信水平估算每个热循环对应的等效现场运行时间(以天为单位)

焊点电阻超过阈值时即视为失效(简化相关问题以方便说明)。每25次循环进行一次测量,测试在150次循环时结束(此时仍有780个焊点保持功能)。

测试结果摘要:

Solder joint test results
图1:800个焊点的测试结果

*B(1)寿命定义:1%的样本发生失效的时间(可靠性指标)。

区间数据

图1第一行显示首次失效发生在25-50次循环之间。这种区间删失数据表明我们已知失效的循环范围,但无法确定具体值。

区间删失数据指事件发生在特定时间区间内,而右删失数据仅知事件在某一时间点之后发生。

分析方法

Weibull Toolbox工作表的配置如下:

  • 数据类型: 区间时间(添加专用输入列)
  • 分布: 对数正态(假设焊点失效符合此分布)
  • 分析方法: 最大似然估计(MLE,适用于删失数据)
  • 单位: 小时(1小时≡1次热循环)
Interval data worksheet
图2:LDA工作表中的区间数据输入
Lognormal probability plot
图3:对数正态概率图

置信区间分析

添加80%双侧置信区间以量化估计的不确定性:

Confidence bounds settings
图4:置信区间配置
Bounded probability plot
图5:带80%置信区间的对数正态图

通过计算器展示B(1)寿命:

Weibull probability plot
图6:韦布尔概率图(参考)

关键结果

B(1)寿命为105.9次热循环(对应25个月),因此1次热循环等效于25×30/105.9=7.1天。

B(1)寿命的80%置信区间为92.3至121.5次循环,即1次热循环等效于6.2天(25×30/121.5)至8.1天(置信水平80%)。

结论

通过对比现场可靠性数据与实验室测试数据,制造商量化了热循环与实际运行时间的等效关系。该结果可直接基于热循环测试预测产品现场寿命,从而避免成本高昂的加速寿命测试(ALT)。

- End -