純錫鍍層元器件錫須生長失效預測方法與系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及元器件失效分析技術領域，特別是涉及純錫鍍層元器件錫須生長失效預測方法與系統。
【背景技術】
[0002]在政府法規和市場競爭壓力的共同推動下，電子行業的無鉛化工作正在穩步推進，商業級和工業級電子產品已開始普遍采用純錫鍍層引腳的純錫鍍層元器件，而純錫鍍層引腳的元器件在各種環境條件下極易因錫須生長而引起短路失效。
[0003]現有的錫須生長失效預測方法普遍采用JESD22-A121A規定的方法，對純錫鍍層元器件分別進行溫度循環、常溫和潮熱條件下的可靠性試驗，定期監測錫須生長長度，然后根據產品特點和可靠性要求給出錫須生長的最大允許值，并基于此允許值進行失效預測。該試驗方法需要根據產品的使用環境和壽命指標進行長時間的試驗，且只能給出該類產品是否會在試驗條件下因錫須生長而導致短路失效的初步定性判斷，無法對純錫鍍層元器件中錫須生長失效做出準確預測。
【發明內容】
[0004]基于此，有必要針對目前無法對純錫鍍層元器件中錫須生長失效做出準確預測的問題，提供一種能夠對純錫鍍層元器件中錫須生長失效做出準確預測的方法與系統。
[0005]一種純錫鍍層元器件錫須生長失效預測方法，包括步驟:
[0006]獲取純錫鍍層元器件在不同環境條件下的錫須生長長度對數均值、錫須生長長度對數標準差、錫須生長面密度均值以及錫須生長面密度標準差數據；
[0007]采用多項式擬合方法擬合出多項式擬合公式，其中，所述多項式擬合公式包括時間-面密度均值、時間-面密度標準方差、時間-長度對數均值以及時間-長度對數標準差;
[0008]對獲得的多項式擬合公式進行插值外推計算，獲得預設預測時間段內錫須面密度均值、錫須面密度標準差、錫須生長長度對數均值以及錫須生長長度對數標準差；
[0009]根據錫須面密度均值、錫須面密度標準差和正態分布，進行第一次蒙特卡羅運算分析，隨機獲得Nk個錫須面密度值；
[0010]根據每個錫須面密度值和待預測純錫鍍層元器件中引腳的面積與引腳的涂層覆蓋率，計算每個錫須面密度值下生長錫須的根數Mk;
[0011]根據錫須生長長度對數均值、錫須生長長度對數標準差以及正態分布，進行第二次蒙特卡羅運算分析，得到Nk組面密度下的錫須長度數據Lw;
[0012]根據錫須長度數據LdP預設失效判據，計數每組面密度中引起短路失效的錫須根數Nf，計算待預測純錫鍍層元器件中引腳對的錫須生長失效率Fp
[0013]一種純錫鍍層元器件錫須生長失效預測系統，包括:
[0014]基礎數據獲取模塊，用于獲取純錫鍍層元器件在不同環境條件下的錫須生長長度對數均值、錫須生長長度對數標準差、錫須生長面密度均值以及錫須生長面密度標準差數據；
[0015]多項式擬合模塊，用于采用多項式擬合方法擬合出多項式擬合公式，其中，所述多項式擬合公式包括時間-面密度均值、時間-面密度標準方差、時間-長度對數均值以及時間-長度對數標準差；
[0016]計算模塊，用于對獲得的多項式擬合公式進行插值外推計算，獲得預設預測時間段內錫須面密度均值、錫須面密度標準差、錫須生長長度對數均值以及錫須生長長度對數標準差；
[0017]第一次蒙特卡羅運算模塊，用于根據錫須面密度均值、錫須面密度標準差和正態分布，進行第一次蒙特卡羅運算分析，隨機獲得Nk個錫須面密度值；
[0018]錫須根計數模塊，用于根據每個錫須面密度值和待預測純錫鍍層元器件中引腳的面積與引腳的涂層覆蓋率，計算每個錫須面密度值下生長錫須的根數Mk;
[0019]第二次蒙特卡羅運算模塊，根據錫須生長長度對數均值、錫須生長長度對數標準差以及正態分布，進行第二次蒙特卡羅運算分析，得到Nk組面密度下的錫須長度數據Lw;
[0020]失效率預測模塊，用于根據錫須長度數據匕和預設失效判據，計數每組面密度中引起短路失效的錫須根數Nf，計算待預測純錫鍍層元器件中引腳對的錫須生長失效率Fp
[0021]本發明純錫鍍層元器件錫須生長失效預測方法與系統，獲取純錫鍍層元器件在不同環境條件下的錫須生長長度對數均值、對數標準差、錫須生長面密度均值以及面密度標準差數據，采用多項式擬合方法擬合出多項式擬合公式，對獲得的多項式擬合公式進行插值外推計算，獲得預測時間段內錫須面密度均值、標準差、錫須生長長度對數均值以及對數標準差，進行第一次蒙特卡羅運算分析，隨機獲得Nk個錫須面密度值，計算每個錫須面密度值下生長錫須的根數Mk，進行第二次蒙特卡羅運算分析，得到Nk組面密度下的錫須長度數據Lw，根據錫須長度數據LdP預設失效判據，計數每組面密度中引起短路失效的錫須根數Nf，計算待預測純錫鍍層元器件中引腳對的錫須生長失效率Fp整個過程中，從失效物理的角度，分別考慮錫須生長的面密度和長度值，并基于蒙特卡羅算法，分別進行迭代運算，兼顧錫須生長的失效物理因素，能在不進行長時間錫須生長試驗的情況下，對各類純錫鍍層元器件中錫須生長失效進行快速、準確預測。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明純錫鍍層元器件錫須生長失效預測方法第一個實施例的流程示意圖；
[0023]圖2為本發明純錫鍍層元器件錫須生長失效預測方法第二個實施例的流程示意圖；
[0024]圖3為引腳對及錫須生長不意圖；
[0025]圖4為本發明純錫鍍層元器件錫須生長失效預測方法第三個實施例的流程示意圖；
[0026]圖5為基于雙蒙特卡羅和串聯模型的錫須生長失效預測實驗數據表格圖。
[0027]圖6為本發明純錫鍍層元器件錫須生長失效預測系統第一個實施例的結構示意圖；
[0028]圖7為本發明純錫鍍層元器件錫須生長失效預測系統第二個實施例的結構示意圖；
[0029]圖8為本發明純錫鍍層元器件錫須生長失效預測系統第三個實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0030]如圖1所示，一種純錫鍍層元器件錫須生長失效預測方法，包括步驟:
[0031]SlOO:獲取純錫鍍層元器件在不同環境條件下的錫須生長長度對數均值、錫須生長長度對數標準差、錫須生長面密度均值以及錫須生長面密度標準差數據。
[0032]首先需要采集不同環境條件，例如循環溫度、高溫潮濕、低溫干燥以及常溫等狀態下錫須生長的階段性數據，例如采集200小時、400小時、600小時……下的錫須生長長度、密度數據，錫須面密度服從正態分布、錫須生長長度服從對數正態分布。上述基礎數據可以是實時試驗獲取，或者根據歷史經驗數據獲取。
[0033]S200:采用多項式擬合方法擬合出多項式擬合公式，其中，所述多項式擬合公式包括時間-面密度均值、時間-面密度標準方差、時間-長度對數均值以及時間-長度對數標準差。
[0034]基于已經獲得的基礎數據，采用多項式擬合方法獲得時間-面密度均值、時間-面密度標準方差、時間-長度對數均值以及時間-長度對數標準差4個多項式擬合公式。
[0035]S300:對獲得的多項式擬合公式進行插值外推計算，獲得預設預測時間段內錫須面密度均值、錫須面密度標準差、錫須生長長度對數均值以及錫須生長長度對數標準差。
[0036]預設預測時間段可以根據需要進行設定，例如10年，對之前4個多項式擬合公式，進行插值外推計算，獲得10年內的錫須面密度均值、標準差以及錫須生長長度對數均值與對數標準差。
[0037]S400:根據錫須面密度均值、錫須面密度標準差和正態分布，進行第一次蒙特卡羅運算分析，隨機獲得Nk個錫須面密度值。
[0038]蒙特卡羅方法(Monte Carlo method)，也稱統計模擬方法，是二十世紀四十年代中期由于科學技術的發展和電子計算機的發明，而被提出的一種以概率統計理論為指導的一類非常重要的數值計算方法。是指使用隨機數(或更常見的偽隨機數)來解決很多計算問題的方法。其基本思想是:當所求解問題是某種隨機事件出現的概率，或者是某個隨機變量的期望值時，通過某種“實驗”的方法，以這種事件出現的頻率估計這一隨機事件的概率，或者得到這個隨機變量的某些數字特征，并將其作為問題的解。
[0039]S500:根據每個錫須面密度值和待預測純錫鍍層元器件中引腳的面積與引腳的涂層覆蓋率，計算每個錫須面密度值下生長錫須的根數Mk0
[0040]對于一個面密度值，均結合待預測純錫鍍層元器件中引腳的面積、涂層覆蓋率等計算得到錫須根數Mk共得到N k*Mk根錫須。
[0041]S600:根據錫須生長長度對數均值、錫須生長長度對數標準差以及正態分布，進行第二次蒙特卡羅運算分析，得到Nk組面密度下的錫須長度數據L w。
[0042]第二次蒙特卡羅運算分析的計算次數為Nk*Mk，得到Nk組面密度下的錫