免费论文：电子产品故障预测技术与模型研究

具有实时“故障预测”和“健康管理”的能力日益成为下一代大型复杂系统的一大特色。故障预测与健康管理（PHM，Prognostics and Health Management）是指借助各种智能推理算法（如物理模型、神经网络、数据融合、模糊逻辑、专家等）。系统等）来监控系统本身的健康状态，在系统故障发生前预知系统故障，并结合各种可用资源信息，提供一系列维护保障措施，实现系统的状态化维护和自主支持。系统。本文通过对国内外PHM研究成果和应用现状的深入调查，指出了电子产品PHM研究的不足和难点问题。电子产品PHM系统架构与应用技术、基于特征参数监测和失效物理（PoF，Physics of Failure）的电子产品PHM方法与流程、电子产品失效机理的失效物理模型、电子产品失效机理的确认与验证对电子产品的技术和PHM实验案例验证等几个方面进行了研究，可为工程中实际构建电子产品PHM系统提供理论指导和实践参考。首先，在总结和分析PHM系统当前研究和应用现状的基础上，以基于状态维护的开放系统架构（OSA-CBM，Open System Architecture for Condition-based Maintenance）为主线， PHM系统可能的应用和实现 分析总结选定的通用技术和方法的研究和应用现状，主要包括传感器应用它涉及数据采集、数据传输、数据预处理、状态监测、健康评估与故障预测、数据融合与推理决策、系统接口等。研究了可用于电子产品故障预测的三种基本方法。给出了基于特征参数概率分布趋势演化的故障预测的基本方法、过程和算法；给出了基于故障物理方法的电子产品故障预测的基本过程；对故障物理方法的理论和模型基础进行了分析和讨论（主要包括故障机理及其分类、故障物理模型和剩余寿命预测模型等）；给出了基于“内置损伤尺度”的失效预测方法的基本原理。分析总结了电连接器的主要失效模式、机理和主要影响因素。针对振动条件下摩擦腐蚀失效机理引起的电连接器接触失效，进行了实验设计和多应力水平。接触电阻的加速实验是基于接触电阻的退化数据，给出了不同应力条件下的寿命（可靠性）评价结果；光谱仪）来验证上述失效机理的实验结果。对于印制电路板镀通孔（PTH，Platded Through Hole）的疲劳断裂失效机理，业界采用的IPC（美国电子电路与电子互连工业协会）方法分为应力-应变评估和应力应变评估两部分。低周疲劳寿命评估。评估其疲劳寿命的步骤。解释了IPC应力-应变评估模型中存在的问题，以及有限元模型（FEM，Finite Element Model) 研究了 PTH 孔壁涂层中的应力-应变分布。对印制电路板几何设计参数对PTH疲劳寿命影响进行敏感性分析。此外，基于Mirman模型，初步研究了PTH外焊盘角部应力评估简化模型中边界条件对评估结果的影响。电子产品故障机理的确认与验证是电子产品PHM实施过程中的难点和关键技术之一。分析讨论了故障分析（FA，Failure Analysis）在PHM实施各个阶段的作用。给出了一个典型的电子产品故障分析流程。针对具有灌封线圈结构的机电产品在实际工程中失效的情况，采用传统的破坏性物理分析和时域反射仪（TDR，Time Domain Reflectometry）测试来确定该类器件的失效部位。 ，并通过热应力模拟实验分析了该类器件失效的可能原因。最后，选取一个典型的电子产品案例（闪存），对上述电子产品PHM的基本方法和流程进行了实验验证。该案例中，通过考虑实验样品的芯片失效机制（包括电迁移失效和热载流子退化失效）和封装失效机制（包括含铅焊点疲劳失效和PTH疲劳失效），实验样品经历了各种不确定性。预测实验环境条件后样品的剩余寿命。同时在实验中选择存储速率作为性能参数来监测其健康状态。通过实验案例验证研究，明确了电子产品PHM实施过程中的技术细节和实验验证，为工程实践中电子产品PHM系统建设提供了实践积累。

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