元器件失效率与失效分布

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在汽车电子进行可靠性计算时，首先需要分析各个元器件的失效率与失效分布。元器件真实的失效率与失效分布应该是基于大量的实际数据统计得到的，但由于汽车电子没有专门的失效数据库，通常采用的是预估失效率的方法。目前业界公认的可以参考的标准有IEC/TR 62380，IEC 61709，MIL HBDK 217F，SN 29500，NPRD 95。下面以IEC/TR 62380为例介绍元器件失效率与失效分布的分析方法：

被动器件（电阻、电容、二极管、三极管等）的失效率通常是由基本失效率乘以若干影响因素得到的，而对于集成芯片还与晶体管数量、封装、制造日期等有关。标准中定义的影响因素主要有：温度应力系数、利用率系数、运行周期率、电流强度系数、电压应力系数。电流强度系数、电压应力系数可由实际的工作条件得到。而温度应力系数、利用率系数、运行周期率是用mission profile来描述，标准中对于汽车电子的mission profile的定义如下：

•其中，tac为元器件附近的PCB板的平均温度， τi 为PCB在tac温度下的年比率， τon 为PCB在持久工作下的总年比率， τoff 为PCB在非工作条件下的总年比率（ τon + τoff =1），ni 为年热循环量（以夜晚为例，标准定义的夜晚启动2次，非工作状态30天，则n1=（ 365- 30）*2=670）， △Ti为PCB上的年热变化摆动， △Tj 为元器件内部的温度增加量。

另外，还需要考虑气候信息（tae为设备周围的平均外界温度 ）

对于实际应用而言，元器件失效率的计算通常是借助于软件工具（如Item ToolKit）来实现的，其简化了操作，省去了复杂的计算过程，仅仅只需要输入元件基本信息（类型、封装等）、电压电流信息（功耗）、mission profile。

元器件不同的失效模式会产生不同的失效影响，标准中列出了几乎所有常用元器件的失效模式与分布，下面是陶瓷电容与电阻的失效模式与分布，从失效分布中可看出陶瓷电容的失效模式所造成的失效影响比较好分析，而电阻中的失效Drift对功能造成的影响却难以确定。因此，通常可以对失效分布进行一些修正，只直观的考虑元件的Open和Short（如电阻修正后为：Open: 70%, Short: 30%）。

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被动器件的失效率通常是由基本失效率乘以若干影响因素得到的