具有缺陷種群特點的壽命或老化試驗數(shù)據(jù)的可靠性分析
一、什么是缺陷子種群（缺陷亞群）
我們在進(jìn)行可靠性分析時，通常會遇到這樣的問題，即缺陷子種群問題。假設(shè)n個運(yùn)行的設(shè)備，只有m個設(shè)備（m小于n）的條件滿足失效的誘發(fā)條件要求，但是剩下的n-m個設(shè)備的誘發(fā)條件不滿足失效要求。這樣的種群稱為缺陷子種群。例如，僅有m個設(shè)備包含了特定類型A的缺陷（或失效機(jī)理），而n-m個設(shè)備沒有包含這種A缺陷。那么m/n就是觀測到的由于缺陷A導(dǎo)致故障的最大故障比例。
二、具有缺陷種群特點的故障數(shù)據(jù)特點
當(dāng)分析具有缺陷種群特點的故障數(shù)據(jù)時，繪制的失效概率圖（CDF）形狀是末端呈水平狀態(tài)，且不會接近1.如下圖所示。失效概率達(dá)到40%以后，基本呈水平狀態(tài)，即只有40%的產(chǎn)品會失效，而60%的產(chǎn)品不會以該故障模式失效。
三、如何分析具有缺陷種群特點的產(chǎn)品進(jìn)行可靠性分析
具有缺陷種群特點的壽命數(shù)據(jù)、試驗數(shù)據(jù)也較為常見。對于具有缺陷種群特點的產(chǎn)品進(jìn)行可靠性分析時，如果我們假設(shè)所有產(chǎn)品都會出現(xiàn)這樣的失效，那么將會導(dǎo)致錯誤的分結(jié)果。
這里以集成電路離子污染為例，介紹缺陷種群的可靠性分析方法。
通常，我們可以通過老化篩選試驗，篩選出一些失效、缺陷產(chǎn)品。
以雙極型集成電路為例，開展168小時的125°C的應(yīng)力篩選試驗后，超過50%的樣本發(fā)生失效。然后，在150°C下進(jìn)行24小時烘烤后，完全恢復(fù)，即出現(xiàn)烘培可恢復(fù)故障（Bake-recoverable Failures）。故障原因最后追溯到是由于水的鈉污染導(dǎo)致。后來采用玻璃珠噴砂工藝從用于金屬沉積的壓板上去除多余的金屬膜。
由于只有一批樣品通過老化試驗評估，而其他可能有缺陷的批次產(chǎn)品則在早期直接投入現(xiàn)場使用。當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題后，我們需要考慮的是估計現(xiàn)場安裝產(chǎn)品的潛在可靠性風(fēng)險。由于未經(jīng)過老化試驗的樣品已經(jīng)投入市場，沒有相應(yīng)的樣品進(jìn)行試驗。為此設(shè)計了相應(yīng)的試驗進(jìn)行評估。
拿到了290個受影響的樣本進(jìn)行了試驗，試驗溫度分別為150度和125度，且分別在2，4，8，16，32，48，68，92，116小時進(jìn)行檢測，查看失效的樣本。通過試驗，我們得到了相應(yīng)的試驗數(shù)據(jù)：
在150°C時，測試時間分別為2，4，8，16，32，48，68，92，116，其中，2，4，8，16，92小時的時候發(fā)現(xiàn)有故障樣本，而剩下的樣本在116小時時均未失效。
在125°C時，測試時間分別是2，4，8，16，32，48，68，92，116，其中，2，8，16，32，48，68，92，116小時均有發(fā)現(xiàn)故障樣本，而剩下的樣本在116小時未出現(xiàn)故障。
將上述數(shù)據(jù)，錄入到PosWeibull（最新版——22版，支持多種特點、多種分布的缺陷種群數(shù)據(jù)分析），我們可以分析得到加速因子、激活能參數(shù)。也可以評估得到正常溫度（55°C）下的平均故障時間。通過上述試驗數(shù)據(jù)及擬合結(jié)果，我們可以得到投放市場的這些產(chǎn)品的故障的概率。
通過分析，得到的結(jié)果如下：
（1）125°C時的分析結(jié)果參數(shù)為mu=3.06527，sigma=1.04467，DS=0.637,即有63%的樣本存在缺陷。中位壽命T50=21.43。
（2）150°C時的分析結(jié)果參數(shù)為mu=1.3378，sigma=0.790129，DS=0.703，即有70.3%的樣本存在缺陷。中位壽命T50=3.810。
根據(jù)上述數(shù)據(jù)，由此可以得到加速系數(shù)為A=5.62倍。同時，依據(jù)相應(yīng)模型可以算出激活能、可以算出這些產(chǎn)品在現(xiàn)場55°C環(huán)境下的壽命時間、現(xiàn)場環(huán)境下的產(chǎn)品的失效概率等。
若需了解更多，可咨詢我們。