基于生命初态信息表征的元器件工作寿命预测方法研究

Since the traditional lifetime prediction methods were unsuitable for working lifetime prediction of components, and the assessment results of method based on physics-of- failure model has a big error, compared with the practical engineering. Applied basic research on characterization of initial life state based working lifetime prediction methods for components will be explored in this project. The life characteristics and the lifetime distribution of the same batch, together with the components' inspection information in process of all the quality and reliability control, prior to the components to be used, will be used as the data source..Firstly, mechanism characterization method of life features will be studied. Then by using the customized approach for segment reconstruction and fuzzy comprehensive algorithm, the sequence of life information will be analyzed and the dynamic changing trends of life features will be achieved. Thirdly, the dynamic relationship between life information, potential defect and lifetime distribution will be discussed. Along with the relationship between the initial life state information and the life features changing trends. Lastly, working lifetime prediction methods for components will be proposed, which based on the key initial life state information. And the quantitative prediction of the work lifetime of individual components will be realized..The research results of the project can provide a strong theoretical basis and methodological guidance for component screening, especially for the components with potential defects. Meanwhile, it can provide a more effective technical support for getting the reliability underlying data of components, which can be used in health monitoring and life prediction for the whole engineering.

针对传统寿命预测方法不能对单个元器件进行寿命预测，以及基于失效物理的寿命评定结果和实际工程表现相差甚远的问题，本项目以元器件装机使用前各质量与可靠性控制环节的检测信息、同批次样品的生命特征和寿命分布规律为数据源，开展基于生命初态信息表征的元器件个体工作寿命预测方法的应用基础研究。.项目研究以元器件生命特征表征机理为突破点，基于期重构模糊综合方法开展元器件生命信息序列分析，探索生命特征的动态变化规律；研究生命信息与潜在缺陷及寿命、生命初态信息与生命特征规律的动态相关性，提出依赖于关键生命初态信息的工作寿命的预测方法，实现元器件个体工作寿命的定量预测。.通过项目研究，对当前元器件使用控制过程中有潜在缺陷元器件的有效剔除，可提供更有力的理论依据和方法指导；同时为整机系统健康监控、寿命预测中对元器件可靠性基础数据的准确获得，提供更有效的技术支持。项目的研究成果具有重要的经济和军事应用价值。

针对传统寿命预测方法不能对单个元器件进行寿命预测，以及基于失效物理的寿命评定结果和实际工程表现相差甚远的问题，本项目以元器件装机使用前各质量与可靠性控制环节的检测信息、同批次样品的生命特征和寿命分布规律为数据源，开展基于生命初态信息表征的元器件个体工作寿命预测方法的应用基础研究。项目研究可实现对当前元器件使用控制过程中有潜在缺陷元器件的有效剔除，可为整机系统健康监控、寿命预测中对元器件可靠性基础数据的准确获得，提供更有效的技术支持。项目取得的主要成果有： . (1)研究了光电耦合器的传统可靠性表征方法，鉴于电流传输比(CTR)的变化无法直接反映器件内部缺陷的微观变化，提出了基于低频噪声的光电耦合器生命特征表征技术研究。研究了1/f噪声与器件内部缺陷的关系、g-r(产生-复合)噪声与器件内部缺陷的关系、和爆裂噪声与器件内部缺陷的关系。. (2)开发完成一套元器件低频噪声测试系统，可测量各种电子器件和集成电路的低频噪声，并同时对噪声进行频谱分析。根据器件的内部结构，分别从输入（发光二极管）部分和输出部分（光敏器件），研究了光电耦合器失效的CTR表征、低频噪声表征。完成了基于Pspice的元器件缺陷仿真研究，具体工作包括光耦的等效电路分析、光耦的低频噪声测试电路构建和光耦内部缺陷仿真分析，验证了光耦内部缺陷变化可引起电流传输比以及输出端低频噪声变化。分别以集成电路LM117和双通道光电耦合器HCPL-A2530为研究对象，完成了元器件生命特征分析技术的实验验证研究。. (3) 完成了基于ARIMA模型的退化数据建模分析，研究了时间序列分析方法，对ARIMA模型定阶和参数估计进行了分析，利用时间序列平稳性检验的方法来确定敏感参数，建立了基于ARIMA模型的敏感参数退化预测方法；在此基础上，基于退化轨迹评估方法和退化量分布评估方法，分别完成了基准电压源的寿命预测研究。. （4）完成了三端稳压集成电路、电压源芯片和光电耦合器等三类器件的寿命预测案例研究。