49 10 94 44 021
82 09876 0912
روزهای شنبه الی چهارشنبه از ساعت ۱۰ الی ۲۰

مرکز آموزش میکروتیک

مجری برگزاری دوره ها و آزمون های بین المللی میکروتیک
مرکز آموزش میکروتیک
۲۶ فروردین ۱۳۹۶

نرخ از کار افتادگی در طول عمر محصول

/
نوشته شده توسط
/
دیدگاه1
/

نرخ از کار افتادگی در طول عمر محصول

یک نمایش گرافیکی شناخته شده از نرخ از کار افتادگی، z(t)، به صورت تابعی از زمان در شکل ۱٫۲ نشان داده شده است، که با عنوان منحنی وانی شکل شهرت دارد.

این منحنی برای مدلسازی نرخ از کار افتادگی تجهیزات مکانیکی توسعه داده شده است، و در صنعت نیمه هادی مورد پذیرش و استفاده قرار گرفته است. این منحنی را می توان با شکل ۱٫۱(d) مقایسه نمود. منحنی وانی شکل را می توان متشکل از سه ناحیه در نظر گرفت:
منطقه ۱، با کاهش نرخ از کار افتادگی (مرگز و میر نوزادان).
از کار افتادگیها در این منطقه با عنوان مرگ و میرهای نوزدان شناخته می شوند؛ آنها به کیفیت ضعیف در نتیجه تغییرات در فرایند تولید نسبت داده می شوند.
منطقه ۲، با نرخ از کارافتادگی ثابت؛ z(t) = λ (عمر کاری).
این منطقه نمایانگر “عمر کاری” یک مولفه یا سیستم است. وقوع از کار افتادگیها در این منطقه تصادفی در نظر گرفته می شود.

شکل ۱٫۱  امید به زندگی یک جمعیت انسانی

منطقه ۳، با افزایش نرخ از کار افتادگی (فرسودگی).
این منطقه، که “فرسودگی” نامیده می شود، دوره پایان عمر یک محصول را نمایندگی می کند. برای محصولات الکترونیک اینگونه فرض می شود که این دوره کم اهمیت تر است زیرا آنها به علت یک طول عمر اقتصادی کوتاهتر وارد این منطقه نمی شوند.
از شکل ۱٫۲ ممکن است روشن باشد که محصولات تنها پس از آن که دوره مرگ و میر نوزاد گذشت به کاربر تحویل شوند، تا هزینه بالای تعمیر میدانی کاهش یابد. به جای فرسودگی محصولی که باید برای دوره مرگ و میر کامل نوزاد تحویل شود، که ممکن است چندین ماه شود، از طریق افزایش نرخ از کار افتادگی یک میانبر زده می شود.

 

نرخ از کار افتادگی وقتی افزایش می یابد که یک جزء (مولفه) در یک محیط “غیردوستانه”، به علت یک شرایط تنشی، استفاده شود. یک شرایط تنش مهم افزایش در دما است که بسیاری از فرایندهای فیزیکی-شیمیایی را شتاب می بخشد، و بدین طریق فرایند فرسودگی تسریع می شود. تاثیر شتاب دهنده دما بر نرخ از کار افتادگی را می توان با معادله آرنیوس که به صورت تجربی تعیین می شود بیان نمود:

که در آن:
T1 و T2 دماهای مطلق (بر حسب کلوین) هستند،
λT1 و λT2 نرخهای از ارافتادگی به ترتیب در T1 و T2 هستند،
Ea یک ثابت است که بر حسب الکترون-ولت (eV) بیان می شود، و با عنوان انرژی فعالسازی شناخته می شود،
و k ثابت بولتزمن (k = 8.617 × ۱۰−۵ eV/K) است.

شکل ۱٫۲  منحنی وانی شکل

از معادله آرنیوس می توان به این جمعبندی رسید که نرخ از کارافتادگی به طور تصادعی به دما بستگی دارد. بدین دلیل است که دما یک شرط بسیار مهم تنش می باشد (مثال ذیل را ببینید). قرار دادن یک جزء یا سیسستم در معرض دمای بالاتر به منظور تسریع فرایند فرسودگی burn-in نامیده می شود. نتایج عملی نشان داده اند که یک دوره burn-in 50 تا ۱۵۰ ساعته در دمای ۱۲۵ درجه سانتیگراد برای در معرض قرار دادن ۸۰ تا ۹۰% جزء و اثرات حاصل از تولید موثر است (مثلا، اتصالهای لحیم، کشش جزء، اجزاء ضعیف) و نرخ از کار افتادگی اولیه (مرگ و میر نوزاد) را با یک فاکتور ۲ تا ۱۰ درصدی کاهش می دهد.