CN112825104A - 基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计修正方法及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计修正方法、装置及介质，属于叠层片式电感可靠性分析技术领域，用于解决目前叠层片式电感可靠性预计没有考虑湿度的问题，采用的方案为：S01、获取电感在基准温度应力和基准温湿度应力下的失效率，并依据加速模型，得到湿度应力带来的湿度影响因子πRH，将湿度影响因子πRH与温度影响因子πT综合得到温湿度影响因子πTRH；S02、对原有基于温度因子的叠层片式电感可靠性预计模型进行修正：用温湿度影响因子πTRH代替温度影响因子πT，得到基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计模型。上述方案考虑了电感实际运行环境，具有预计精度高等优点。
Description
技术领域
本发明主要涉及电感可靠性分析技术领域，特指一种基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计修正方法、装置及介质。
背景技术
现有的基于基础失效率的可靠性预计方法中应力分析法主要考虑温度应力和电应力，但是在针对叠层片式铁氧体电感产品，在进行可靠性试验的过程中可靠性试验精度并不高，在试验的过程中发现，由于叠层片式电感产品结构特殊，磁体有微小间隙，在湿热环境中，湿气易侵入磁体内部。在水和电的作用下，产生离子迁移现象，会导致叠层电感内部匝线圈之间出现离子通道，造成匝间短路，从而使得感量出现漂移或者电感短路。而目前的可靠性预计方法并没有考虑产品实际受到的湿度应力。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种预计精度高的基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计修正方法、装置及介质。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计修正方法，包括步骤：
S01、获取电感在基准温度应力和基准温湿度应力下的失效率，并依据加速模型，得到湿度应力带来的湿度影响因子πRH，将湿度影响因子πRH与温度影响因子πT综合得到温湿度影响因子πTRH；
S02、对原有基于温度因子的叠层片式电感可靠性预计模型进行修正：用温湿度影响因子πTRH代替温度影响因子πT，得到基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计模型，计算失效率。
优选地，所述步骤S01的具体步骤为：
S11、获取电感在基准温度应力下的预计失效率
和基准温湿度应力下的失效率
将失效率
与预计失效率
的比值作为基准温湿度应力下的基准湿度影响因子
S12、依据PECK加速模型的构成，综合基准湿度影响因子
和温度影响因子πT，得到温湿度影响因子πTRH。
优选地，在步骤S11中，按照Telcordia SR-332手册计算公式，计算电感在基准温度应力下的预计失效率
其中基准温度应力为40℃。
优选地，在步骤S11中，以高量级的温湿度应力进行加速试验，并采用PECK加速模型进行加速，推导出基准温湿度应力下的失效率
优选地，在步骤S11中，所述PECK加速模型表达式如下：
其中：AF为加速系数；Ea为激活能；K为玻尔兹曼常数；T为绝对温度；Tt为试验温度(绝对值)；T0为基准温度40℃；RH为相对湿度，RHt为试验湿度；RH0为基准湿度。
优选地，所述温湿度影响因子为
式中：
m为常数；RH0为基准湿度；RHs为除基准湿度外的湿度。
优选地，在步骤S02中，原有基于温度因子的叠层片式电感可靠性预计模型对应的预计失效率为：
λp＝λGπQπSπT
其中：λG为基本失效率；πQ为质量因子；πS为电应力系数；πT为温度系数，即温度影响因子；
用温湿度影响因子πTRH代替温度影响因子πT，得到基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计模型如下：
λp＝λGπQπSπTRH
其中πTRH＝πT*πRH，πT为温度影响因子；πRH为湿度影响因子。
本发明还公开了一种基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计修正装置，其特征在于，包括：
第一程序模块，用于获取电感在基准温度应力和基准温湿度应力下的失效率，并依据加速模型，得到湿度应力带来的湿度影响因子πRH，将湿度影响因子πRH与温度影响因子πT综合得到温湿度影响因子πTRH；
第二程序模块，用于对原有基于温度因子的叠层片式电感可靠性预计模型进行修正：用温湿度影响因子πTRH代替温度影响因子πT，得到基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计模型，计算失效率。
本发明进一步公开了一种计算机可读存储介质，其上储存有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计修正方法的步骤。
本发明还公开了一种计算机设备，包括处理器和存储器，所述存储器上储存有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计修正方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计修正方法，通过用温湿度影响因子πTRH代替温度影响因子πT来对原有模型进行修正，依据叠片式铁氧体电感工作时的所处的实际湿度环境，然后通过计算将湿度影响因子数值代入到修正模型中，对可靠性预计方法进行修正，修正后的可靠性预计方法不仅考虑单个温度因素影响，而且同步考虑湿度同步带来的影响，使得对元器件的预计过程更加贴近实际运用环境，也解决了现有可靠性预计过程中环境因素考虑不全面的缺陷。
附图说明
图1为本发明在实施例的方法流程图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，本实施例的基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计修正方法，应用对象为叠层片式铁氧体电感(磁体存在间隙)，具体包括步骤：
S01、获取电感在基准温度应力和基准温湿度应力下的失效率，并依据加速模型，得到湿度应力带来的湿度影响因子πRH，将湿度影响因子πRH与温度影响因子πT综合得到温湿度影响因子πTRH；
S02、对原有基于温度因子的叠层片式电感可靠性预计模型进行修正：用温湿度影响因子πTRH代替温度影响因子πT，得到基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计模型，计算失效率。
本实施例中，在步骤S02中，针对目前元器件的应力分析法模型，原有的可靠性预计手册对单个叠片式铁氧体电感工作的失效率预计公式如下：
λp＝λGπQπSπT
其中：
λG为基本失效率；
πQ为质量因子，Telcordia SR-332将其分为level0～levelⅢ，取值依次6、3、1与0.8；
πS为电应力系数，计算时基于实际电应力与额定电应力的百分比来确定数值，如果未知则取值1，一般默认百分比为50％；
πT为温度系数，计算时基于常温下的温度加速状况，如果未知则取值1，一般默认温度为40℃。
在上述现有的预计模型基础上考虑湿度综合应力的影响。针对Telcordia SR-332预计手册中电感可靠性预计模型，用温湿度影响因子πTRH代替温度影响因子πT，将原有的预计模型修正如下：
λp＝λGπQπSπTRH
依据温湿度影响的可靠性物理模型(PECK加速模型或Lawson模型)，定义πTRH构成如下：
πTRH＝πT*πRH
其中：
πT为原有预计模型中温度因子；
πRH为湿度影响因子。
针对湿度影响因子πRH的基准值定义如下，采用大气温度平均湿度50％RH为湿度应力的基准值，结合Telcordia SR-332手册中温度应力的基准值为40℃，温湿度应力的基准值设置为40℃/50％RH。原有的预计手册中未考虑湿度应力，故为了将湿度应力带来的影响因子计入预计模型，采用元器件在温湿度应力40℃/50％RH中的失效率比上元器件预计手册中的在温度应力40℃下的失效率所得到数值，定义为在基准温湿度应力下，湿度因子带入的影响值。
其数学表达式如下：
其中：
针对其他湿度应力RHs相对基准值(50％RH)带来的影响，按PECK加速模型的构成，计算方式如下：
m为常数，按工程经验一般取值为2。
综合上述公式可得πTRH温湿度系数表达为：
式中：
注：当元器件及电路板有做水汽隔离工艺处理时，湿度因素无法直接作用于产品，此时的πTRH＝πT。
通过以上步骤所获得的修正模型，依据叠片式铁氧体电感工作时的所处的实际湿度环境，然后通过计算将湿度影响因子数值代入到修正模型中，对可靠性预计方法进行修正，修正后的可靠性预计方法不仅考虑单个温度因素影响，而且同步考虑湿度同步带来的影响，使得对元器件的预计过程更加贴近实际运用环境，也解决了现有可靠性预计过程中环境因素考虑不全面的缺陷。
本实施例中，步骤S01的具体步骤为：
S11、获取电感在基准温度应力下的预计失效率
和基准温湿度应力下的失效率
将失效率
与预计失效率
的比值作为基准温湿度应力下的基准湿度影响因子
S12、依据PECK加速模型的构成，综合基准湿度影响因子
和温度影响因子πT，得到温湿度影响因子πTRH。
具体地，在步骤S11中，基于手册计算基准温度应力下的预计失效率：按照Telcordia SR-332手册计算公式，计算叠层片式电感在基准温度应力(40℃)下的预计失效率
以国内某电感厂家的叠层片式铁氧体电感为例：
该产品已大规模量产，满足Telcordia SR-332质量等级Ⅱ的要求，计算基准温度应力40℃下电感的失效率
通过Telcordia SR-332预计手册查得电感的基础失效率λG＝0.1，质量因子πQ为levelII时取值为1，针对电感器件的电应力系数取固定值πs＝1，温度应力系数在基准温度40℃情况下πT＝1，从而可计算得出40℃下电感的失效率
具体地，在步骤S11中，获取试验MTTF数据，并计算出基准温湿度应力下的失效率：
计算基准温湿度应力(40℃/50％RH)下的失效率，一般认为电感器件的寿命服从指数分布；因而其失效率计算方式如下：
MTTF为平均故障前时间。
一般元器件的试验，都会以高量级的应力进行加速试验，因此针对高量级的应力试验结果需要用到加速模型进行加速等效。如前面所述，针对温湿度应力一般采用PECK模型进行加速，PECK加速模型表达式如下：
其中：
AF为加速系数；
Ea为激活能，可以通过Telcordia SR-332手册查询；
K为玻尔兹曼常数，K＝8.62*10-5ev/k；
T为绝对温度，Tt为试验温度；T0为基准温度40℃；
RH为相对湿度，RHt为试验湿度；RH0为基准湿度50％RH；
从而可推导得出在基准温湿度应力(40℃/50％RH)下的失效率如下：
例：通过查阅某系列量产电感在85℃/85％RH下的湿热负载可靠性试验数据，通过历史数据计算得出产品在85℃/85％RH试验条件下的失效率为0.82FIT。
首先计算电感在85℃/85％RH条件下的加速系数AF，以换算出40℃/50％RH条件下的的数值
其中Ea值参照Telcordia SR-332预计手册推荐的0.15ev,m值采用工程经验值2。
加速系数AF计算过程如下：
然后通过推导式，可以求得该电感在基准温湿度应力(40℃/50％RH)下的失效率
最后，依据计算得出基准温湿度应力下的失效率，修正模型中参数值πTRH：
计算出基准失效率
后，依据叠层片式电感预计模型修订参数：
λp＝λGπQπSπTRH
其中湿度应力的影响因子πTRH依据第一步表达式可知：
式中：
注：当元器件及电路板有做水汽隔离工艺处理时，湿度因素无法直接作用于产品，此时的πTRH＝πT。当然，在其它实施例中，也可以将πTRH分开为πT*πH进行计算，但实际还是采用等价替代的方式。
本发明将原有的可靠性预计未考虑的湿度应力加入到可靠性预计模型中，更贴合产品在实际工作中所受到的应力状态，同时参考失效物理的加速模型，将湿度应力所带来的影响定量化的反应到失效率中，从而对原有的叠层片式电感失效率进行了修正。
本发明还公开了一种基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计修正装置，其特征在于，包括：
第一程序模块，用于获取电感在基准温度应力和基准温湿度应力下的失效率，并依据加速模型，得到湿度应力带来的湿度影响因子πRH，将湿度影响因子πRH与温度影响因子πT综合得到温湿度影响因子πTRH；
第二程序模块，用于对原有基于温度因子的叠层片式电感可靠性预计模型进行修正：用温湿度影响因子πTRH代替温度影响因子πT，得到基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计模型，进而对失效率进行计算。
本发明实施例还公开了一种计算机可读储存介质，其上储存有计算机程序，计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计修正方法的步骤。同时，本发明实施例还公开了一种计算机设备，包括处理器和存储器，存储器上存储有计算机程序，计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计修正方法的步骤。本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一个计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。存储器可用于存储计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现各种功能。存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其它易失性固态存储器件等。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计修正方法，其特征在于，包括步骤：
S01、获取电感在基准温度应力和基准温湿度应力下的失效率，并依据加速模型，得到湿度应力带来的湿度影响因子πRH，将湿度影响因子πRH与温度影响因子πT综合得到温湿度影响因子πTRH；
S02、对原有基于温度因子的叠层片式电感可靠性预计模型进行修正：用温湿度影响因子πTRH代替温度影响因子πT，得到基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计模型，计算失效率。
2.根据权利要求1所述的基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计修正方法，其特征在于，所述步骤S01的具体步骤为：
S11、获取电感在基准温度应力下的预计失效率
和基准温湿度应力下的失效率
将失效率
与预计失效率
的比值作为基准温湿度应力下的基准湿度影响因子
S12、依据PECK加速模型的构成，综合基准湿度影响因子
和温度影响因子πT，得到温湿度影响因子πTRH。
3.根据权利要求2所述的基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计修正方法，其特征在于，在步骤S11中，按照Telcordia SR-332手册计算公式，计算电感在基准温度应力下的预计失效率
其中基准温度应力为40℃。
4.根据权利要求3所述的基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计修正方法，其特征在于，在步骤S11中，以高量级的温湿度应力进行加速试验，并采用PECK加速模型进行加速，推导出基准温湿度应力下的失效率
5.根据权利要求4所述的基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计修正方法，其特征在于，在步骤S11中，所述PECK加速模型表达式如下：
其中：AF为加速系数；Ea为激活能；K为玻尔兹曼常数；T为绝对温度；Tt为试验温度，数值为绝对值；T0为基准温度40℃；RH为相对湿度，RHt为试验湿度；RH0为基准湿度。
6.根据权利要求5所述的基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计修正方法，其特征在于，所述温湿度影响因子为
式中：
m为常数；RH0为基准湿度；RHs为除基准湿度外的湿度。
7.根据权利要求1所述的基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计修正方法，其特征在于，在步骤S02中，原有基于温度因子的叠层片式电感可靠性预计模型对应的预计失效率为：
λp＝λGπQπSπT
其中：λG为基本失效率；πQ为质量因子；πS为电应力系数；πT为温度系数，即温度影响因子；
用温湿度影响因子πTRH代替温度影响因子πT，得到基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计模型如下：
λp＝λGπQπSπTRH
其中πTRH＝πT*πRH，πT为温度影响因子；πRH为湿度影响因子。
8.一种基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计修正装置，其特征在于，包括：
第一程序模块，用于获取电感在基准温度应力和基准温湿度应力下的失效率，并依据加速模型，得到湿度应力带来的湿度影响因子πRH，将湿度影响因子πRH与温度影响因子πT综合得到温湿度影响因子πTRH；
第二程序模块，用于对原有基于温度因子的叠层片式电感可靠性预计模型进行修正：用温湿度影响因子πTRH代替温度影响因子πT，得到基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计模型，计算失效率。
9.一种计算机可读存储介质，其上储存有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器运行时执行如权利要求1至7中任意一项所述的基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计修正方法的步骤。
10.一种计算机设备，包括处理器和存储器，所述存储器上储存有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器运行时执行如权利要求1至7中任意一项所述的基于温湿度因子的叠层片式电感可靠性预计修正方法的步骤。
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| 曹然 等: "基于Bellcore标准的电子产品可靠性预计方法及案例研究", 电子质量, pages 60 - 61 * |
| 杨丹, 恩云飞, 黄云: "电子元器件的贮存可靠性及评价技术", 电子元件与材料, vol. 24, no. 07, pages 61 - 64 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115879610A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-03-31 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局 | 接触器使用期限预测方法、装置、设备和存储介质 |
| CN115879610B (zh) * | 2022-11-30 | 2024-03-29 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局 | 接触器使用期限预测方法、装置、设备和存储介质 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112825104B (zh) | 2024-04-16 |
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