元器件fmea分析層次劃分方法與系統的製作方法
2023-06-17 12:31:01 1
元器件fmea分析層次劃分方法與系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種元器件FMEA分析層次劃分方法與系統，根據元器件的失效部位，將元器件分解為具有獨立的失效機理的功能單元，根據元器件失效信息和預設層次劃分需求，確定由最低功能單元組合而成最低分析層級，確定最低分析層級的失效影響，待分析最低分析層級的上一分析層級失效影響時，將最低分析層級的失效模式作為失效影響，進行失效影響分析，依次類推，確定對整個元器件的失效影響，根據對整個元器件的失效影響，對元器件進行可靠性分析。整個過程，將元器件劃分為可分析的功能單元，以便從功能單元的失效機理出發對元器件開展FMEA分析，有利於掌握元器件內部失效的薄弱環節，真實、準確獲得元器件的失效影響，對元器件進行準確的可靠性分析。
【專利說明】元器件FMEA分析層次劃分方法與系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及元器件失效分析【技術領域】，特別是涉及元器件FMEA分析層次劃分方法與系統。
【背景技術】
[0002]系統在應用FMEA (Failure Mode and Effect Analysis,故障模式及影響分析)之前，要將系統按等級分解成更基本的要素。然後，分析從最底層要素開始。較低層次的失效模式影響可能會成為其高一層次產品失效模式的原因。分析是以自下而上的方式進行，直到識別出系統的最終影響。層次的約定和劃分是開展FMEA的關鍵環節。
[0003]根據分析的需要，按產品的相對複雜程度或功能關係劃分的產品層次，這些層次從比較複雜的系統到比較簡單的零件進行劃分。目前FMEA通常處理單一失效模式及其對系統的影響，每一失效模式被視為是獨立的。但是，實際上確定一個失效的影響時，必須考慮其導致的高一層次失效和可能的相同層次失效。
[0004]現有的FMEA分析層次劃分方法是針對系統的，最低分析層次為元器件，且是從元器件的失效模式出發開始分析，對於元器件的FMEA分析不適用。因此，現有的FMEA層次劃分方法無法真實、準確地分析出元器件失效的薄弱環節，即無法準確對元器件進行可靠性分析。
【發明內容】
[0005]基於此，有必要針對現有的FMEA層次劃分方法無法準確對元器件進行FMEA分析的問題，提供一種元器件FMEA分析層次劃分方法與系統對元器件進行準確的FMEA分析。
[0006]一種元器件FMEA分析層次劃分方法，包括步驟:
[0007]根據所述元器件的失效部位，將所述元器件分解為一個或者多個功能單元，其中，所述功能單元具有獨立的失效機理；
[0008]獲取元器件失效信息，根據所述元器件失效信息和預設層次劃分需求，確定最低分析層級，其中，所述最低分析層級包括所述元器件失效信息完整的一個或者多個所述功能單元；
[0009]查找最低分析層級中每個功能單元的獨立失效機理，並分析每種失效機理對應的失效影響，確定最低分析層級的失效影響；
[0010]待分析所述最低分析層級的上一分析層級失效影響時，將最低分析層級的失效模式作為失效影響，對所述最低分析層級的上一分析層級進行失效影響分析，依次類推，直至對元器件所有分析層級進行完失效影響分析，確定對整個元器件的失效影響；
[0011]根據所述對整個元器件的失效影響，對元器件進行可靠性分析。
[0012]一種元器件FMEA分析層次劃分系統，包括:
[0013]分解模塊，用於根據所述元器件的失效部位，將所述元器件分解為一個或者多個功能單元，其中，所述功能單元具有獨立的失效機理；
[0014]最低分析層級確定模塊，用於獲取元器件失效信息，根據所述元器件失效信息和預設層次劃分需求，確定最低分析層級，其中，所述最低分析層級包括所述元器件失效信息完整的一個或者多個所述功能單元；
[0015]最低分析層級的失效影響確定模塊，用於查找最低分析層級中每個功能單元的獨立失效機理，並分析每種失效機理對應的失效影響，確定最低分析層級的失效影響；
[0016]失效影響分析模塊，用於待分析所述最低分析層級的上一分析層級失效影響時，將最低分析層級的失效模式作為失效影響，對所述最低分析層級的上一分析層級進行失效影響分析，依次類推，直至對元器件所有分析層級進行完失效影響分析，確定對整個元器件的失效影響；
[0017]可靠性分析模塊，用於根據所述對整個元器件的失效影響，對元器件進行可靠性分析。
[0018]本發明元器件FMEA分析層次劃分方法與系統，根據元器件的失效部位，將元器件分解為具有獨立的失效機理的功能單元，之後，根據元器件失效信息和預設層次劃分需求，確定由最低功能單元組合而成最低分析層級，查找最低分析層級中的獨立失效機理，並分析每種失效機理對應的失效影響，確定最低分析層級的失效影響，待分析最低分析層級的上一分析層級失效影響時，將最低分析層級的失效模式作為失效影響，對最低分析層級的上一分析層級進行失效影響分析，依次類推，直至對元器件所有分析層級進行完失效影響分析，確定對整個元器件的失效影響，根據對整個元器件的失效影響，對元器件進行可靠性分析。整個過程，將元器件劃分為可分析的功能單元，以便從功能單元的失效機理出發對元器件開展FMEA分析，有利於掌握元器件內部失效的薄弱環節，真實、準確獲得元器件的失效影響，對元器件進行準確的可靠性分析。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明元器件FMEA分析層次劃分方法第一個實施例的流程示意圖；
[0020]圖2為本發明元器件FMEA分析層次劃分方法第二個實施例的流程示意圖；
[0021]圖3為本發明元器件FMEA分析層次劃分系統第一個實施例的結構示意圖；
[0022]圖4為本發明元器件FMEA分析層次劃分系統第二個實施例的結構示意圖；
[0023]圖5為本發明元器件FMEA分析層次劃分方法其中一個應用實例分析架構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下根據附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施僅僅用以解釋本發明，並不限定本發明。
[0025]如圖1所示，一種元器件FMEA分析層次劃分方法，包括步驟:
[0026]SlOO:根據所述元器件的失效部位，將所述元器件分解為一個或者多個功能單元，其中，所述功能單元具有獨立的失效機理。
[0027]失效機理，是指引起電子元器件失效的實質原因，即引起電子元器件失效的物理或化學過程，通常是指由於設計上的弱點(容易變化和劣化的材料的組合)或製造工藝中形成的潛在缺陷，在某種應力作用下發生的失效及其機理。假設當前元器件為集成電路，步驟SlOO就是，根據集成電路上可能存在的失效部位，將集成電路板分解為晶片(功能單元I)、基板(功能單元2)以及外引腳(功能單元3)等。
[0028]S200:獲取元器件失效信息，根據所述元器件失效信息和預設層次劃分需求，確定最低分析層級，其中，所述最低分析層級包括所述元器件失效信息完整的一個或者多個所述功能單元。
[0029]分析層次，根據FMEA分析的需要，按產品的相對複雜程度或功能關系所劃分的產品層次。這些層次從比較複雜的(系統)到比較簡單的(零件)進行劃分。元器件失效信息可以根據歷史經驗數據、專家數據或者行業準則等數據獲得，預設層次劃分需求是指根據操作人員的需要或者興趣愛好，例如同樣對於集成電路來說，如果操作人員對封裝工藝缺陷感興趣，最低級別可按封裝結構劃分為晶片、基板、外引腳等；如果對晶片內部工藝感興趣，最低級別可以將晶片拆分為金屬化、多晶矽、矽襯底等。在這裡需要，最低分析層級的劃分方向是由操作人員劃分需求決定的，其包含的功能單元，是已有的元器件失效信息中失效信息完整的功能單元。例如假設當前操作人員對封裝工藝缺陷感興趣，此時失效信息中僅有晶片和基板的兩個功能單元失效信息完整，那麼就確定晶片和基板兩個功能單元組合成集成電路的最低分析層級。
[0030]S300:查找最低分析層級中每個功能單元的獨立失效機理，並分析每種失效機理對應的失效影響，確定最低分析層級的失效影響。
[0031]失效影響是對產品的的運行、功能或狀態導致的後果。功能單元具有獨立的失效機理，因此，可以找到查找到整個最低分析層級的失效機理，再根據失效機理分析得出最低分析層級的失效影響。
[0032]S400:待分析所述最低分析層級的上一分析層級失效影響時，將最低分析層級的失效模式作為失效影響，對所述最低分析層級的上一分析層級進行失效影響分析，依次類推，直至對元器件所有分析層級進行完失效影響分析，確定對整個元器件的失效影響。
[0033]整個元器件分析層級劃分可以理解為一種類似金字塔形的層級，最底層為最低分析層級，在步驟S300中知道了最低分析層級失效影響，當分析最低分析層級上一個分析層級的失效影響時，將最低分析層級的失效模式作為失效影響，對該分析層級進行失效影響分析，從而獲得最低分析層級上一個分析層級的失效影響，依次類推，最後就獲得所以元器件所有層級的失效影響，即也就確定了對整個元器件的失效影響。
[0034]S500:根據所述對整個元器件的失效影響，對元器件進行可靠性分析。
[0035]根據真實、準確的元器件的失效影響，對元器件進行準確的可靠性分析。
[0036]本發明元器件FMEA分析層次劃分方法，根據元器件的失效部位，將元器件分解為具有獨立的失效機理的功能單元，之後，根據元器件失效信息和預設層次劃分需求，確定由最低功能單元組合而成最低分析層級，查找最低分析層級中的獨立失效機理，並分析每種失效機理對應的失效影響，確定最低分析層級的失效影響，待分析最低分析層級的上一分析層級失效影響時，將最低分析層級的失效模式作為失效影響，對最低分析層級的上一分析層級進行失效影響分析，依次類推，直至對元器件所有分析層級進行完失效影響分析，確定對整個元器件的失效影響，根據對整個元器件的失效影響，對元器件進行可靠性分析。整個過程，將元器件劃分為可分析的功能單元，以便從功能單元的失效機理出發對元器件開展FMEA分析，有利於掌握元器件內部失效的薄弱環節，真實、準確獲得元器件的失效影響，對元器件進行準確的可靠性分析。
[0037]在其中一個實施例中，所述獲取元器件失效信息，根據所述元器件失效信息和預設層次劃分需求，確定最低分析層級具體包括步驟:
[0038]獲取元器件失效信息，根據所述元器件失效信息，查找所述一個或者多個功能單元中元器件失效信息完整的功能單元；
[0039]確定預設層次劃分需求；
[0040]根據所述預設層次劃分需求，選取所述元器件失效信息完整的功能單元，組合成最低分析層級。
[0041]正如之前所述，預設層次劃分需求可以根據操作人員的興趣喜好或者需求進行預設，在這裡需要根據預設層次劃分需求確定的劃分方向，選取元器件失效信息完整的功能單元組合成最低分析層級。在本實施中，可以根據實際數據的獲取情況，以及操作者的需求靈活的組合元器件最低分析層級，具有良好的適應性和靈動性。
[0042]在其中一個實施例中，所述根據所述元器件的失效部位，將所述元器件分解為一個或者多個功能單元之前還有步驟:
[0043]遍曆元器件，識別元器件的失效部位。
[0044]—個元器件可能發生失效的部位會存在很多，在這裡，需要完整遍歷整個元器件，識別元器件的失效部位，以便後續步驟中進行準確的分析處理。
[0045]如圖2所示,在其中一個實施例中,所述步驟SlOO具體包括步驟:
[0046]S120:查找所述元器件的失效部位中，元器件失效發生的最小部位；
[0047]S140:根據所述元器件失效發生的最小部位，將所述元器件分解為一個或者多個最小功能單元，其中，所述最小功能單元具有獨立的失效機理。
[0048]功能單元可再次分解直至最小功能單元，最小功能單元，是失效發生的最小部位，必須具有獨立的失效機理。最小功能單元能夠進一步將元器件結構細化，更進一步真實反映元器件內部失效的薄弱環節，提高後續分析結果的準確度。
[0049]如圖2所示，在其中一個實施例中，所述步驟S400具體包括步驟:
[0050]S420:待分析所述最低分析層級的上一分析層級失效影響時，將最低分析層級的失效模式作為失效影響，對所述最低分析層級的上一分析層級進行失效影響分析，依次類推，直至對元器件所有分析層級進行完失效影響分析；
[0051]S440:根據各個分析層級的失效影響，構建元器件的失效影響層級結構；
[0052]S460:存儲所述元器件的失效影響層級結構；
[0053]S480:根據所述元器件的失效影響層級結構，確定對整個元器件的失效影響。
[0054]正如之前所述，元器件所有分析層級是一種類型金字塔層級架構，在本實施例中，為了確保數據的安全，以及在以後研究中清楚獲得重要數據，根據各個分析層級的失效影響，構建元器件的失效影響層級結構並且存儲。
[0055]如圖3所示，一種元器件FMEA分析層次劃分系統，包括:
[0056]分解模塊100，用於根據所述元器件的失效部位，將所述元器件分解為一個或者多個功能單元，其中，所述功能單元具有獨立的失效機理；
[0057]最低分析層級確定模塊200，用於獲取元器件失效信息，根據所述元器件失效信息和預設層次劃分需求，確定最低分析層級，其中，所述最低分析層級包括所述元器件失效信息完整的一個或者多個所述功能單元；
[0058]最低分析層級的失效影響確定模塊300，用於查找最低分析層級中每個功能單元的獨立失效機理，並分析每種失效機理對應的失效影響，確定最低分析層級的失效影響；
[0059]失效影響分析模塊400，用於待分析所述最低分析層級的上一分析層級失效影響時，將最低分析層級的失效模式作為失效影響，對所述最低分析層級的上一分析層級進行失效影響分析，依次類推，直至對元器件所有分析層級進行完失效影響分析，確定對整個元器件的失效影響；
[0060]可靠性分析模塊500，用於根據所述對整個元器件的失效影響，對元器件進行可靠性分析。
[0061]本發明元器件FMEA分析層次劃分系統，分解模塊100根據元器件的失效部位，將元器件分解為具有獨立的失效機理的功能單元，最低分析層級確定模塊200根據元器件失效信息和預設層次劃分需求，確定由最低功能單元組合而成最低分析層級，最低分析層級的失效影響確定模塊300查找最低分析層級中的獨立失效機理，並分析每種失效機理對應的失效影響，確定最低分析層級的失效影響，失效影響分析模塊400待分析最低分析層級的上一分析層級失效影響時，將最低分析層級的失效模式作為失效影響，對最低分析層級的上一分析層級進行失效影響分析，依次類推，直至對元器件所有分析層級進行完失效影響分析，確定對整個元器件的失效影響，可靠性分析模塊500根據對整個元器件的失效影響，對元器件進行可靠性分析。整個過程，將元器件劃分為可分析的功能單元，以便從功能單元的失效機理出發對元器件開展FMEA分析，有利於掌握元器件內部失效的薄弱環節，真實、準確獲得元器件的失效影響，對元器件進行準確的可靠性分析
[0062]在其中一個實施例中，所述最低分析層級確定模塊具體包括:
[0063]功能單元確定單元，用於獲取元器件失效信息，根據所述元器件失效信息，查找所述一個或者多個功能單元中元器件失效信息完整的功能單元；
[0064]劃分需求確定單元，用於確定預設層次劃分需求；
[0065]組合單元，用於根據所述預設層次劃分需求，選取所述元器件失效信息完整的功能單元，組合成最低分析層級。
[0066]在其中一個實施例中，所述元器件FMEA分析層次劃分系統還包括:
[0067]失效部位識別模塊，用於遍曆元器件，識別元器件的失效部位。
[0068]如圖4所示，在其中一個實施例中，所述分解模塊100具體包括:
[0069]查找單元120，用於查找所述元器件的失效部位中，元器件失效發生的最小部位；
[0070]分解單元140，用於根據所述元器件失效發生的最小部位，將所述元器件分解為一個或者多個最小功能單元，其中，所述最小功能單元具有獨立的失效機理。
[0071]如圖4所示，在其中一個實施例中，所述失效影響分析模塊400具體包括:
[0072]失效影響分析單元420，用於待分析所述最低分析層級的上一分析層級失效影響時，將最低分析層級的失效模式作為失效影響，對所述最低分析層級的上一分析層級進行失效影響分析，依次類推，直至對元器件所有分析層級進行完失效影響分析；
[0073]失效影響層級結構構建單元440，用於根據各個分析層級的失效影響，構建元器件的失效影響層級結構；
[0074]存儲單元460，用於存儲所述元器件的失效影響層級結構；
[0075]確定單元480，用於根據所述元器件的失效影響層級結構，確定對整個元器件的失效影響。
[0076]為了更進一步詳細解釋本發明元器件FMEA分析層次劃分方法的某些步驟，下面將採用一具體實施例，並結合圖5進行說明。
[0077]圖5是元器件FMEA開展的三個關鍵環節，功能單元拆分是開展元器件FMEA的第一步，這裡所說的FMEA層次劃分方法包括了功能單元拆分以及分析層級的確定，最低分析層級是最小功能單元的失效機理，上一分析層級也就是最低分析層級的失效影響才是失效模式，功能單元的拆分原則，是按可能的失效部位進行劃分，必須具有獨立的失效機理。
[0078]最低分析層級可以從上圖所述的A、B、C、D……的失效機理開始，也可以從A1、B1、Cl…的失效機理開始。甚至可以將A1、B1、C1再次拆分為更小的功能單元。這取決於分析者的需要或者興趣。
[0079]以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種元器件FMEA分析層次劃分方法，其特徵在於，包括步驟: 根據所述元器件的失效部位，將所述元器件分解為一個或者多個功能單元，其中，所述功能單元具有獨立的失效機理； 獲取元器件失效信息，根據所述元器件失效信息和預設層次劃分需求，確定最低分析層級，其中，所述最低分析層級包括所述元器件失效信息完整的一個或者多個所述功能單元; 查找最低分析層級中每個功能單元的獨立失效機理，並分析每種失效機理對應的失效影響，確定最低分析層級的失效影響； 待分析所述最低分析層級的上一分析層級失效影響時，將最低分析層級的失效模式作為失效影響，對所述最低分析層級的上一分析層級進行失效影響分析，依次類推，直至對元器件所有分析層級進行完失效影響分析，確定對整個元器件的失效影響； 根據所述對整個元器件的失效影響，對元器件進行可靠性分析。
2.根據權利要求1所述的元器件FMEA分析層次劃分方法，其特徵在於，所述獲取元器件失效信息，根據所述元器件失效信息和預設層次劃分需求，確定最低分析層級具體包括步驟: 獲取元器件失效信息，根據所述元器件失效信息，查找所述一個或者多個功能單元中元器件失效信息完整的功能單元； 確定預設層次劃分需求； 根據所述預設層次劃分需求，選取所述元器件失效信息完整的功能單元，組合成最低分析層級。
3.根據權利要求1或2所述的元器件FMEA分析層次劃分方法，其特徵在於，所述根據所述元器件的失效部位，將所述元器件分解為一個或者多個功能單元之前還有步驟: 遍曆元器件，識別元器件的失效部位。
4.根據權利要求1或2所述的元器件FMEA分析層次劃分方法，其特徵在於，所述根據所述元器件的失效部位，將所述元器件分解為一個或者多個功能單元具體包括步驟: 查找所述元器件的失效部位中，元器件失效發生的最小部位； 根據所述元器件失效發生的最小部位，將所述元器件分解為一個或者多個最小功能單元，其中，所述最小功能單元具有獨立的失效機理。
5.根據權利要求1或2所述的元器件FMEA分析層次劃分方法，其特徵在於，所述待分析所述最低分析層級的上一分析層級失效影響時，將最低分析層級的失效模式作為失效影響，對所述最低分析層級的上一分析層級進行失效影響分析，依次類推，直至對元器件所有分析層級進行完失效影響分析，確定對整個元器件的失效影響具體包括步驟: 待分析所述最低分析層級的上一分析層級失效影響時，將最低分析層級的失效模式作為失效影響，對所述最低分析層級的上一分析層級進行失效影響分析，依次類推，直至對元器件所有分析層級進行完失效影響分析； 根據各個分析層級的失效影響，構建元器件的失效影響層級結構； 存儲所述元器件的失效影響層級結構； 根據所述元器件的失效影響層級結構，確定對整個元器件的失效影響。
6.—種兀器件FMEA分析層次劃分系統,其特徵在於，包括: 分解模塊，用於根據所述元器件的失效部位，將所述元器件分解為一個或者多個功能單元，其中，所述功能單元具有獨立的失效機理； 最低分析層級確定模塊，用於獲取元器件失效信息，根據所述元器件失效信息和預設層次劃分需求，確定最低分析層級，其中，所述最低分析層級包括所述元器件失效信息完整的一個或者多個所述功能單元； 最低分析層級的失效影響確定模塊，用於查找最低分析層級中每個功能單元的獨立失效機理，並分析每種失效機理對應的失效影響，確定最低分析層級的失效影響； 失效影響分析模塊，用於待分析所述最低分析層級的上一分析層級失效影響時，將最低分析層級的失效模式作為失效影響，對所述最低分析層級的上一分析層級進行失效影響分析，依次類推，直至對元器件所有分析層級進行完失效影響分析，確定對整個元器件的失效影響； 可靠性分析模塊，用於根據所述對整個元器件的失效影響，對元器件進行可靠性分析。
7.根據權利要求6所述的元器件FMEA分析層次劃分系統，其特徵在於，所述最低分析層級確定模塊具體包括: 功能單元確定單元，用於獲取元器件失效信息，根據所述元器件失效信息，查找所述一個或者多個功能單元中元器件失效信息完整的功能單元； 劃分需求確定單元，用於確定預設層次劃分需求； 組合單元，用於根據所述預設層次劃分需求，選取所述元器件失效信息完整的功能單元，組合成最低分析層級。
8.根據權利要求6或7所述的元器件FMEA分析層次劃分系統，其特徵在於，還包括: 失效部位識別模塊，用於遍曆元器件，識別元器件的失效部位。
9.根據權利要求6或7所述的元器件FMEA分析層次劃分系統，其特徵在於，所述分解模塊具體包括: 查找單元，用於查找所述元器件的失效部位中，元器件失效發生的最小部位； 分解單元，用於根據所述元器件失效發生的最小部位，將所述元器件分解為一個或者多個最小功能單元，其中，所述最小功能單元具有獨立的失效機理。
10.根據權利要求6或7所述的元器件FMEA分析層次劃分系統，其特徵在於，所述失效影響分析模塊具體包括: 失效影響分析單元，用於待分析所述最低分析層級的上一分析層級失效影響時，將最低分析層級的失效模式作為失效影響，對所述最低分析層級的上一分析層級進行失效影響分析，依次類推，直至對元器件所有分析層級進行完失效影響分析； 失效影響層級結構構建單元，用於根據各個分析層級的失效影響，構建元器件的失效影響層級結構； 存儲單元，用於存儲所述元器件的失效影響層級結構； 確定單元，用於根據所述元器件的失效影響層級結構，確定對整個元器件的失效影響。
【文檔編號】G06F11/00GK104182287SQ201410393202
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月11日 優先權日:2014年8月11日
【發明者】陳媛, 來萍, 黃雲, 何小琦 申請人:工業和信息化部電子第五研究所