在全球零部件短缺危机期间减轻电子产品可靠性问题

全球零部件短缺危机已导致汽车、消费电子和医疗保健行业的原始设备制造商出现重大中断。为了维持生产，许多公司被迫依靠中间商来采购所需的零件，这就产生了零件质量的不确定性。此外，由于供应链短缺，一些公司别无选择，只能用替代部件替换以前使用的部件。

更换部件或供应商可能会带来严重的可靠性问题，特别是在医疗或航空航天工业等高可靠性应用中。在高可靠性应用程序中更换组件甚至可能导致产品失去认证并脱离合规性，除非更换的组件可以证明可靠性。后果包括生产停止和装配线关闭。

注册参加我们的点播网络研讨会，了解如何减轻这些影响。

让我们讨论可靠性物理模拟和物理组件描述如何导致关于组件交换可靠性的自信和快速决策。

基于可靠性物理的部件交换鉴定方法

组件交换可能涉及简单的“like-for-like”交换，无需重新设计。在其他情况下，组件短缺可能会导致印刷电路板组件(PCBA)的较大设计更改，包括电路板上的无源重组或更复杂的重新设计。所需的资格级别不仅取决于涉及的重新设计的程度，而且还取决于是否由于特定行业或应用的合规要求而要求重新认证。可靠性物理方法可以针对所有这些场景。

可靠性物理分析(RPA)或失效物理(PoF)将可靠性作为基于失效机制的可靠性评估的设计过程的一个组成部分。这种因果分析由设计、几何、材料和环境驱动，为工程师提供有价值和可操作的见解。RPA提供了三种途径来缩短在这种混乱的零部件短缺期间被迫更换零部件或供应商的原始设备制造商面临的可靠性认证过程。

1.加速寿命试验(ALT)

ALT将组件置于超出正常工作环境的极端条件下，以确定可能的故障模式和故障机制。然后，通过实验确定极端条件下的一次失效时间(once a time to failure, TTF)，利用RPA预测使用条件下的TTF。极限ttf和使用ttf之间的加速因子(AF)由可靠性物理驱动。ALT已被公司用于缩短可靠性鉴定时间多年，但仍可能比预期或必要的时间和资源消耗更多。加速寿命测试可以从几周到几个月甚至几年不等。

了解更多关于ALT的知识。

2.RPA-Driven模拟

RPA仿真可以基于材料输入对零件或产品进行虚拟建模，并基于不同的压力源(包括机械冲击、振动和温度循环)分析可靠性风险。通过多年的物理测试数据来微调模拟，他们现在证明了准确性。这使得RPA模拟越来越多地被业界所接受，以取代物理测试。例如，通用汽车高管迈克·安德森(Mike Anderson)表示，他们的“目标是到2025年实现100%的虚拟。橡胶的新闻．¹文章称，自2018年通用汽车开始依赖虚拟工程以来，他们的模具和物理原型成本下降了66%，节省了65亿美元。

除了节省成本外，可靠性物理模拟还可以节省时间，这在生产面临风险时是一个至关重要的优势。组件可靠性可以在几天内确定，而物理测试需要几周或几个月。此外，仿真可以同时评估多个替换部件，并在新数据可用时快速执行仿真迭代。由于RPA仿真提供了快速准确的可靠性评估，因此对于面临零部件短缺危机的原始设备制造商来说，它已经成为一种有价值的工具。

3.混合RPA模拟和物理表征

总有单纯的模拟无法评估可靠性的情况。例如，在高可靠性领域，如航空航天或医疗，物理测试可能总是必要的，以确保满足适当的安全指标。然而，RPA模拟与物理表征相结合已被证明在可靠性要求不那么严格的领域是成功的。

物理特性可以揭示影响热机械可靠性的关键元件的内部结构和尺寸，如模具尺寸。破坏性分析，如横断面，和非破坏性分析，如x射线成像，都可以使用。物理表征还可以包括热膨胀系数(CTE)测量，因为PCB和组件之间的CTE不匹配是由于热循环导致焊接疲劳的主要驱动因素。一旦生成了描述信息，就可以将数据输入RPA模拟，以生成准确的可靠性预测。

包装的物理特性也有助于识别假冒设备(由于零件短缺的压力，假冒设备越来越常见)，或通过识别关键物理差异来快速比较类似组件。

这种混合方法试图结合模拟和物理测试的好处。尽管最终比纯模拟耗时更长、成本更高，但混合方法比用物理可靠性测试全面评估系统所需的时间和资源要少得多。

通过可靠性物理分析降低资源成本

由于供应链延迟和高需求导致的全球零部件短缺危机，电子产品制造商不得不转向更换零部件。组件交换可能像“like-for-like”交换一样简单，不需要重新设计，也可能涉及PCBA中更复杂的设计更改，包括多个新添加和重新组织的组件。不幸的是，这些策略可能会导致更高的可靠性风险，或者由于遵从性需求可能需要重新验证。在这些情况下，实施可靠性物理方法可以帮助制造商缩短认证时间，降低资源成本。

在我们的按需网络研讨会上，”解决当前供应链环境下组件交换可靠性问题，您可以了解更多关于如何降低由于部件短缺和部件交换造成的可靠性风险的信息。

1.”通用汽车公司的迈克·安德森(Mike Anderson)大力宣传汽车的虚拟设计。橡胶的新闻2021年9月2日(需订阅)