Weibull-Analyse II: Der Fluch des ersten frühzeitige Versagens

Hallo Leute,

Lassen Sie uns, in Fortsetzung unserer Diskussion zur Weibull-Analyse, annehmen, dass wir ein paar SMT und PCBs mit Durchgangsbohrung mit bleifreier Lötpaste montiert haben.  Auf dieser Platine befinden sich auch Komponenten mit Anschlussflächen auf der Gehäuseunterseite (BTC) (häufig auch QFNs genannt), die ebenfalls mit Lötformteilen montiert wurden.  Ein Stresstest wird durchgeführt, um die BTCs zu testen.  Bei solch einem Test, ist das erste Versagen der wichtigste Datenpunkt bei der Weibull-Analyse.  Egal wie die Ergebnissen der restlichen Daten ausfallen, diese späteren Versagen können den Effekt eines sehr frühen ersten Versagens nicht rückgängig machen. 

Lasen Sie uns die unten stehende Weibull-Tabelle anschauen, um dieses Konzept zu verstehen.  Bei vielen Anwendungen mit hohen Zuverlässigkeitsanforderungen kann es erforderlich sein, dass ein kleiner Prozentsatz der getesteten Komponenten wenigstens ein Minimum an Zuverlässigkeit beweisen.

Abbildung 1.  Weibull-Analyse mit einem frühen Versagen.

Zum Beispiel, sagen wir, dass 1% der Komponenten nicht weniger als 500 Lebenszyklen haben darf.  Wenn wir uns Abbildung 1 anschauen sehen wir, dass 1% weniger als 150 Lebenszyklen besitzen (siehe Pfeil).  Dieser eine frühe Ausreißer hat enorme Auswirkungen auf die Weibull-Analyse.

Wenn dieser Ausreißer, wie in Abbildung 2 dargestellt, jedoch entfernt wird, zeigen die Daten, dass 1% der Komponenten einer Dauer von 900 Zyklen standhalten wird.  Wir sehen, welch dramatische Auswirkung das erste Versagen auf dieses Ergebnis hat.  Beachten Sie, dass das erste Versagen keine großen Auswirkungen auf die "Skala" oder das charakteristische Lebensdauer hat (2647 gegenüber 2682).  Somit ist die charakteristische Lebensdauer keine stabile Metrik, die man in einer Umgebung mit hohen Zuverlässigkeitsanforderungen verwenden kann.  Die Form oder Steigung wird jedoch enorm vom ersten Versagen beeinflusst, da sie sich von 2,22 zu 4,23 verändert, wenn das erste Versagen "herausgeschnitten" wird. 

Abbildung 2. Weibull-Analyse, bei der das frühe erste Versagen entfernt (herausgeschnitten) wurde.

Warum sollte solch ein Ausreißer wie dieser existieren?  Höchstwahrscheinlich ist an dem frühen Versagen etwas ungewöhnlich.  Es kann zum Beispiel ein oxidiertes Pad sein, das ein ausreichendes Benetzen des Lots verhindert.  Vielleicht wird solch eine Fehlerart in der Fehler-Ursachen-Analyse entdeckt.  Eigentlich bin ich jedoch, selbst mit einer unterstützenden Fehleranalyse, gegen das Zensieren von Daten.  Ich denke, dass der Test wiederholt werden sollte.  Häufig ist es zu einfach, sich selbst einzureden, die unschlüssige Fehleranalyse zu akzeptieren.

Was ist Ihre Meinung?

Bis bald!

Dr. Ron

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