在全球零部件短缺危机中减轻电子产品可靠性担忧

全球零部件短缺危机对汽车、消费电子和医疗保健行业的oem造成了重大干扰。为了维持生产，许多公司被迫依靠中间商来采购所需的零部件，从而导致收到的零部件质量存在不确定性。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。

更换组件或供应商可能会造成严重的可靠性问题，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不符合要求，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。

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让我们来讨论可靠性物理模拟和物理组件特性如何导致对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互换鉴定方法

组件交换可能涉及简单的“同类交换”交换，而无需重新设计。在其他情况下，元件短缺可能需要在印刷电路板组装(PCBA)中进行更大的设计更改，包括板上无源的重组或更复杂的重新设计。所需的资格级别不仅取决于所涉及的重新设计的程度，还取决于是否需要根据特定行业或应用程序的遵从性要求重新进行资格认证。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)或失效物理分析(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。这种因果分析是由设计、几何、材料和环境驱动的，为工程师提供有价值和可操作的见解。在零件短缺的情况下，oem厂商被迫更换零部件或供应商时，RPA提供了三种途径来缩短可靠性认证过程。

1.加速寿命试验(ALT)

ALT将组件置于超出其正常工作环境的极端条件下，以识别可能的失效模式和失效机制。然后，一旦在极端条件下实验确定了失效时间(TTF)，则使用RPA来预测使用条件下的TTF。极限ttf和实际ttf之间的加速因子(AF)是由可靠性物理驱动的。多年来，公司一直使用ALT来缩短可靠性鉴定时间，但仍然可能比期望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的信息。

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，并基于不同的应力源(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，可以对模拟进行微调，现在证明了它们的准确性。这使得RPA模拟越来越多地被工业所接受，以取代物理测试。例如，通用汽车(General Motors)的高管迈克·安德森(Mike Anderson)表示，他们的“目标是到2025年实现100%的虚拟化。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，他们的工具和物理原型成本降低了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，这在生产受到威胁时是一个至关重要的优势。部件可靠性可以在几天内确定，而物理测试则需要几周或几个月。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，因此它已成为由于零件短缺危机而面临零件更换的oem的宝贵工具。

3.混合RPA仿真和物理表征

总是会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。

物理表征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，如横切，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料疲劳的主要驱动因素。一旦特征信息生成，数据就可以输入到RPA模拟中，以生成准确的可靠性预测。

包装的物理特性也可以帮助识别假冒设备，这是由于零件短缺的压力而日益常见的现象，或者通过识别关键的物理差异来快速比较类似的组件。

这种混合方法试图将模拟和物理测试的优点结合起来。虽然最终比纯粹的模拟更长，成本更高，但混合方法比使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，电子制造商不得不转向并采取交换组件的方式。组件交换可能像“同类交换”交换一样简单，无需重新设计，也可能涉及PCBA中包含多个新添加和重新组织的组件的更复杂的设计更改。不幸的是，这些策略可能导致更高的可靠性风险，或者可能由于遵从性需求而需要重新认证。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并降低资源成本。

在我们的点播网络研讨会上，”解决当前供应链环境下零部件交换可靠性问题，您可以了解更多关于如何降低由于零件短缺和部件更换而导致的可靠性风险的信息。

1.”通用汽车的迈克·安德森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)