GB/T 379632019

本标准采用失效率作为可靠性预计的表征参数，同时对少数类别器件给出了平均寿命， 针对使用周期有限制或无限制（通常情况）的情形，失效率都被假定为常量：出于简化原则，本标准 并未给出失效率随时间的变化关系。 除少数例外情况，电子元器件通常不会进人耗损期；另外，本标准未考虑早期工作的额外失效风险 在以下两种情形下，需要对耗损失效加以考虑（失效率随时间增加）： a）对某些类别元器件，如果没有采取合理的使用措施，则耗损机理有可能在很短时间内引起系统 性失效的增加，例如，有源器件中的电迁移

此类风险需要通过良好的产品设计来消除，评定测试试验也是重要的保障手段。耗损失效虽 未在预计中进行考虑，但需要通过测试试验及技术评审降低或消除。 b）对于少部分类别元器件，耗损期相对较短，针对这些元器件，标准对其平均寿命时间内的失效 率作恒定处理，平均寿命受各种影响因子影响。 这类器件包括继电器、铝电容器（非固体电解质）、激光二极管，光耦合器、周期工作的功率晶 体管、连接器及开关和键盘。 对于这些元器件，需确保使用预期与标准给出的平均寿命相一致。否则，应降低器件应力水 平或者选择其他类别元器件。 此外还应制定预防性维护方案。 注：本标准没有给出耗损失效的数学模型（失效率随着时间增加而上升），但给出失效率可被视为常量的阶段（针对 某些器件类别，给出了平均寿命计算方法）

本标准顶计模型主要表征 有失效，通过设置影响因 以考虑，其他非固有失效（由设计、 在本标准考虑范围内

元器件失效率（或平均寿命)受诸多因素影响，包括温度、器件工作方式以及电应力等，对此本标准 用了基本失效率与各影响系数连乘的预计模型架构。主要影响因子包括： a）温度相关影响系数（元，元w），例如： 对于半导体器件，本标准采用具有0.3eV～0.4eV激活能的阿列尼乌斯（Arrhenius)方程。 对于无源器件，本标准采用具有0.15eV～0.4eV激活能的阿列尼乌斯（Arrhenius)方程。 对于电位器，元W给出了负载电阻对器件温升的影响。 b）工作方式相关影响系数，例如： 对于晶闸管、齐纳二极管连续工作与否采用了应用系数元U。 对于继电器，采用了开关速率系数元Y。 电应力相关影响系数北京标准规范范本，例如： 对于液体铝电解电容，采用了元T以表征电流脉冲的影响。 对于连接器，采用了元：以表征电流强度的影响。 d） 质量系数。表征设备制造商不同质量保证措施对产品的可靠性影响，如：设备制造商对元器 件的优选和应用条件、供应商选择/控制、电气/机械设计余量、设备制造工艺控制以及质量程 序要求等。本标准默认质量系数为1.0，但可根据实际情况进行调整，关于质量系数的取值说 明参见附录A

在元器件恒定失效率的假设下，非元余设备的失效率可通过元器件失效率累加获取，在元器件类 别、使用环境及应力条件较为明确的情况下，可按照本标准后续章节提供的预计模型采用应力分析法计 算各元器件失效率，否则可参见附录B中提供的计数预计法对产品失效率进行粗略估计，但准确度会 有所降低，因此本标准建议仅在产品设计初期使用计数预计法，不建议将通过计数法得到的预计结果作 为产品最终的可靠性指标

4.4可靠性预计的用途和目的

4.4.1辅助产品设计

GB/T 379632019

通过可靠性预计可对元器件可靠性主要影响因素进行识别，从而帮助产品设计师优化应用条件设 置与元器件选用、改进元器件与产品设计方案

4.4.2新设备可靠性评估

新设备的可靠性预计结果可与设计目标或要求进行比较。

4.4.3合同指标参考值

合同中产品的可靠性指标要求可参考预计结果确定，指标要求与预计值不一定相同，但在任何情 预计值都应为合同指标确定提供支撑

可靠性预计可作为估计设备及备件库存的基础（需同时考非固有失效）。 可靠性预计可作为可靠性现场观测结果的评估基准，若基准缺失，评估很难有效展开，例如不足的 可靠性表现可能被认为是正常表现。当然，现场观测结果与预计结果很难完全一致，这是因为： 预计通常仅针对产品固有失效，外部过应力失效并未考虑； 预计没有考虑设计错误或元器件使用不当造成的失效

经验表明，元器件的可靠性在很天程度上受机械、气候及电应力等坏境影响。 本标准按气候及机械条件差异给出了十类典型环境。同时，引人任务剖面（见5.4），以对产品任务 周期内环境（及产品工作状态）的综合影响进行表征。

不境类型应根据GB/T4798进行划分。 表1就本标准采用的环境类型给出了如下信息： 环境类型简称； 环境类型描述； 主要环境应力； 典型应用， 表2针对主要环境类型中的机械应力（冲击和振动）进行了定量说明。 表3、表4根据化学与机械物质存在与否及活性程度对环境进行了描述， 表5对表1中所列环境类型的典型条件进行了描述

GB/T 379632019

表1中所列环境类型的典型条件（机械、化学及气

40～70列车车载（铁路设备）

元器件可靠性与电应力条件（电压和电流过载）也具有很强的相关性，这在与接口电路相连接的元 器件上体现尤为明显。当前，对这些暴露的元器件需要采取适当防护措施（通过设计保护系统，减小过 应力），然而实际情况表明外围器件（甚至是采取了保护措施的外围器件），其可靠性会显著低于位于设 备内部的元器件，因此针对有源器件，本标准考虑了电应力环境影响。对其他类别元器件（某些无源器 件），电应力影响可能同样适用

设备应按照其现场使用条件进行可靠性预计，这种使用条件可通过任务部面进行描述。 任务剖面可以分解为若干个相同类型的工作状态，包括： 不同环境温度下设备的开启/关闭工作状态； 不同温变环境下设备的持续工作状态； 不同温变环境下设备的贮存/休眠状态 描述设备任务部面所需参数包括： (tae); 任务剖面第i阶段，设备周围的平均外界环境温度： (tac); 元器件附近印制电路板的平均环境温度； T 在（t），温度下，电路板的年工作时间占空比； Ton 电路板总体年工作时间占空比（t。一Zt，）； Toff 电路板非工作或贮存/休眠时间占空比（t十t=1）； 力 电路板上元器件每年经历的热循环次数，对应任务剖面第i阶段，温变幅值为△T：； AT; 电路板上元器件经历的温变幅值，与任务剖面的第讠阶段相对应。 对开启/关闭状态有式（1)表示的等式成立：

AT A1 + (tac) : (t) i

本标准以民用航空电子设备和汽车为例，给出任务部面的描述案例

5.5.2民用航空电子设备

在工作状态下假设设备仅存在一个内部温度值，同时考虑以下三 个工作状态： 阶段1：日常启动； 阶段2：两次飞行之间的设备关闭（空调系统仍工作）； 阶段3：飞机在地面停机，非工作。 民用航空电子设备任务剖面见表6

表6民用航空电子设备任务部面

注：仅供参考，使用时部面参数需根据实际情况修正

考虑以下几个工作状态： 工作状态考虑设备三种不同的内部工作温度，以及各自温度对应的年工作时间。总的工作时 间预计为500h。 考虑三个热循环状态： ·状态1：夜间启动2次； ·状态2：日间启动4次； ·状态3：每年有30天处于非工作状态。 汽车任务剖面见表7。

考虑以下几个工作状态： 工作状态考虑设备三种不同的内部工作温度，以及各自温度对应的年工作时间。总的工作时 间预计为500h。 考虑三个热循环状态： ·状态1：夜间启动2次； ·状态2：日间启动4次； ·状态3：每年有30天处于非工作状态。 汽车任务剖面见表7。

6印制电路板和混合集成电路

表8元，及AT取值计算方法

表9互连失效率入，取值表

表10层数系数元，取值表

11线宽系数元，取值表

表12元，及AT取值计算方法

7.2集成电路的结温估计

7.2.1 结温的计算

默认集成电路结温采用式（8)计算

默认集成电路结温采用式（8)计算： 14

ti=te+PXR 式中： t 集成电路的环境温度，单位为摄氏度（℃）； te 集成电路的外壳温度，单位为摄氏度（℃）； t 集成电路的结温，单位为摄氏度（℃）； R 集成电路结到环境的热阻，单位为摄氏度每瓦（℃/W）； Ri 集成电路结到外壳的热阻，单位为摄氏度每瓦（℃/W）； P 集成电路的平均耗散功率，单位为瓦（W)，其中结到环境的热阻为结到外壳的热阻与外壳 到环境的热阻之和

7.2.2.1推荐方法

推荐方法是采用由制造商规定或发布的热阻

7.2.2.2默认方法

根据S和K计算热阻值，计算方法在表17给出， S 一封装引脚数； K 空气流速系数，根据空气流速（m/s），计算方法见式（9）： ··（9) 0+0.7 表18给出了K的实际值

表17集成电路的热阻值

表18空气流速√的典型值及空气流速系数

7.2.2.3集成电路的平均耗散功率的估计

7.2.243.1概迷

建议优先采用集成电路实际的平均耗散功率，此外可采用7.2.2.3.2~7.2.2.3.5所述方法

CMOS数字电路（除存储器和74ACT系列电路外

计算方法见式（10）：

P， 最大功率，单位为瓦（W）； Vcc 电源电压，单位为伏特（V）； 工作频率，单位为兆赫兹（MHz）； Cpd 各功能耗散功率的等效电容，单位为皮法（pF)； CL 每个输出的负载电容，单位为皮法（pF)； 工 在规定频率，下且输出不带电时的耗散电流值，单位为安培（A）； 规定的耗散频率值，单位为兆赫兹（MHz）。 注1：在情况b)中，由于电路的耗散电流与电路功能有关，因此功能数不再考虑。 注2：有时，工作频率了等同于耗散频率子。 式中Vcc，Ci.，Cpd，f的默认值： Vo 5V或3V； CL 50pF； f HC系列为30MHz，AC系列为50MHz； C 根据规范或目录的值

7.2.2.3.374ACT系列CMOS数字电路

计算方法见式（13）：

计算方法见式（13）：

P,(P+3.5) 3P.±5

7.2.2.3.4双极型砷化NMOS数字电路

计算方法见式（14）：

式中： 最大连续功率，其中，P=Vec（典型值）XIcc（最大值）

最大连续功率，其中，PM=Vcc（典型值）XI

7.2.2.3.5有待机模式的电路（如：MOS存储器）

计算方法见式（15）：

式中： d 功耗比，用百分数表示（%）； 最坏情况下耗散功率（规定或公布的）； 待机模式下的耗散功率，P=Vec（典型值）XIcc（待机时）

对有源器件，失效率入表示方法见式（16）：

其中，入品计算方法见式（17）：

P=P,X: 100

=入i + Amdkn

表19基本失效率入电子产品标准，和入2

表20温度影响系数元

表20温度影响系数元

表21热膨胀系数α.和α

表22元，及AT取值计算方法

表贴集成电路与封装对角D有关的基本失效率

路灯标准表25过电应力失效率入s和影响系数元