Zuverlässigkeitsvorhersage für elektronische Komponenten unter mechanischer Belastung (PDF)

Inhaltsangabe:Einleitung:
Elektronische Geräte sind in unserem Leben allgegenwärtig. Dass diese Systeme eine Erleichterung darstellen, fällt besonders dann auf, wenn sie nicht mehr funktionieren. Meist ist solch ein Ausfall aber nicht dem gesamten Gerät zuzuschreiben, sondern er beschränkt sich auf ein Element, welches seine Funktion nicht mehr erfüllt; sei es ein durchgeschlagener Kondensator oder eine Bus-Verbindung, die keine elektrische Leitfähigkeit mehr besitzt. Die Ursachen für solche Ausfälle sind vielseitig: Mangelnde Qualitätskontrollen bei der Fertigung, Fehlbedienung durch den Benutzer, Überbelastung, hohe Luftfeuchte oder mechanische Belastung können die Lebensdauer einer Komponente beeinflussen.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Zuverlässigkeitsvorhersage elektronischer Komponenten. Es sollen Verfahren vorgestellt werden, die beanspruchen, eine Vielzahl von möglichen Umweltbedingungen und deren Einfluss auf die Komponenten- und Systemzuverlässigkeit zu quantifizieren. Besondere Aufmerksamkeit gilt der Berücksichtigung mechanischer Belastungen, die z.B. beim Start einer Rakete auftreten.
Als wichtige Grundlage gehen Zuverlässigkeitsvorhersagen in die in Kapitel 2 beschriebenen technischen Risikoanalysen ein, die Gefährdungen und Risiken minimieren sollen. Hier dienen Ausfallwahrscheinlichkeiten zur Quantifizierung der Sicherheit und Zuverlässigkeit von Hardware.
Die mathematische Definition der in Kapitel 2 erwähnten Ausfallwahrscheinlichkeit und der Ausfallrate wird neben anderen, für das Verständnis notwendigen Grundlagen, in Kapitel 3 erläutert. Dazu werden für die Beschreibung der Ausfallrate typische Verteilungen aufgezeigt.
In Kapitel 4 wird die Exponentialverteilung, eine in Kapitel 3 vorgestellte Verteilung, als vereinfachende Modellannahme eingeführt. Sie wird von allen Standards zur Beschreibung der Ausfallrate angenommen. Zudem soll geklärt werden, wie die Ausfallrate und diverse Einflussfaktoren aus einer Sammlung von Feld- oder Testdaten gewonnen werden können.
Die in Kapitel 3 und Kapitel 4 beschriebenen Grundlagen sind nötig, um die in Kapitel 5 beschriebenen klassischen Standards deuten und interpretieren zu können. Hier sollen multiplikative Standards wie MIL-HDBK-217, SAE (PREL), Telcordia (SR-332), CNET (RDF2000), BT (HRD5) und Italtel (IRPH) vorgestellt und deren Aufbau detailliert dargelegt werden. Insbesondere wird beschrieben, wie mechanische Belastung in multiplikativen Standards und diskreten [...]