故障的物理原理是什么?它是否会增加可靠性?

2019年11月12日

物理故障写在图形数据和工程

物理学定律在确立科学本身的基础方面起着至关重要的作用。这是无数的追求在研究领域，形成了我们的物理定律的基础。一般来说，物理定律包括各种研究或对现有定律的某种形式的修改和理论分析。因此，在一个由成功和失败主导的世界里，存在一类关于失败的物理学就说得通了。

总的来说，物理定律是建立在长期科学观测和实验的基础上的。此外，这些实验只有在不同情况下得到可重复的结果后才被接受为事实。作为一个整体，我们所看到和理解的世界主要是由于我们的物理定律。

这种对过程和机制的压倒性理解也用于电子领域(pcb)。电子设备和pcb对速度、准确性、可靠性和功能性的要求很高，从这种理解水平中受益很大。简而言之，为了更好地理解一个设备是如何工作的，我们必须了解导致它故障的原因。

失败的物理原理是什么?

失败物理学(POF)是一种非常宝贵的技术，它包含了复杂的实践可靠性设计．该方法利用了对产生故障的过程和机制的理解和知识。这反过来又为您提供了提高产品性能和预测可靠性的能力。

POF采用以科学为中心的方法来提高可靠性3d建模和仿真无缝设计电子设备和pcb的可靠性。它还可以帮助您更好地理解系统的性能，并减少设计过程中的决策错误。在设备在现场使用后，同样的方法也适用于最终消费者。

POF基于失效的根本原因建模，如腐蚀、疲劳、断裂、磨损或其他压力源。其整体方法是设计和开发可靠的产品，强调故障的预防。当然，这是建立在对失效机制的根本原因了解的基础上的。

《失败物理学的历史

几年前我在工程领域(美国海军)工作时就知道了可靠性性能对于防御应用来说是至关重要的。特别是当你考虑到如果你使用的设备失效就意味着生命的损失。这确实让我们对可靠性这个词有了更深入的了解。这也是为什么国防工程师是第一批拥抱可靠性工程领域的人。

当可靠性工程开始时，它的重点是金属疲劳和断裂。随着策略的改进，可靠性设计(DFR)鼓励向电子可靠性使用的转变预测、模拟和测试工具．这种DfR方法是失效物理(POF)方法的基础，在当今许多行业中都很常见。

地热测试装置

每天的设计挑战都可以归结为可靠性。

正如我前面提到的，这种方法的基础很大程度上是由需求、产品的物理特性以及它们在制造过程中的变化之间的关系的知识所支持的。失效物理学还考虑产品元素和材料对压力源的反应以及在载荷下的相互作用。综上所述，该技术根据使用条件和使用时间(使用时长)来评估负荷或压力源对使用适用性的影响。

失败物理学的未来

POF是一门确定问题根源的科学学科电子、机电或电气设备(部件)故障．这个无价的评估工具已经彻底改变了电子和工程领域作为一个整体。此外，随着POF带来的所有改进，未来可能会取得更重大的成就。

更好的设计和更复杂的PCB设计不再只是趋势。今天的消费者要求他们使用的设备比前一年更快、性能更好、更可靠。这一点在苹果(Apple)和三星(Samsung)等公司身上体现得很明显，它们年复一年地竞相推出更新、更好的智能手机。更快、性能更好、更可靠的电子产品正爆炸式地出现在每个行业，包括国防、消费品、汽车和医疗保健。

这种不断发展的电子产品是对物联网(IoT)设备、电气化和自动运输需求的直接回应。所以，随着所有这些新的和不那么新的技术融合在一起，失败的可能性也达到了一个新的水平。这就是POF的价值所在。

技术的进步推动了对失败物理学的需求

随着技术的不断发展，正在使用的组件现在发现自己处于不熟悉的领域。例如，几年前，计算机处理系统只存在于个人电脑中。然而，在今天的汽车中，这是司空见惯的。事实上，大多数车辆的处理系统都比普通个人电脑复杂。

这让我想到了这一点;他们将处理器等组件安装到具有超出处理器预期的可靠性标准的设备中。技术进步只会增加对POF技术的需求，几乎每个行业都要充分实现。

然而，关于POF的未来，我还有一个例子;自动驾驶车辆(出租车)。一般汽车电子模块的预期和验证时间为10至15年，运行时间约为5,000至9,000小时。不过，即将推出的自动驾驶出租车预计将每天运营22至24小时。经过计算，在短短四年时间里，这相当于32120到35040小时的运行时间。因此，对可靠性的需求是至关重要的，使用POF技术是未来设计的唯一可行方法。