Reliability assessment of electronic assemblies under multiple interacting loading conditions

Tässä väitöstyössä esitellään tulokset useiden eri kokeellisten ja laskennallisten luotettavuuden arviointimenetelmien sovellutuksista elektronisiin kokoonpanoihin. Tulokset osoittavat että perinteiset standardisoidut testimenetelmät eivät useinkaan anna oikeaa kuvaa nykyaikaisten tuotteiden monimutkaisien käyttöympäristöjen aiheuttamista kuormituksista, ja ne voivat johtaa karkeisiin arviointivirheisiin testeissä käytettyjen liiallisten kiihdytystekijöiden vuoksi. Ongelman ratkaisemiseksi tässä työssä esitellään vaihtoehtoinen yhdistelmätestaukseen perustuva luotettavuuden arviointimenetelmä, jossa tuotteiden todelliset käytönaikaiset rasitukset on huomioitu aiempaa todenmukaisemmin. Ehdotetussa menetelmässä kiinnitetään erityistä huomiota vahvempien riippuvuussiteiden luomiseksi materiaaliteknisten luotettavuusanalyysien ja laskennallisten elinikämallinnusten välille. Esitelty luotettavuuden arviointimenetelmä sisältää useampia koetapoja, joiden avulla voidaan karakterisoida ja ennustaa piirilevykokoonpanojen luotettavuutta erilaisissa käyttöympäristöissä. Uuden menetelmän kehityksessä on kiinnitetty erityisesti huomiota piirilevytason juoteliitoksien luotettavuuteen, sillä näiden liitosten käyttäytyminen erilaisten rasitustilojen alaisuudessa on monimutkaista ja ne muodostavat kokoonpanoissa usein luotettavuusriskin. Työssä havainnollistetaan miten useat mikrorakenteelliset mekanismit, kuten erkautumislujittuminen, rakeenkasvu, muodonmuutosnopeuslujittuminen, väsyminen ja uudelleenkiteytyminen, vaikuttavat yhtäaikaisesti juoteliitosten kykyyn kestää rasituksia. Havaintojen pohjalta esitettyjen mikrorakenteellisten mekanismien ja vaikuttavien kuormitustekijöiden välisten vuorovaikutussuhteiden ymmärtäminen mahdollistaa kokonaisvaltaisemman ja tarkemman luotettavuusanalyysin toteuttamisen elektroniikkatuotteille.