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第1章 故障预测与健康管理技术概述 1

1.1故障诊断、预测与健康管理技术的发展历史和演变 1

1.2 PHM技术方法论 3

1.2.1 PHM技术 3

1.2.2故障预测的研究方法 5

1.3 PHM技术国外发展现状 7

1.4 PHM技术国内发展现状 8

1.5 PHM技术的应用领域 10

1.6 PHM技术标准 11

参考文献 13

第2章 面向应用的PHM技术架构 18

2.1 PHM技术架构 18

2.1.1 PHM实施的主要技术途径 18

2.1.2 PHM总体技术架构及其应用指南 19

2.2电子产品敏感参数的选择 22

2.2.1敏感参数的选择方法 22

2.2.2电子产品常用敏感参数 24

2.3敏感参数的获取与传感器 24

2.3.1敏感参数的获取方法 24

2.3.2商业化传感器的选择 25

2.3.3 BIT的原理与实现 27

2.3.4专用传感器的原理与实现 28

2.4 PHM技术的实施方法 29

2.4.1故障监控与预警方法 29

2.4.2基于失效物理模型的方法 30

2.4.3基于数据驱动的方法 32

2.4.4基于融合的方法 33

2.5健康监测的信息融合、推理与决策 35

2.5.1信息融合 35

2.52推理 37

2.5.3维修/维护决策 38

参考文献 38

第3章 集成电路可靠性机理分析及PHM技术实现 40

3.1集成电路可靠性保障方法及PHM技术 40

3.1.1集成电路可靠性 40

3.1.2集成电路的可靠性保证 41

3.1.3保障集成电路可靠性的PHM技术概念 42

3.1.4保障集成电路可靠性的PHM技术路线 44

3.2集成电路的失效模式及失效机理 45

3.2.1集成电路的主要失效模式 46

3.2.2集成电路的主要失效机理 48

3.3集成电路关键失效机理的PHM技术方案 57

3.3.1 HCI失效的PHM方案 57

3.3.2 TDDB失效的PHM方案 58

3.3.3 NBTI失效的PHM方案 59

3.3.4辐照导致阈值电压漂移失效的PHM方案 60

3.3.5 ESD失效的PHM方案 60

3.3.6 EM失效的PHM方案 61

3.4集成电路EM失效的PHM技术案例 62

3.4.1基于两级运放过零比较器的集成电路EM失效预警电路设计 62

3.4.2基于全差分过零比较器的集成电路EM失效预警电路设计 65

3.4.3集成电路EM失效预警电路流片、封装、测试方案与平台搭建 68

3.4.4集成电路EM失效预警电路测试及结果分析 70

参考文献 72

第4章 模块组件PHM技术实现及其案例 76

4.1模块组件关键失效模式和失效机理 76

4.1.1电阻器的主要失效模式、失效机理及预防措施 76

4.1.2电容器的主要失效模式、失效机理及预防措施 77

4.1.3分立器件的主要失效模式及失效机理 79

4.1.4互连焊点主要失效模式及失效机理 82

4.2模块组件的PHM技术 84

4.2.1模块组件的可靠性 84

4.2.2模块组件PHM技术概念 84

4.2.3模块组件PHM技术路线 85

4.3模块组件PHM技术案例研究 86

4.3.1基于滤波电容的开关电源PHM技术案例研究 86

4.3.2基于光耦合器的开关电源PHM技术案例研究 95

4.3.3基于镜像的焊点PHM技术案例研究 105

4.3.4基于FPGA的焊点PHM技术案例研究 113

4.3.5高频应用下焊点PHM技术案例研究 118

4.3.6 GPS接收器模块PHM技术案例 122

参考文献 125

第5章 数据挖掘技术在PHM的应用 128

5.1特征提取技术 128

5.1.1主成分分析 128

5.1.2互信息 130

5.2状态评估技术 131

5.2.1马氏距离 131

5.2.2秩和检验 133

5.2.3神经网络 133

5.3性能预测技术 135

5.3.1卡尔曼滤波 135

5.3.2灰色模型 136

5.3.3自回归模型 138

5.3.4自回归滑动平均模型 139

5.3.5神经网络 142

5.4故障诊断技术 143

5.4.1朴素贝叶斯 143

5.4.2自组织映射 145

5.5数据挖掘算法在PHM技术中的应用——光电耦合器件案例 146

参考文献 148

第6章 PHM技术软件平台的开发和应用 149

6.1 PHM技术软件平台的需求概述 149

6.2基于失效物理的PHM系统开发及应用 151

6.2.1软件体系结构 151

6.2.2寿命预计分析模式 153

6.2.3寿命预计分布模式 154

6.2.4属性值误差模拟 157

6.2.5寿命预计分析 158

6.2.6软件应用示例 166

6.3基于数据挖掘的PHM工具箱的开发及应用 174

6.3.1特征提取算法 174

6.3.2健康评估算法 176

6.3.3状态预测算法 178

6.3.4故障诊断算法 182

参考文献 186

第7章 PHM技术发展与挑战 188

7.1 PHM技术发展面临的健康管理技术难题 188

7.2电子产品PHM技术应用的几个具体问题 190

参考文献 190

附录A 术语表 192

附录B 图索引 194

附录C 表索引 198

附录D 案例索引 199