专利汇可以提供一种DC-DC电源模块的技术成熟度评价方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种DC‑DC电源模 块 的技术成熟度评价方法,步骤如下:一:构建DC‑DC电源模块的技术成熟度评价体系 框架 ;二:建立DC‑DC电源模块的技术成熟度评价模型;三:计算DC‑DC电源模块的技术成熟度:得到技术维度、材料维度、设计维度和制造维度的技术要素的成熟度量值,从而计算得到DC‑DC电源模块的技术成熟度,进而对其技术成熟度的结果进行分析和评价;本 发明 为决策者提供定量的数据支持,评价参数全面,可信度高。运用KPA的评定方法,简洁明了、操作简单,能对DC‑DC电源模块的技术成熟度进行计算和评价,具有推广应用价值。,下面是一种DC-DC电源模块的技术成熟度评价方法专利的具体信息内容。
1.一种DC-DC电源模块的技术成熟度评价方法,其特征在于:该方法的具体步骤如下:
步骤一:第一层为系统层,即DC-DC电源模块的技术成熟度,其技术成熟度评价是一项结构复杂的系统工程;
第二层为评价维度层,包括技术维度A、材料维度B、设计维度C、制造维度D和认证与检测维度E,评价维度层从属于系统层,其中,A、B、C、D分别代表技术、材料、设计和制造四个维度;
第三层为技术要素层,包括芯片组装技术T1、互连技术T2、基板部分T3、互连材料T4、封装材料T5、元器件选型T6、可靠性设计T7、工艺流程设计T8、工艺参数T9、生产能力T10、认证与检测TE,从11个技术要素着手对其技术成熟度进行综合评价,技术要素层从属于评价维度层其中,Ti表示技术要素层的技术成熟度,i=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,E;
第四层为评价要素层,包括2D-MCMT11、3D-MCMT12、SIP系统级封装技术T13、低温共烧陶瓷技术T14、有铅回流焊技术T21、无铅回流焊技术T22、共晶焊接技术T23、厚膜浆料T31、基片材料T32、引线材料T41、导电胶T42、粘接材料T43、底座材料与镀层T51、盖板材料与镀层T52、引线材料与镀层T53、绝缘子T54、集成电路芯片T61、半导体分立器件T62、无源器件T63、降额设计T71、热设计T72、限用工艺T81、多层布线工艺T91、引线键合工艺T92、制造成熟度T10,1、合格产品目录(即QPL)TE1、合格制造商目录即QML、TE2和破坏性物理分析即DPA、TE3,其中Tij表示从属技术要素的评价要素的技术成熟度,j=1,2,3,4;i=1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,E;
T、Ti、Tij的取值范围均为[0,1],DC-DC电源模块的技术成熟度的评价通过评价要素的量值开展;T∈[0,0.5),表示应用该器件风险很大,不能选用;T∈[0.5,0.7),表示应用该器件风险较大,慎重选用;T∈[0.7,0.9),表示应用该器件风险较小,能选用;T∈[0.9,1],表示应用该器件风险很小,推荐选用;
步骤二:建立DC-DC电源模块的技术成熟度评价模型:以技术成熟度评价体系框架为基础,用AHP得到DC-DC电源模块各维度的技术成熟度;用KPA结合成熟度模型、 产品化和鉴定检验等之间的关联,对认证与检测维度,制定相对应的关键过程域,以AHP所得结果为主,结合KPA中设定的上限或下限对技术成熟度进行最终的判定;
其中,用AHP得到DC-DC电源模块各维度的技术成熟度的具体步骤如下:
(1)把DC-DC电源模块的技术成熟度评价分层:分为目标层、准则层和决策层,目标层为DC-DC电源模块的技术成熟度,准则层包括技术维度、材料维度、设计维度、制造维度共四个要素,决策层为需要进行评价的某一款DC-DC电源模块;
(2)比较尺度:对准则层中的四个维度对目标层的影响程度进行两两比较,A、B、C、D分别对应技术、材料、设计和制造四个维度;比较结果分九个等级,其中五个明确的表述等级:
A与B相比影响相同;A与B相比影响稍强;A与B相比影响强;A与B相比影响明显强;A与B相比影响极端强;另外四个等级为介于上述两个相邻等级之间;比较结果填写在如表1所示的关系表中;
表1 准则层中四个维度的关系表
准则 技术维度A 材料维度B 设计维度C 制造维度D
技术维度A -
材料维度B - -
设计维度C - - -
制造维度D - - - -
(3)构建比较矩阵:以aij表示第i个要素与第j个要素相比影响的强弱程度,将各维度之间影响比较结果按表2中的对应关系量化,并由此构建成对比较矩阵A=(aij)4×4;其中,i=
1,2,3,4;j=1,2,3,4;i=j时,aij=1;aij×aji=1;
表2 描述语句与量化原则
(4)计算各维度权重向量,即 设 为技术、材料、设计、
制造四个维度的权重向量,本发明采用算数平均法,权重向量的计算如公式(1)所示;
式(1)中:aij表示第i个要素与第j个要素相比影响的强弱程度;i=1,2,3,4;j=1,2,3,
4;k=1,2,3,4;
(5)一致性检验:以上述权重向量 作为特征向量求出与之相对应的成
对比较矩阵A的特征值λ,定义一致性指标 其中n为A的对角线元素之和;定义随
机一致性指标RI,其中,RI的取值如表3所示,N表示矩阵A的阶数;当一致性比率
时,认定A的不一致程度符合要求,A的归一化特征向量 即为
技术成熟度综合评价所需的四个维度的权重向量 当一致性比率
时,则需要重新进行尺度比较,对成对比较矩阵A进行调整;
表3 随机一致性指标RI的取值
N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
RI 0 0 0.58 0.90 1.12 1.24 1.32 1.41 1.45 1.49 1.51
其中,应用KPA中设定的上限或下限对技术成熟度进行最终的判定的具体步骤为:
(1)应用KPA的理论对最终结果进行上下限的限定:应用KAP对认证与检测维度下属三个评价要素——QPL、QML和DPA进行量化,量化原则如表4所示;
表4 评价要素量化原则及其关键过程域量化原则
TE的评价要素 量化原则
是否为QPL产品 是:TE1=1;否:TE1=0
是否为QML生产线生产的产品 是:TE2=1;否:TE2=0
是否做过完整的DPA 是:TE3=1;否:TE3=0
(2)计算认证与检测的技术成熟度TE:其技术成熟度如公式(2)所示,
TE=max(TE1,TE2,TE3) (2)
式(2)中:TE1,TE2,TE3分别为QPL、QML和DPA的技术成熟度;
QPL、QML和DPA是元器件选型的重要依据,满足三项中的任何一项,该电路的技术成熟度不应低于0.8;不满足这三项要求,该电路的技术成熟度不应高于0.8;运用KAP,将该项准则对DC-DC电源模块的技术成熟度进行上下限的限制,具体量化原则如表5所示;
表5 关键过程域所对应的上下限及其量化关系
步骤三:计算DC-DC电源模块的技术成熟度:得到技术维度、材料维度、设计维度和制造维度的技术要素的成熟度量值,从而计算得到DC-DC的技术成熟度,进而对DC-DC电源模块的技术成熟度的结果进行分析和评价;
计算各维度的成熟度量值的具体步骤如下:
(1)基于文献统计的技术成熟度评价模型,对各技术维度的要素进行技术成熟度评价,得到各技术的文献累计量以后,应用logistic函数 对各个子技术的文献统计
数量进行最小二乘法拟合,拟合的结果中最小值为各技术维度的成熟度 量值,即:
T1=min(T1j),T2=min(T2j) (3)
式(3)中:T1和T2分别表示芯片组装技术和互连技术的成熟度量值,Tij表示从属技术维度的评价要素的技术成熟度,i=1,2;j=1,2,3,4;
(2)基于模糊层次综合优选模型,对材料维度的基板部分、互连材料和封装材料,设计维度的元器件选型、可靠性设计和工艺流程设计进行语言描述,将描述语句进行量化得到对应的成熟度量值,即:
T3=min(T3j),T4=min(T4j),T5=min(T5j) (4)
式(4)中:T3、T4和T5分别表示基板部分、互连材料和封装材料的成熟度量值,Tij表示从属材料维度的评价要素的技术成熟度,i=3,4,5;j=1,2,3,4;
式(5)中:T6表示元器件选型的技术成熟度;n表示电子元器件的个数;ti表示单个元器件的技术成熟度;
T7=min(T71,T72) (6)
式(6)中:T7表示可靠性设计的技术成熟度;T71表示降额设计的技术成熟度;T72表示热设计的技术成熟度;
式(7)中:T8表示工艺流程设计的技术成熟度;m表示限用工艺和不合理工艺顺序的数量;
(3)计算制造维度的综合工艺参数和生产能力的技术成熟度量值,即:
综合工艺参数成熟度量值T9的计算方法为:
T9=min(T91,T92) (8)
式(8)中:T91表示多层布线工艺的成熟度量值;T92表示引线键合工艺的成熟度量值;
生产能力成熟度量值的计算方法为:针对DC-DC电源模块的选用,考虑生产厂家 的生产能力,并根据其生产能力相对应的制造成熟度等级即MRL进行量化,即生产能力成熟度量值T10和制造成熟度T10,1相等,T10,1量化值如表6所示;
表6 制造成熟度量值表
其中,计算DC-DC电源模块的技术成熟度并对其结果进行分析和评价的具体步骤为:
(1)应用AHP计算DC-DC电源模块的技术成熟度量值:由步骤二把维度层的权重指标传递到技术要素层,设第i个技术要素的权重指标为ωi ,则有
由步骤三得到各技术要素的技术成熟
度Ti=min(Tij)及对应的权重向量 计算能得DC-DC电源模块的技术成熟
度量值T0,即:
式(9)中:ωi表示第i个技术要素的权重指标;Ti表示各技术要素的技术成熟度;i=1,
2,…,10;
(2)应用KAP确定DC-DC电源模块的技术成熟度量值:由步骤二认证与检测的技术成熟度TE=max(TEi)对所得的T0进行上下限的界定,根据步骤一中所述的评价内容对DC-DC电源模块的技术成熟度进行分析评价;
通过以上所述步骤,能分析得到一款DC-DC电源模块的技术成熟度评价体系框架,得到其与技术成熟度相关的关键技术参数,运用AHP和KPA相结合的方法,构建DC-DC电源模块的技术成熟度评价模型,将半定性、半定量的问题转化为定量计算,准确得到DC-DC电源模块的技术成熟度量值,通过所得到的结果对DC-DC技术成熟度进行评价,即各项技术是否已成熟,各项材料的使用是否得到应用验证,工艺能力是否得到验证,元器件选型是否合理,设计是否符合规范,是否使用限用工艺和禁用工艺,是否具有较高的可靠性,是否存在应用风险,解决了用户对元器件存在的“不敢选”、“选不好”、“用不对”、“不好用”问题,为用户选用提供了有效且可靠的依据。
2.根据权利要求1所述的一种DC-DC电源模块的技术成熟度评价方法,其特征在于:
在步骤三式(4)中所述“Tij表示从属材料维度的评价要素的技术成熟度”的计算方法是:
基板部分、互连材料和封装材料的描述语句如表7所示:
表7 材料技术成熟度模型描述语句
材料描述语句量化方法为:描述语句为“广泛应用”:Ai=1;描述语句为“偶有应用”:Ai=0.67;描述语句为“少有应用”:Ai=0.33;描述语句为“未曾应用”:Ai=0.1;描述语句为“是”:A5=1,A6=1,A7=1;描述语句为“否”:A5=0,A6=0,A7=0;另外,若A7=0,则该要素的技术成熟度T5j=0,因此,
对于D级电路,该材料的技术成熟度为:
Tij=max(A1,A2,A3,A4,0.7A5)-0.3A6 (10)
对于G级电路,该材料的技术成熟度为:
Tij=max(A1,A2,A3,0.6A4,0.7A5)-0.3A6 (11)
对于H级电路,该材料的技术成熟度为:
Tij=max(A1,A2,0.6A3,0.5A4,0.7A5)-0.3A6 (12)
对于K级电路,该材料的技术成熟度为:
Tij=max(A1,0.6A2,0.5A3,0.4A4,0.7A5)-0.3A6 (13)
式(10)~(13)中:Tij表示基板部分、互连材料和封装材料的技术成熟度,i=3,4,5;j=
1,2,3,4。
3.根据权利要求1所述的一种DC-DC电源模块的技术成熟度评价方法,其特征在于:
在步骤三式(5)中所述“ti表示单个元器件的技术成熟度”的计算方法是:
以问题答案的百分比来表征元器件选型成熟度的等级,在一个DC-DC电源模块中往往会包含数十个电子元器件,把每一个电子元器件的技术成熟度ti看作一个问题,则单个元器件的技术成熟度为:
ti=a4×[max(a1,0.7a2,0.5a3)] (14)
式(14)中a1、a2、a3、a4分别表示“是否军用元器件”、“是否经过二筛且DPA合格的军温级元器件”、“是否工业级元器件或更高等级的元器件”和“是否为禁用元器件”表达的量值,其中,a1、a2、a3、a4的量化原则如表8所示;ti表示单个元器件的技术成熟度;
表8 元器件选型的量化原则
评价要素 量化原则
是否军用元器件a1 是,a1=1;否,a1=0
是否经过二筛且DPA合格的军温级元器件a2 是,a2=1;否,a2=0
是否工业级元器件或更高等级的元器件a3 是,a3=1;否,a3=0
是否为禁用元器件a4 是,a4=1;否,a4=0
。
4.根据权利要求1所述的一种DC-DC电源模块的技术成熟度评价方法,其特征在于:
在步骤三式(6)中所述“T71表示降额设计的技术成熟度”、“T72表示热设计的技术成熟度”的计算方法是:
可靠性设计的描述语句如表9所示:
表9 可靠性设计综合评价所需数据
设计描述语句量化方法为:对“Ⅰ级降额”、“Ⅱ级降额”、“Ⅲ级降额”和“没有降额”四种情况进行赋值,分别为1,0.9,0.7,0.1,因此,
集成电路芯片降额设计的技术成熟度为
式(15)中:XA为集成电路芯片降额设计的技术成熟度;A1、A2、A3分别为集成电路芯片中Ⅰ级降额、Ⅱ级降额和Ⅲ级降额的数量,nA为集成电路芯片总数量;
集成电路芯片热设计的技术成熟度为:
式(16)中:YA为集成电路芯片热设计的技术成熟度;A4为集成电路芯片中确定其工作温度在额定温度以下的芯片数量;nA为集成电路芯片总数量;
半导体分立器件降额设计的技术成熟度为:
式(17)中:XB为半导体分立器件降额设计的技术成熟度;B1、B2、B3分别为半导体分立器件中Ⅰ级降额、Ⅱ级降额和Ⅲ级降额的数量;nB为半导体分立器件总数量;
半导体分立器件热设计的技术成熟度为:
式(18)中:YB为半导体分立器件热设计的技术成熟度;B4为半导体分立器件中确定其工作温度在额定温度以下的芯片数量;nB为半导体分立器件总数量;
无源元件降额设计的技术成熟度为
式(19)中:XC为无源元件降额设计的技术成熟度;C1、C2、C3分别为无源元件 中Ⅰ级降额、Ⅱ级降额和Ⅲ级降额的数量;nC为无源元件总数量;
无源元件热设计的技术成熟度为:
式(20)中:YC为无源元件热设计的技术成熟度;C4为无源元件中确定其工作温度在额定温度以下的元件数量;nC为无源元件总数量;
因此,降额设计的技术成熟度为:
T71=0.5XA+0.4XB+0.1XC (21)
式(21)中:T71为降额设计的技术成熟度;XA、XB、XC分别表示集成电路芯片降额设计、半导体分立器件降额设计和无源元件降额设计的技术成熟度;
热设计的技术成熟度为:
T72=0.5YA+0.3YB+0.2YC (22)
式(22)中:T72为热设计的技术成熟度;XA、XB、XC分别表示集成电路芯片热设计、半导体分立器件热设计和无源元件热设计的技术成熟度。
5.根据权利要求1所述的一种DC-DC电源模块的技术成熟度评价方法,其特征在于:
在步骤三式(7)所述的“限用工艺”、“不合理工艺顺序”,通过统计为:
常见的限用工艺有:①元件叠装即一个器件装在另一个上;②用导电环氧进行电连接;
③铝金属区上涂充银环氧;④用导电环氧作为导体,尤其是不能用导电环氧代替线焊;⑤用导电环氧做线圈的电连接,线圈应该用微缝熔焊焊到基片上,再用环氧增加机械强度;⑥在混合电路中使用有助焊剂的焊锡,建议使用真空焊接系统,以避免使用助焊剂;⑦含有金-铝键合点;⑧在气密封装中使用有机灌封或涂覆材料;⑨在密封混合电路封装中使用带壳器件;⑩引线中心距不标准的混合电路封装; 从一个元件到另一个元件直接线焊; 高元件间线焊; 直接对高的元件,器件及封装壁线焊;
直接关系到DC-DC的应用风险的不合理工艺顺序现已明确且危害较大的有:①铝线键合经历回流焊;②元器件经历超声波清洗。
6.根据权利要求1所述的一种DC-DC电源模块的技术成熟度评价方法,其特征在于:
在步骤三式(8)中所述的“T91表示多层布线工艺的成熟度量值”的计算方法是:
多层布线工艺分为厚膜多层布线工艺、LTCC基板多层布线工艺和AlN基板多层布线工艺共三种,各类工艺的技术成熟度为:
厚膜多层布线工艺的计算方法如表10所示,该工艺技术成熟度为:
式(23)中:T91表示厚膜混合集成电路的多层布线工艺技术成熟度;X1、X2、X3为风险因子,表征该项参数不超出生产厂家工艺水平的程度;
表10 厚膜多层布线工艺技术成熟度计算方法
LTCC基板多层布线工艺的计算方法如表11所示,该工艺技术成熟度为:
式(24)中:T91表示LTCC基板的多层布线工艺的技术成熟度;X1、X2、X3为风险因子,表征该项参数不超出生产厂家工艺水平的程度;
表11 LTCC基板多层布线工艺技术成熟度计算方法
AlN基板多层布线工艺的计算方法如表12所示,该工艺技术成熟度为:
式(25)中:T91表示AlN基板多层布线工艺的技术成熟度;X1、X2为风险因子,表征该项参数不超出生产厂家工艺水平的程度;
表12 AlN基板多层布线工艺技术成熟度计算方法
7.根据权利要求1所述的一种DC-DC电源模块的技术成熟度评价方法,其特征在于:
在步骤三式(8)中所述的“T92为引线键合工艺的成熟度量值”的计算方法是:
引线键合工艺中与技术成熟度相关的参数有,引线材料、焊盘间距、引线直径、Au-Al键合点和回流焊的影响,引线键合的计算方法如表13所示,其技术成熟度为:
式(26)中:T92表示引线键合工艺的技术成熟度;X1、X2、X3为风险因子,表征 该项参数不超出生产厂家工艺水平的程度;
表13 引线键合技术成熟度计算方法
(一)技术领域:
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