物理失效模式(PoF：Physics of Failure)
7.1 简介
对于产品如何失效的分析称为失效模式分析。在第一章中已经对其中一个失效模式做了简单的分析，本章会做近一步的分析。需要了解的是导致的结构疲劳磨损的振动、开关循环或热冲击等测试使用的应力和产品实际使用中存在的承受应力之间具体的联系，实践证明在许多进行HALT和HASS的产品普遍存在这么一种联系。另外在整个失效模式分析领域里也存在着许许多多的其它类型的联系。例如在马里兰州大学的CALCE电子产品封装研究中心就有上百个学生在他们的硕士和博士研究课题对此进行研究。本章只是对这些进行简单的介绍，如果读者有兴趣进行更深入的研究，可以参考本章结尾列出的参考文献。
普遍来说存在两种失效模式，一种是由于瞬时超载，另一种是自然疲劳。例如进行拉伸实验，如果负载迅速增加所导致过应力，即超过材料自身能够恢复的最高强度；如果是相对低的负载，来回作用一定的次数最终也会造成疲劳损伤，即使是相对强度而言很小负载。又比如通过线路的电流，如果电流非常高，线路温度就随即升高，然后像保险丝一样融断；但在低电流下，随着电子转移携带走足够的材质本身最终也会电流汇聚导致线路出现故障，也像保险丝一样，随着线路截面减小和电流密度增加而像保险丝一样。
在进行失效模式分析过程中，人们常常希望通过建立数学模型来描述产品的失效模式，从而可以对各种各样的应力进行分析，这样就能够将产品设计更牢固或用来计算产品寿命。需要提醒的是这类模型不可以用来计算MTBF，因为MTBF要求的是固定的失效率，这个失效率不是由于磨损而是由产品缺陷造成的。尽管如果愿意，对这两者进行研究也是可以的。以作者的观点来看，根据所给的假设所作的工作缺乏建设性。如果工程师已经知道产品的缺陷而想计算对MTBF的影响，除非他知道确切产品具体使用的环境也许可行，但往往这种情况是达不到的。
在PoF中一个最关键问题是运用科学的加速转换公式来合理的描述HALT和HASS的结果与具体产品使用可靠性之间的关系。在本章的其它地方，用“时间压缩因子”来取代“加速转换因子”。在HALT和HASS中，发现产品中存在的薄弱环节然后进行失效模式分析，进而找到改进薄弱环节的方法。如果不想通过HALT和HASS而进行失效模式分析，那就需要对产品各个方面而不仅仅是薄弱环节进行研究，那将会花大量的时间。这就体现了做HALT测试的优势，也就是减少不必要的失效模式分析。如果工程师已经拥有类似产品的经验并且知道如何对产品进行改善，那就可以省略失效模式分析。作者本人听说有人想通过模式分析来虚拟HALT，这一般不会成功，主要原因有三：
1) 由于不了解，设计和制造中的缺陷没法考虑进去
2) 由于要对所有可能的故障模式进行非常仔细的分析，需要大量的时间和投入。
3) 产品是根据它可能设计制造的方式而不是它实际设计制造方式
例如工程师为了对随机振动损伤进行量化，就需要了解所关注点所受的变形和加速应力的历史数据，如果只是拿到应力加载状况而没有更进一步信息，就很难用频率分布图来计算疲劳损伤。必须了解的是通常很难拿到那些历史数据，所以不能用一般的方法进行故障模式分析，除非是先假设加载在产品上的应力，但这样也只能是找到产品的最薄弱环节而并不能获得产品寿命信息。
