IEC 61709:2017
(Main)Electric components - Reliability - Reference conditions for failure rates and stress models for conversion
Electric components - Reliability - Reference conditions for failure rates and stress models for conversion
IEC 61709:2017 gives guidance on the use of failure rate data for reliability prediction of electric components used in equipment. The method presented in this document uses the concept of reference conditions which are the typical values of stresses that are observed by components in the majority of applications. Reference conditions are useful since they provide a known standard basis from which failure rates can be modified to account for differences in environment from the environments taken as reference conditions. Each user can use the reference conditions defined in this document or use their own. When failure rates stated at reference conditions are used it allows realistic reliability predictions to be made in the early design phase. The stress models described herein are generic and can be used as a basis for conversion of failure rate data given at these reference conditions to actual operating conditions when needed and this simplifies the prediction approach. Conversion of failure rate data is only possible within the specified functional limits of the components. This document also gives guidance on how a database of component failure data can be constructed to provide failure rates that can be used with the included stress models. Reference conditions for failure rate data are specified, so that data from different sources can be compared on a uniform basis. If failure rate data are given in accordance with this document then additional information on the specified conditions can be dispensed with. This document does not provide base failure rates for components – rather it provides models that allow failure rates obtained by other means to be converted from one operating condition to another operating condition. The prediction methodology described in this document assumes that the parts are being used within its useful life. The methods in this document have a general application but are specifically applied to a selection of component types as defined in Clauses 6 to 20 and I.2. This third edition cancels and replaces the second edition, published in 2011. This edition constitutes a technical revision. This third edition is a merger of IEC 61709:2011 and IEC TR 62380:2004.
This edition includes the following significant technical changes with respect to the previous edition: addition of 4.5 Components choice, 4.6 Reliability growth during the deployment phase of new equipment, 4.7 How to use this document, and of Clause 19 Printed circuit boards (PCB) and Clause 20 Hybrid circuits with respect to IEC TR 62380; addition of failure modes of components in Annex A; modification of Annex B, Thermal model for semiconductors, adopted and revised from IEC TR 62380; modification of Annex D, Considerations on mission profile; modification of Annex E, Useful life models, adopted and revised from IEC TR 62380; revision of Annex F (former B.2.6.4), Physics of failure; addition of Annex G (former Annex C), Considerations for the design of a data base on failure rates, complemented with parts of IEC 60319; addition of Annex H, Potential sources of failure rate data and methods of selection; addition of Annex J, Presentation of component reliability data, based on IEC 60319.
The contents of the corrigendum of October 2019 have been included in this copy.
Keywords: failure rate data, reliability prediction of electric components
Composants électriques - Fiabilité - Conditions de référence pour les taux de défaillance et modèles de contraintes pour la conversion
IEC 61709:2017 donne des recommandations concernant l'utilisation des données de taux de défaillance pour les prévisions de fiabilité de composants électriques utilisés dans les équipements. La méthode exposée dans le présent document utilise le concept des conditions de référence, qui sont les valeurs typiques des contraintes observées sur les composants dans la plupart des applications. Les conditions de référence sont utiles dans la mesure où elles fournissent une base normalisée connue à partir de laquelle les taux de défaillance peuvent être modifiés afin de prendre en compte les différences observées dans l'environnement en fonction des environnements pris comme conditions de référence. Chaque utilisateur peut appliquer les conditions de référence définies dans le présent document ou bien appliquer ses propres conditions de référence. Lorsque les taux de défaillance indiqués dans les conditions de référence sont utilisés, cela permet de réaliser des prévisions de fiabilité réalistes dès la première phase de conception. Les modèles de contraintes décrits dans le présent document sont génériques et peuvent être utilisés comme base de conversion des données de taux de défaillance dans ces conditions de référence, dans des conditions de fonctionnement réelles si nécessaire, ce qui simplifie l'approche prévisionnelle. La conversion des données de taux de défaillance n'est possible que dans les limites de fonctionnement spécifiées pour les composants. Le présent document donne également des recommandations concernant les méthodes pour constituer une base de données de taux de défaillance des composants afin que les taux fournis puissent être employés avec les modèles de contraintes fournis. Les conditions de référence pour les données de taux de défaillance sont définies, de façon à permettre de comparer, dans des conditions uniformes, des données d'origines différentes. Si les données de taux de défaillance sont fournies conformément au présent document, il est possible de se dispenser d'information supplémentaire sur les conditions définies Le présent document ne fournit pas des taux de défaillance de base pour les composants; elle fournit en revanche des modèles qui permettent de convertir les taux de défaillance obtenus par d'autres moyens d’une condition de fonctionnement à l’autre. La méthodologie de prévision décrite dans le présent document pose comme hypothèse l'utilisation des éléments au cours de leur durée de vie. Les méthodes décrites dans le présent document ont une application générale, mais s’appliquent spécifiquement à une sélection de types de composants définis de l’Article 6 à l’Article 20 et en I.2. Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition, parue en 2011. Cette édition constitue une révision technique. Cette troisième édition constitue une fusion entre l’IEC 61709:2011 et l’IEC TR 62380:2004.
Cette édition inclut les modifications techniques majeures suivantes par rapport à l’édition précédente: ajout de 4.5 Choix des composants, 4.6 Croissance de la fiabilité pendant la phase de déploiement du nouvel équipement, 4.7 Méthode d’utilisation du présent document et de l'Article 19 Circuits imprimés (PCB) et de l' Article 20 Circuits hybrides par rapport à l'IEC TR 62380; ajout des modes de défaillance des composants à l’Annexe A; modification de l'Annexe B, Modèle thermique pour semiconducteurs, adoptée de l’IEC TR 62380 et révisée; modification de l'Annexe D, Considérations sur le profil de mission; modification de l'Annexe E, Modèles de durée de vie, adoptée de l’IEC TR 62380 et révisée; révision de l'Annexe F (ancien Paragraphe B.2.6.4), Physique de défaillance; ajout de l'Annexe G (ancienne Annexe C), Considérations sur la conception d’une base de données de taux de défaillance, complétée par des parties de l’IEC 60319; Ajout de l'Annexe H, Sources potentielles de données de taux de défaillance et méthodes de sélection; Ajout de l'Annexe J, Présentation des données de fiabilité des c
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Electric components – Reliability – Reference conditions for failure rates and
stress models for conversion
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Electric components – Reliability – Reference conditions for failure rates and
stress models for conversion
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ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
ICS 31.020 ISBN 978-2-8322-3989-6
– 2 – IEC 61709:2017 RLV © IEC 2017
CONTENTS
FOREWORD . 9
INTRODUCTION . 11
1 Scope . 12
2 Normative references . 12
3 Terms, definitions and symbols . 13
3.1 Terms and definitions. 13
3.2 Symbols . 16
4 Context and conditions . 18
4.1 Failure modes and mechanisms . 18
4.2 Thermal modelling . 19
4.3 Operating Mission profile considerations . 19
4.3.1 General . 19
4.3.2 Operating and non-operating conditions . 19
4.3.3 Dormancy . 20
4.3.4 Storage conditions . 20
4.4 Environmental conditions . 20
4.5 Components choice . 22
4.6 Reliability growth during the deployment phase of new equipment . 23
4.7 How to use this document . 24
5 Generic reference conditions and stress models . 25
5.1 Recommended generic reference conditions . 25
5.2 Generic stress models . 26
5.2.1 General . 26
5.2.2 Stress factor for voltage dependence, π . 27
U
5.2.3 Stress factor for current dependence, π . 27
I
5.2.4 Stress factor for temperature dependence, π . 27
T
5.2.5 Environmental application factor, π . 29
E
5.2.6 Dependence on switching rate, π . 30
S
5.2.7 Dependence on electrical stress, . 30
π
ES
5.2.8 Other factors of influence . 30
6 Integrated semiconductor circuits . 30
6.1 Specific reference conditions . 30
6.2 Specific stress factors models . 33
6.2.1 Models General . 33
6.2.2 Voltage dependence, factor π . 33
U
6.2.3 Temperature dependence, factor π . 33
T
7 Discrete semiconductors . 36
7.1 Specific reference conditions . 36
7.2 Specific stress factors models . 37
7.2.1 General . 37
7.2.2 Voltage dependence for transistors, factor π . 38
U
7.2.3 Temperature dependence, factor π . 38
T
8 Optoelectronic components . 40
8.1 Specific reference conditions . 40
8.2 Specific stress factors models . 42
8.2.1 General . 42
8.2.2 Voltage dependence, factor π . 42
U
8.2.3 Current dependence, factor π . 42
I
8.2.4 Temperature dependence, factor . 43
π
T
9 Capacitors . 45
9.1 Specific reference conditions . 45
9.2 Specific stress factors models . 45
9.2.1 Models General . 45
9.2.2 Voltage dependence, factor π . 45
U
9.2.3 Temperature dependence, factor π . 47
T
10 Resistors and resistor networks . 48
10.1 Specific reference conditions . 48
10.2 Specific stress factors models . 49
10.2.1 Models General . 49
10.2.2 Temperature dependence, factor π . 49
T
11 Inductors, transformers and coils . 50
11.1 Reference conditions . 50
11.2 Specific stress factors models . 50
11.2.1 Models General . 50
11.2.2 Temperature dependence, factor π . 50
T
12 Microwave devices . 51
12.1 Specific reference conditions . 51
12.2 Specific stress factors models . 52
13 Other passive components . 52
13.1 Specific reference conditions . 52
13.2 Specific stress factors models . 52
14 Electrical connections . 52
14.1 Specific reference conditions . 52
14.2 Specific stress factors models . 53
15 Connectors and sockets . 53
15.1 Reference conditions . 53
15.2 Specific stress factors models . 53
16 Relays . 53
16.1 Reference conditions . 53
16.2 Specific stress factors models . 54
16.2.1 Models General . 54
16.2.2 Dependence on switching rate, factor π . 54
S
16.2.3 Dependence on electrical stress, factor π . 55
ES
16.2.4 Temperature dependence, factor π . 56
T
17 Switches and push-buttons . 56
17.1 Specific reference conditions . 56
17.2 Specific stress factors models . 57
17.2.1 Models General . 57
– 4 – IEC 61709:2017 RLV © IEC 2017
Dependence on electrical stress, factor . 57
17.2.2 π
ES
18 Signal and pilot lamps . 58
18.1 Specific reference conditions . 58
18.2 Specific stress factors models . 58
18.2.1 Models General .
...
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Edition 3.0 2017-02
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Electric components – Reliability – Reference conditions for failure rates and
stress models for conversion
Composants électriques – Fiabilité – Conditions de référence pour les taux de
défaillance et modèles de contraintes pour la conversion
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ELECTROTECHNIQUE
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CONTENTS
FOREWORD . 9
INTRODUCTION . 11
1 Scope . 12
2 Normative references . 12
3 Terms, definitions and symbols . 12
3.1 Terms and definitions. 12
3.2 Symbols . 16
4 Context and conditions . 17
4.1 Failure modes and mechanisms . 17
4.2 Thermal modelling . 18
4.3 Mission profile consideration . 18
4.3.1 General . 18
4.3.2 Operating and non-operating conditions . 18
4.3.3 Dormancy . 19
4.3.4 Storage . 19
4.4 Environmental conditions . 19
4.5 Components choice . 21
4.6 Reliability growth during the deployment phase of new equipment . 22
4.7 How to use this document . 23
5 Generic reference conditions and stress models . 24
5.1 Recommended generic reference conditions . 24
5.2 Generic stress models . 25
5.2.1 General . 25
5.2.2 Stress factor for voltage dependence, π . 26
U
5.2.3 Stress factor for current dependence, π . 26
I
5.2.4 Stress factor for temperature dependence, π . 26
T
5.2.5 Environmental application factor, π . 28
E
5.2.6 Dependence on switching rate, π . 28
S
5.2.7 Dependence on electrical stress, . 29
π
ES
5.2.8 Other factors of influence . 29
6 Integrated semiconductor circuits . 29
6.1 Specific reference conditions . 29
6.2 Specific stress models . 31
6.2.1 General . 31
6.2.2 Voltage dependence, factor . 32
π
U
6.2.3 Temperature dependence, factor . 32
π
T
7 Discrete semiconductors . 35
7.1 Specific reference conditions . 35
7.2 Specific stress models . 36
7.2.1 General . 36
7.2.2 Voltage dependence for transistors, factor π . 37
U
7.2.3 Temperature dependence, factor π . 37
T
8 Optoelectronic components . 39
8.1 Specific reference conditions . 39
8.2 Specific stress models . 41
8.2.1 General . 41
8.2.2 Voltage dependence, factor π . 41
U
8.2.3 Current dependence, factor π . 41
I
8.2.4 Temperature dependence, factor π . 42
T
9 Capacitors . 44
9.1 Specific reference conditions . 44
9.2 Specific stress model . 44
9.2.1 General . 44
9.2.2 Voltage dependence, factor π . 44
U
9.2.3 Temperature dependence, factor π . 46
T
10 Resistors and resistor networks . 47
10.1 Specific reference conditions . 47
10.2 Specific stress models . 48
10.2.1 General . 48
10.2.2 Temperature dependence, factor π . 48
T
11 Inductors, transformers and coils . 49
11.1 Reference conditions . 49
11.2 Specific stress model . 49
11.2.1 General . 49
11.2.2 Temperature dependence, factor π . 49
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12 Microwave devices . 50
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12.2 Specific stress models .
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