CN106022616A - 一种dc-dc电源模块的技术成熟度评价方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

一种DC-DC电源模块的技术成熟度评价方法

(一)技术领域：

本发明涉及一种电子元器件的技术成熟度评价方法，尤其涉及一种DC-DC电源模块的技术成熟度评价方法。它是一种结合层次分析法(即AHP)和关键过程域法(即KPA)，构建技术成熟度评价模型，计算直流转直流(即DC-DC)电源模块的技术是成熟度，从而对其成熟度进行评价的方法，属于电子元器件技术成熟度评价领域。

(二)背景技术

近年来，随着各国军事科技与武器装备等的迅猛发展，不仅对电子元器件的需求越来越大，对其可靠性要求还越来越高。但在国内外，研究系统、设备等的技术成熟度较多，对电子元器件的技术成熟度研究较少。对于电子元器件是否可用且可靠，往往是针对具体情况具体分析。比如针对机载环境，对元器件进行温度冲击、振动、温度循环等验证性试验，但装机后，元器件对整个系统的影响并没有很清楚的了解，尤其在新研改进设备中，没有过多的实际应用经验，只是针对应用条件及环境不能保证元器件可用且可靠，如大规模集成电路、高精度模拟电路等对设备影响很大，如果对其技术成熟度不了解，一旦出现问题，造成的损失将不可预估，因此研究电子元器件技术成熟度评价是必须且必要的。

DC-DC电源模块是一种广泛应用于航空、航天和舰载的武器装备等军事领域的开关电源电路，具有体积小、质量轻、功率密度高、转换效率高等优点。该模块实际上也是一个高集成度的复杂电子系统，内部包含集成电路、电阻、电容、半导体分立器件、变压器、电感器等大量电子元器件，其制造工艺过程也极其复杂。其研制生产过程采用的设计技术、封装工艺、材料、元器件等技术要素成熟度如何，将直接影响其在武器装备中的应用。

技术成熟度方法对与系统装备的评价已经很成熟，但不能直接应用在电子元器件上，技术成熟度方法的核心是将定性描述转换成定量的评价等级，将隐含和分散的特性归纳成可量化的评价指标体系，并建立主客观结合的评价模型，获得用于综合评价技术成熟度的量化指标。

因此，本发明针对一种DC-DC源模块展开研究，确定其关键技术要素，运用数学方法构建DC-DC电源模块的技术成熟度评价模型，最终形成一整套完整的DC-DC技术成熟度评价方法，为用户选用提供可靠的依据。

(三)发明内容：

1.目的：

本发明的目的是提供一种DC-DC电源模块的技术成熟度评价方法，它是以技术成熟度评价体系框架为基础，并结合AHP和KPA，构建技术成熟度评价模型，并基于此模型提供一种DC-DC电源模块的技术成熟度评价方法。

2.技术方案：

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明一种DC-DC电源模块的技术成熟度评价方法，该方法的具体步骤如下：

步骤一：构建DC-DC电源模块的技术成熟度评价体系框架：确定DC-DC电源模块的要素清单，根据其特征与联系和关键技术要素判断原则，提炼出从属于五个不同维度的11个技术要素，技术成熟度评价体系框架如图1所示，包括系统层、评价维度层、技术要素层、评价要素层、各层要素之间的对应关系以及相应结果的评价：

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T_E，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，T_i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-MCM T₁₁、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T_10，1、合格产品目录(即QPL)T_E1、合格制造商目录(即QML)T_E2和破坏性物理分析(即DPA)T_E3等等，其中T_ij表示从属技术要素的评价要素的技术成熟度，j＝1,2,3,；4i＝1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,E；

T、T_i、T_ij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，可以选用；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得到其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，得到如图2所示的DC-DC电源模块的技术成熟度评价模型；

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a_ij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＝(a_ij)_4×4。其中，i＝1,2,3,4；j＝1,2,3,4；i＝j时，a_ij＝1；a_ij×a_ji＝1；

表2描述语句与量化原则

aij	含义
		1	第i个维度与第j个维度相比影响相同
2	第i个维度与第j个维度相比影响介于相同与稍强
		3	第i个维度与第j个维度相比影响稍强
4	第i个维度与第j个维度相比影响介于稍强与强
		5	第i个维度与第j个维度相比影响强
6	第i个维度与第j个维度相比影响介于强与明显强
		7	第i个维度与第j个维度相比影响明显强
8	第i个维度与第j个维度相比影响介于强与极端强
		9	第i个维度与第j个维度相比影响极端强

(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：a_ij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T_E：其技术成熟度如公式(2)所示，

T_E＝max(T_E1，T_E2，T_E3) (2)

式(2)中：T_E1，T_E2，T_E3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

KPA量化关系	AHP所得权重	DC-DC电源模块的技术成熟度
			TE＝1	T0≥0.8	T＝T0
TE＝1	T0＜0.8	T＝0.8
			TE＝0	T0＞0.8	T＝0.8
TE＝0	T0≤0.8	T＝T0

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(T_1j)，T₂＝min(T_2j) (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，T_ij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(T_3j)，T₄＝min(T_4j)，T₅＝min(T_5j) (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，T_ij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；

$T_6=\left\{\begin{array}{cc}\frac{1}{n}\underset{1}{\overset{n}{\Σ}}{t}_i,& t\≠0\\ 0,& t_i=0\end{array}\right.---\left(5\right)$

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；t_i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；

$T_8=1-\frac{m}{15}---\left(7\right)$

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T_10，1相等，T_10，1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ω_i，则有由步骤三可得各技术要素的技术成熟度T_i＝min(T_ij)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：ω_i表示第i个技术要素的权重指标；T_i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T_E＝max(T_Ei)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；

其中，步骤三式(4)中所述“T_ij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”：A_i＝1；描述语句为“偶有应用”：A_i＝0.67；描述语句为“少有应用”：A_i＝0.33；描述语句为“未曾应用”：A_i＝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T_5j＝0，因此，

对于D级电路，该材料的技术成熟度为：

T_ij＝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：

T_ij＝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：

T_ij＝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：

T_ij＝max(A₁，0.6A₂，0.5A₃，0.4A₄，0.7A₅)-0.3A₆ (13)

式(10)～(13)中：T_ij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；

以上为本发明所述的“一种DC-DC电源模块的技术成熟度评价方法”全部步骤；

其中，步骤三式(5)中所述“t_i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t_i看作一个问题，则单个元器件的技术成熟度为：

t_i＝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；t_i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

其中，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

$X_A=\frac{A_1}{n_A}+0.9\frac{A_2}{n_A}+0.7\frac{A_3}{n_A}---\left(15\right)$

式(15)中：X_A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，n_A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：

$Y_A=\frac{A_4}{n_A}---\left(16\right)$

式(16)中：Y_A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；n_A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：

$X_B=\frac{B_1}{n_B}+0.9\frac{B_2}{n_B}+0.7\frac{B_3}{n_B}---\left(17\right)$

式(17)中：X_B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；n_B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：

$Y_B=\frac{B_4}{n_B}---\left(18\right)$

式(18)中：Y_B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；n_B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

$X_C=\frac{C_1}{n_C}+0.9\frac{C_2}{n_C}+0.7\frac{C_3}{n_C}---\left(19\right)$

式(19)中：X_C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；n_C为无源元件总数量；

无源元件热设计的技术成熟度为：

$Y_C=\frac{C_4}{n_C}---\left(20\right)$

式(20)中：Y_C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；n_C为无源元件总数量；

因此，降额设计的技术成熟度为：

T₇₁＝0.5X_A+0.4X_B+0.1X_C (21)

式(21)中：T₇₁为降额设计的技术成熟度；X_A、X_B、X_C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＝0.5Y_A+0.3Y_B+0.2Y_C (22)

式(22)中：T₇₂为热设计的技术成熟度；X_A、X_B、X_C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；

其中，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电源模块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；

其中，步骤三式(8)中所述的“T₉₁为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：

$T_{91}=\frac{X_1+X_2+X_3}{3}---\left(23\right)$

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：

$T_{91}=\frac{X_1+X_2+X_3}{3}---\left(24\right)$

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：

$T_{91}=\frac{X_1+X_2}{2}---\left(25\right)$

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

其中，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：

$T_{92}=\frac{X_1+X_2+X_3}{3}---\left(26\right)$

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

通过以上所述步骤，能得到一款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，准确得到其技术成熟度量值，通过所得到的结果对其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。

3.优点及功效：

本发明提供一种DC-DC电源模块的技术成熟度评价方法，该发明的优点是：运用AHP将DC-DC电源模块的技术成熟度评价这种半定性、半定量的问题转化为定量计算，为决策者提供定量的数据支持，各关键技术要素的层次划分，使得评价参数较全面，可信度高。运用KPA这种定型的评定方法，简洁明了、操作简单，与AHP结合使用，为最终结果的上限或下限进行了界定，为整个评价方法的做了不可或缺的补充。

在已开展的某型DC-DC电源模块的技术成熟度评价方法中，评价结果分析表明，基于DC-DC电源模块的技术成熟度评价模型，得到其技术成熟度的最终结果T＝T₀＝0.93∈[0.9，1]，应用DC-DC电源模块风险很小，推荐选用。因此，本发明提供的一种DC-DC电源模块的技术成熟度评价方法可以对DC-DC电源模块的技术成熟度进行计算和评价。

(四)附图说明：

图1 DC-DC电源模块的技术成熟度评价体系框架。

图2 DC-DC电源模块的技术成熟度评价模型。

图3本发明所述方法流程图。

图4某型DC-DC变换器的技术成熟度评价体系框架。

图中符号说明如下：

T表示DC-DC电源模块的技术成熟度；

T₀表示未经过上下限界定的DC-DC电源模块的技术成熟度；

A表示技术维度；B表示材料维度；C表示设计维度；D表示制造维度；E表示认证与检测维度；

T_i表示各技术要素层的技术成熟度，i＝1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,E；

T_ij表示从属技术要素的评价要素的技术成熟度，i＝1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,E；j＝1,2,3,4；

QPL为“合格产品目录”的英文缩写；QML为“合格制造商目录”的英文缩写；DPA为“破坏性物理分析”的英文缩写；

表示技术、材料、设计、制造四个维度的权重向量。

(五)具体实施方式：

如图1-4，本发明选择的DC-DC电源模块为一款高可靠的某型DC-DC变换器，采用推挽式结构，可以在28V输入电压下工作，最大功率为45W，该电路外壳为金属全密封结构，不带固定端，采用单层厚膜基板，未使用芯片组装技术和多层布线工艺，由于空间不足，该电路采用了元件叠焊工艺，该电路通过在基片上焊接铝片的工艺，避免了引线键合中铝线上的金铝键合点，结合具体的实际案例，对本发明所述的一种DC-DC电源模块的技术成熟度评价方法进行详细说明，本发明所述方法流程图如图3所示，其具体实施步骤如下：

步骤一：构建某型DC-DC变换器技术成熟度评价体系框架：通过调查问卷的反馈结果，技术要素“芯片组装技术”下不设评价要素，技术要素“工艺参数”下去掉评价要素“多层布线工艺”。最终确定某型DC-DC变换器的技术成熟度评价体系框架如图4所示；

第一层为系统层，即某型DC-DC变换器的技术成熟度，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T_E，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，T_i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，包括引线键合技术T₂₁、厚膜浆料T₃₁、基片材料T₃₂、金丝引线T₄₁、铝丝引线T₄₂、底座材料与镀层T₅₁、盖板材料与镀层T₅₂、引线材料与镀层T₅₃、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、引线键合工艺T₉₂、制造成熟度T_10，1、QPLT_E1、QMLT_E2和DPAT_E3，其中T_ij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、T_i、T_ij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，可以选用；T∈[0.9，1]，表示应用该器件风险很小，推荐选用；

步骤二：建立某型DC-DC变换器的技术成熟度评价模型：用AHP得到DC-DC变换器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得到某型DC-DC变换器各维度的技术成熟度的具体步骤如下：

(1)把某型DC-DC变换器技术成熟度评价分为目标层、准则层和决策层，目标层为某型DC-DC变换器的技术成熟度，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型DC-DC变换器；

(2)通过调查问卷的反馈结果得到比较尺度：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，比较结果如表14所示；

表14各维度相对重要程度表

维度两两对比	两维度相比更重要的维度	重要程度
			技术维度VS材料维度	材料维度	4
技术维度VS设计维度	设计维度	3
			技术维度VS制造维度	制造维度	4
材料维度VS设计维度	材料维度	2
			材料维度VS制造维度	材料维度	2
设计维度VS制造维度	同等重要	1

(3)通过得到的比较尺度得到成对比较矩阵：以a_ij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对应关系量化，并由此构建成对比较矩阵A＝(a_ij)_4×4。其中，i＝1,2,3,4；j＝1,2,3,4；i＝j时，a_ij＝1；a_ij×a_ji＝1，即：

(4)采用算术平均法求得权重向量

式(27)中：a_ij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)对成对比较矩阵进行一致性检验：计算得到与向量相对应的矩阵A的最大特征值λ＝4.166，则本发明AHP应用中共四个维度，即N＝4，可得其随机一致性指标RI＝0.90，故CR＝0.037<0.1，表明A通过了一致性验证，即四个维度的权重为：

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：

应用KPA的理论对最终结果进行上下限的限定：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，认证与检测维度的技术成熟度T_E＝1且T≥0.8，由于该器件为QPL认证产品，因此T_E＝1；

步骤三：计算某型DC-DC变换器的技术成熟度：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，从而计算得到其技术成熟度，进而对其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)该电路采用厚膜基板单层布线，未采用多芯片组装技术，因此技术要素“芯片组装技术”下不设评价要素，即：

T₁＝1 (29)

式(29)中：T₁表示技术要素的技术成熟度；

应用文献统计的技术成熟度评价模型，对技术维度的引线键合技术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函数对引线键合技术的文献统计数量进行最小二乘法拟合，拟合的结果如表15所示：

表15拟合结果及技术成熟度估算值

在表15中列出了由拟合的模型估算出的引线键合技术技术(2014)年的成熟度T₂₁＝0.98，由此可得：

T₂＝min(T₂₁)＝0.98 (30)

式(30)中：T₂表示芯片组装技术和互连技术的成熟度量值，T₂₁表示从属技术维度的引线键合技术的技术成熟度；

(2)对材料维度的各种材料和设计维度的各种设计的技术成熟度进行评价计算：

其中，材料维度反馈的结果如表16所示：

表16材料维度反馈结果

该电路中共应用了3种厚膜浆料，为BIROX17G系电阻浆料及配套导体、介质浆料，其技术成熟度分别为t₂＝t₁＝1，t₃＝t₁＝1，由此可得技术要素“厚膜浆料”的技术成熟度T₃₁＝(t₁+t₂+t₃)/3＝1。基片材料为应用广泛的氧化铝陶瓷基板，技术成熟度为T₃₂＝1，由此可得：

T₃＝min(T₃₁，T₃₂)＝1 (31)

式(31)中：T₃表示基板部分的技术成熟度，T₃₁、T₃₂分别表示从属材料维度的厚膜浆料和基片材料的技术成熟度；

在引线键合中共应用了2种引线材料：金线和铝线。金线的技术成熟度为T₄₁＝1，铝线的技术成熟度为T₄₂＝0.7，由此可得：

T₄＝min(T₄₁，T₄₂)＝0.7 (32)

式(32)中：T₄表示互连材料的技术成熟度，T₄₁、T₄₂分别表示从属材料维度的金丝引线和铝丝引线的技术成熟度；

在封装材料中，底座材料为冷轧钢(10#)，镀层为Ni；盖板材料为铁镍合金(4J42)，镀层Ni；非接地脚引线的材料为铜芯复合，镀层为Ni/Au；接地脚引线的材料为铜芯复合，镀层为Ni；四种组合使用的材料，均已广泛的应用在H级的电路中，其技术成熟度均为1，即T₅₁＝T₅₂＝T₅₃＝1，即：

T₅＝min(T₅₁，T₅₂，T₅₃)＝1 (33)

式(33)中：T₅表示封装材料的技术成熟度，T₅₁、T₅₂、T₅₃分别表示从属材料维度的底座材料与镀层、盖板材料与镀层和引线材料与镀层的技术成熟度；

其中，元器件与可靠性设计反馈结果如表17所示：

表17元器件与可靠性设计反馈结果

元件清单未填写，电路中共选取了28个无源元件，所有元件均为国产军级，降额等级均为Ⅰ级，对各元器件的技术成熟度进行评价计算，可得：

T₆＝0.85 (34)

式(34)中：T₆表示元器件选型的技术成熟度；

通过统计和计算电路中的降额设计与热设计的统计值，可得T₇₁＝0.82，T₇₂＝1，则：

T₇＝min(T₇₁，T₇₂)＝0.82 (35)

式(35)中：T₇表示可靠性设计的技术成熟度，T₇₁、T₇₂分别表示从属设计维度的降额设计和热设计的技术成熟度；

电路中共应用了三种限用工艺，一是电容的焊接采用了叠装工艺，二是出现了金-铝键合点，三是在混合电路中使用有助焊剂的焊锡，电路中未采用禁用工艺，可得：

$T_8=1-\frac{3}{15}=0.8---\left(36\right)$

式(36)中：T₈表示工艺流程设计的技术成熟度；

(3)对制造维度的要素进行技术成熟度量值计算，即计算综合工艺参数的技术成熟度量值T₉和生产能力的技术成熟度量值T₁₀：

其中，工艺参数成熟度量值的计算方法为：在该电路中未采用多层布线工艺，则有T₉₁＝1，引线键合工艺的各项参数如表18所示：

表18引线键合工艺各项参数

待评价电路的各项参数均不超过实用化参数，引线键合工艺的技术成熟度T₉₂＝1，则：

T₉＝min(T₉₁，T₉₂)＝1 (37)

式(37)中：T₉表示制造工艺参数的技术成熟度；

其中，生产能力的成熟度量值的计算方法为：生产厂家已经具备了该电路大规模生产的能力，对应MRL等级为10，因此：

T₁₀＝T_10，1＝1 (38)

式(38)中：T₁₀生产能力的技术成熟度，T_10，1表示制造成熟度；

其中，计算某型DC-DC变换器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计算某型DC-DC变换器的技术成熟度量值：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ω_i，则有由步骤三可得各技术要素的技术成熟度T_i＝min(T_ij)及对应的权重向量计算可得：

式(39)中：T₀为某型DC-DC变换器的技术成熟度，ω_i为第i个技术要素的权重指标，T_i为各技术要素的技术成熟度，i＝1,2,3,4,5,6,7,8,9,10；

(2)应用KAP确定某型DC-DC变换器的技术成熟度量值：由步骤二认证与检测的技术成熟度T_E＝max(T_Ei)对所得的T₀进行上下限的界定，由于某型DC-DC变换器为QPL认证产品，因此：

T_E＝1，T>0.8 (40)

式(40)中：T_E为认证与检测的技术成熟度；T为某型DC-DC变换器的技术成熟度；

由于计算T₀＝0.93满足下限界定，因此：

T＝T₀＝0.93 (41)

式(41)中：T为某型DC-DC变换器的技术成熟度；T₀为未经过上下限界定的某型DC-DC变换器的技术成熟度；

根据步骤一中所述的评价内容可得T∈[0.9，1]，通过以上的结果表明该电路的各项技术均已成熟，各项材料的使用得到应用验证，工艺能力得到验证，元器件选型合理，设计符合规范；电路的技术成熟度T＞0.9，表明某型DC-DC变换器在应用中的具有较高的可靠性，应用风险低；技术维度中T₁、T₂均大于0.9，表明某型DC-DC变换器可以在型号研制初期选用，不会影响型号系统的研制进度；制造维度中T₉、T₁₀均大于0.9，表明某型DC-DC变换器能满足型号服役期维修和保障的需求，可以在批产型号中选用。

另外，技术要素的量化结果中，最小的为T₈，原因是电路中采用了两项限用工艺：一个由于基板尺寸限制而采用了电容叠焊的工艺，二是电路中出现了金铝键合点，鉴于技术维度的成熟度较高，可以采用一定的新技术提高电路的集成度，虽然会降低技术维度的成熟度，但长远上看仍有助于电路技术成熟度的提高。

Claims (7)

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T_E，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，T_i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T_10，1、合格产品目录(即QPL)T_E1、合格制造商目录即QML、T_E2和破坏性物理分析即DPA、T_E3，其中T_ij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、T_i、T_ij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a_ij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＝(a_ij)_4×4；其中，i＝1,2,3,4；j＝1,2,3,4；i＝j时，a_ij＝1；a_ij×a_ji＝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：a_ij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

T_E的评价要素 量化原则 是否为QPL产品 是：T_E1＝1；否：T_E1＝0 是否为QML生产线生产的产品 是：T_E2＝1；否：T_E2＝0 是否做过完整的DPA 是：T_E3＝1；否：T_E3＝0

(2)计算认证与检测的技术成熟度T_E：其技术成熟度如公式(2)所示，

T_E＝max(T_E1，T_E2，T_E3) (2)

式(2)中：T_E1，T_E2，T_E3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(T_1j)，T₂＝min(T_2j) (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，T_ij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(T_3j)，T₄＝min(T_4j)，T₅＝min(T_5j) (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，T_ij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；t_i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T_10，1相等，T_10，1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ω_i，则有 由步骤三得到各技术要素的技术成熟度T_i＝min(T_ij)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：ω_i表示第i个技术要素的权重指标；T_i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T_E＝max(T_Ei)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“T_ij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”：A_i＝1；描述语句为“偶有应用”：A_i＝0.67；描述语句为“少有应用”：A_i＝0.33；描述语句为“未曾应用”：A_i＝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T_5j＝0，因此，

对于D级电路，该材料的技术成熟度为：

T_ij＝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：

T_ij＝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：

T_ij＝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：

T_ij＝max(A₁，0.6A₂，0.5A₃，0.4A₄，0.7A₅)-0.3A₆ (13)

式(10)～(13)中：T_ij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“t_i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t_i看作一个问题，则单个元器件的技术成熟度为：

t_i＝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；t_i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：X_A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，n_A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：Y_A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；n_A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：X_B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；n_B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：Y_B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；n_B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：X_C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；n_C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：Y_C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；n_C为无源元件总数量；

因此，降额设计的技术成熟度为：

T₇₁＝0.5X_A+0.4X_B+0.1X_C (21)

式(21)中：T₇₁为降额设计的技术成熟度；X_A、X_B、X_C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＝0.5Y_A+0.3Y_B+0.2Y_C (22)

式(22)中：T₇₂为热设计的技术成熟度；X_A、X_B、X_C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