Випробування рез як засіб підвищення їх якості

Випробування як основна форма контролю РЕЗ представляють собою експериментальне визначення при різних впливах кількісних та якісних характеристик РЕЗ при їх функціонуванні. При цьому як самі РЕЗ, що підлягають випробуванням, так і впливи можуть бути змодельовані. Цілі випробувань різні на різних етапах проектування та виготовлення РЕЗ. До основних цілей випробувань можна віднести:

1. Вибір оптимальних, конструктивно-технологічних рішень при створенні нових РЕЗ;

2. Доведення РЕЗ до необхідного рівня якості;

3. Об’єктивна оцінка якості РЕЗ при їх постановці на виробництво, у процесі виробництва і при технічному обслуговувані;

4. Гарантування якості РЕЗ при міжнародному товарообміні.

Випробування дозволяють виявити:

• недоліки конструкції і технології виготовлення РЕЗ, які призводять до відмови РЕЗ в умовах експлуатації;

• відхилення від затвердженої конструкції або прийнятої технології, що були допущені при виробництві РЕЗ;

• скриті випадкові дефекти матеріалів і елементів конструкції, які не піддаються виявленню існуючими методами технічного контролю;

• резерви підвищення якості та надійності розробленого конструктивно-технологічного варіанта конструкції РЕЗ.

По результатам випробувань РЕЗ на виробництві розробник РЕЗ встановлює причини зниження якості. Якщо ці причини встановити не вдається, удосконалюють методи і засоби контролю РЕЗ і технологічного процесу (ТП) їх виготовлення.

Для підвищення якості виготовляємих РЕЗ на кінцевих операціях ТП їх виготовлення здійснюють попередні випробування, які дозволяють виявити дефекти із прихованими дефектами. Режими цих випробовувань обирають такими, щоби вони забезпечували відмови РЕЗ, які містять приховані дефекти, і в той самий час не відпрацьовували ресурс тих РЕЗ, які не містять дефектів, що викликають експлуатаційні відмови. Такі попередні випробовування називають технологічними тренуваннями.

Програми та методи випробувань визначаються конкретним видом та призначенням РЕЗ, а також умовами експлуатації.

Класифікація впливів та діючих факторів на РЕЗ

Сучасні РЕЗ, виконані на базі інтегральних схем та напівпровідникових приладів, з фізико-технологічної точки зору представляють собою складні структури, що складаються з напівпровідникових, діелектричних, металічних і резистивних шарів або плівок,в яких відбуваються процеси переносу речовин (дифузія, електродифузія), хімічної взаємодії різних матеріалів між собою та оточуючим середовищем (реалізація окислення, заміщення, відновлення та ін..),зміни критичної структури (кристалізація, рекристалізація). При цьому в деталях конструкцій РЕЗ перетікають процеси теплообмін, утворення магнітних і електричних полів, виникнення пружних і пластичних деформацій і ін., які мають, як зворотний, так і не зворотний характер.

Зміни, що відбуваються у фізичній структурі елементів і деталях конструкцій РЕЗ залежать від впливів і різних факторів. Природа цих впливів різноманітна, так як умови експлуатації РЕЗ різні. У відповідності з умовами експлуатації виокремлюють наземні, корабельні і літакові, до яких відносять і космічні РЕЗ. Стабільність (безперервність) функціонування РЕЗ пов’язана з їх стійкістю до різних впливових факторів.

Усі впливи на РЕЗ можна поділити на зовнішні і внутрішні.

Зовнішні впливи не пов’язані з режимом експлуатації РЕЗ і визначаються умовами зберігання, транспортування і експлуатації РЕЗ.

Зовнішні впливи поділяють на природні і впливи об’єкта, у складі якого знаходиться РЕЗ.

Внутрішні впливи визначаються режимами праці РЕЗ і характеризуються навантаженнями, наприклад, електричними і механічними, пов’язаними з функціонуванням РЕЗ.

Внутрішні

Зовнішні

Впливи на РЕЗ

Кліматичні Механічні

Біологічні Кліматичні

Космічні Електричні і магнітні поля

Механічні Радіаційні

Електричні навантаження, зумовлені необхідністю формування і перетворення електричних сигналів в ланцюгах РЕЗ, викликають теплові, електричні та електрохімічні процеси, що призводять до старіння. Механічні навантаження пов’язані з присутністю в РЕЗ з’єднань матеріалів з різними температурними коефіцієнтами лінійного розширення. В процесі експлуатації вище вказані компоненти можуть зношуватись.

Під умовами експлуатації РЕЗ розуміють сукупність зовнішніх і внутрішніх впливів, що діють на РЕЗ і впливають на працездатність.

Класифікація випробувань.

Методи випробувань поділяються на дві великі групи.

1.Фізичні випробування реальних РЕЗ або їх макетів;

2. Випробування з використанням людей. Фізичні випробування можуть проводитися як при зовнішніх впливових факторах, що створюються штучним шляхом за допомогою випробувальних стендів (стендові випробування) або спеціальних методів і засобів, що застосовуються в лабораторних умовах (лабораторні випробування), так і за допомогою природніх зовнішніх впливових факторів (полігонні і натурні випробування).

При проведені натурних випробувань РЕЗ необхідне виконання трьох основних вимог:

1. Випробуванням підлягають РЕЗ, а не моделі або складові частини;

2. Випробування проводяться в умовах і при впливах на РЕЗ, що відповідають умовам і впливам при експлуатації;

3. Характеристики РЕЗ, що визначаються під час випробувань вимірюються безпосередньо, без використання аналітичних залежностей, що відображають фізичну структуру об’єкта випробувань і його складових частин. При цьому застосовується математичний апарат для статичної обробки експериментальних даних.

Межа полігонних і натурних випробовувань дослідження комплексного впливу природних факторів на РЕЗ та зміни параметрів, властивостей та механізмів відмов РЕЗ при їх експлуатації і збереженні. Ці випробування дозволяють:

• дослідити характер реальних фізико-хімічних процесів, що перетікають в матеріалах та елементах досліджуваних РЕЗ при впливі на них природних факторів;

• уточнити дані, які отримують при випробуваних РЕЗ під дією зовнішніх факторів, що створюються штучним шляхом, а також норми на допустимі відхилення параметрів – критеріїв придатності. По результатам полігонних і натурних випробувань розробляють рекомендації по захисту РЕЗ від впливі зовнішніх факторів.

Випробування з використанням моделей здійснюється методами фізичного і математичного моделювання, якими ряді випадків можна замінити складні фізичні випробування реальних РЕЗ або їх макетів. На вихідні параметри РЕЗ діють зміни параметрів елементів, коливання напруги живлення, температури навколишнього середовища, вологості та ін.., тобто велика група (часто взаємо пов’язаних) параметрів.

Фізичне моделювання полягає в тому, що первинний параметр об’єкта випробувань заміняється простою фізичною моделлю, яка здібна імітувати зміни даного параметра.