Лекции 13, 14. Методы ускоренных испытаний на безот­казность и долговечность по гост рд.11 0755-90

Ускоряющим фактором для большинства механизмов отказов является повы­шенная, температура. Для расчета коэффициента ускорения К_т используют уравнение

где Е_а - энергия активации механизмов отказов, эВ;

k - постоянная. Больцмана, равная 8,6∙10^-5 эВ∙К^-1

Т _пер,О и Т_пер.Ф - температура кристалла (перехода) в нормальном и форси­рованном режимах соответственно, °С

Оценку коэффициента ускорения по данной модели рекомендуется проводить по номограм­ме, приведенной в приложении 8 (черт. I)

Значения энергии активации для отдельных механизмов отказов (£_аО определя­ют экспериментально одним их следующих способов:

- на основе параллельных испытаний выборок в различных режимах (метод 2-1);

- по накопленным данным (метод 2-2);

- по результатам испытаний со ступенчато возрастающей нагрузкой (метод 2-3);

- но результатам электротермотреннровки (ЭТТ) при ступенчато возрастающей на­грузке (метод 2-4).

Перечисленные методы изложены в приложениях 2-5.

При отсутствии экспериментальных данных, а также в тех случаях, когда значения Е_ai превосходят значения, указанные в приложении 1, за значения E_ai принимают минимальное значение Е_а приведенное в приложении 1 для соответствующих механизмов отказов.

При недостаточном объеме данных для определения q, общий коэффициент ус­корения К_т рассчитывают по формуле:

(3)

где Е_{а min} и Е_{а max} - соответственно минимальное и максимальное значение энергии активации из диапазона наименьших значений для основных механизмов отказов.

Если энергию активации и механизмы отказов определить не удается (отсутст­вие отказов и. неизменность параметров-критериев годности), то значение обобщенной (средней) энергии активации выбирают из табл. 1. При этом, если Т_пер.O и Т_пер._Ф лежат в раз­ных диапазонах температур (для которых в табл. 1 указаны разные значения энергии актива­ции), то общий коэффициент ускорения равен произведению коэффициентов ускорения , рассчитанных для каждого диапазона в пределах Т_пер. о и Т_пер._ф по формуле (2).

Примеры расчета режимов и длительности ускоренных испытаний

Пример 1 .Расчет- режимов и длительности УИ на безотказность и долговечность для цифровой ИС, изготавливаемой по биполярной технологии, ТТЛ.

Данные из ТУ:

Т_ИБ = 1000 ч; Т_Н.М. - 100000 ч; К_{пер-окр} = 150 °С-Вт^-1

Режим испытаний на безотказность:

Т_окр = 125 °С; U_пит = 5,5 В; Р_расс = 180 мВт.

Режим испытаний на долговечность:

Т_окр = 65 °С; U_пит = 5,5 В; Р_расс = 180 мВт.

1. Определение области допустимого форсирования по результатам испытаний по оценке КТЗ:

U_пит = 14В; Т_пер = 250⁰С.

2. Выбор режима УИ на безотказность и долговечность:

U_пит = 12В; Т_окр=140°С.

При этом Р_расс = 500 мВт; Т_пер = 140 °С + 150 °С∙Вт^-4∙0,5 Вт = 215 °С.

3. Определение доминирующих механизмов отказов и констант ускорения.

Имеющиеся статистические данные испытаний и эксплуатации ИС недостаточны для

выявления доминирующих механизмов отказов и определения констант ускорения, поэтому для расчета коэффициента ускорения используют данные табл. 1.

4. Расчет коэффициента ускорения и определение длительности УИ на безотказность

В режиме нормальных испытаний на безотказность Т_пер = 125 °С + 150 °С∙Вт^-1∙0,18 Вт

= 152 °С.

Коэффициент ускорения для режима УИ на безотказность определяют по формуле:

Коэффициент ускорения для режима УИ на безотказность определяют по формуле:

К_{УИБ расч} = 6,4

Учитывая, что для УИ на безотказность коэффициент ускорения не должен превы­шать 5, следует провести уточнение режима УИ на безотказность таким образом, чтобы К_УИБ = 5. Для этого К₂ должен быть равен 1,25. По номограмме определяют для этого случая Т_перф = 208°С и соответственно Т_окрф = 133°С.

Таким образом, режим У И на безотказность выбирают равным:

U_пит = 12 В; Т_окрф = 133°С; Т_перф = 208°С; К_УИБ = 5, при этом t_УИБ = 200 ч.

6. Определение продолжительности УИ на долговечность

Предварительный режим УИ на долговечность принимают соответствующим режиму УИ на безотказность.

В режиме нормальных испытаний Т_пер = 65°С + 150 °С∙Вт^-1∙0,18 Вт = 92 °С.

В режиме УИ на долговечность Т_перф = 208°С.

Коэффициент ускорения определяют по формуле

7. Оценку выполнения требований ТУ по минимальной наработке производят по ис-течении 33О ч в режиме УИ на долговечность, затем испытания продолжают до 4000 ч для проверки запасов.