Комплект рисунков по курсу

«Физическая надежность электронной компонентной базы»

1. Введение

Рис. 1. Функция распределения интенсивности отказов N(λ) для различных классов изделий электронной техники. Область 1 – силовые и крупногабаритные приборы, характеризуются сравнительно малой надежностью (λ ≥ 10^-4 ч^-1); область 2 - приборы со средним уровнем мощности, обладают средней степенью надежности (10^-4 ≥ λ ≥ 10^-6 ч^-1);

область 3 – приборы с высокой надежностью, например, БИС, УБИС,

СБИС (10^-6 ≥ λ ≥ 10^-9 ч^-1); область 4 – приборы со сверхвысокой надежностью, например, элементы ИМС, (λ ≤ 10^-9 ч^-1).

ПРИМЕЧАНИЕ. Приведенная зависимость справедлива на данный «исторический момент» развития техники, со временем максимум зависимости смещается влево

Рис. 2. Увеличение диаметра пластин Si в полупроводниковом производстве за последние 20 лет

Рис. 3. Внешний вид и размеры современного слитка Si (диаметр 450 мм, длина более 2-х метров, масса порядка 1000 кг)

2. Основные группы факторов, влияющих на надежность изделий полупроводниковой электроники

Таблица 1.1

Влияние различных факторов на отказ изделий микроэлектроники

Причины возникновения отказа	Процент отказа ИЭТ
Ошибки: этапа проектирования этапа производства
	40-45
	20
Нарушения режимов эксплуатации, ТО, ремонта и др.	30
Деградация физико-химических свойств материалов в процессе эксплуатации, естественное старение при хранении	5 - 7

3. Внешние факторы (температура и влажность окружающей среды, , климатические воздействия, влияние радиации механические воздействия)

Рис. 3.1. ВАХ Si диода при 20^о С и 125^о С. Масштабы прямой и обратной ветвей различаются. При повышении температуры усиливается генерация пар носителей заряда, их концентрация возрастает. При этом растет собственная проводимость, что вызывает рост прямого и обратного токов. Для Ge диода обратный ток возрастает примерно в 2 раза при повышении температуры на каждые 10^о С, а для Si ток возрастает примерно в 2,5 раза. Прямой ток при нагреве растет не так заметно, так как он возникает за счет примесной проводимости, а концентрация примеси не зависит от температуры

Климатические зоны земного шара

Нормальными климатическими условиями, при которых должна эксплуатироваться аппаратура, содержащая изделия полупроводниковой микроэлектроники, являются:

температура +25 ± 10 °С,

относительная влажность 45...80 %,

атмосферное давление 83-106 кПа (630...800 мм рт. ст.),

отсутствие активных веществ и микроорганизмов в окружающей атмосфере.

Очень холодный регион располагается в Антарктиде, средняя мини­мальная температура ниже -60 °С (рекорд -88,3 °С). Особенностью региона является сочетание низких температур с сильным ветром.

В холодную зону включены большая часть России и Канады, Аляска, Гренландия. Средняя минимальная температура здесь достигает -50 °С, го­довой перепад температур достигает 80 °С, средне­суточный до 40 °С. Особенностью этой климатической зоны является высокая прозрачность атмосферы, что благоприятно для ионизации воздуха и, как следствие, накоплению на поверхности аппаратуры статиче­ского электричества. Характерным также является обледенение, иней, ветер со снежной пылью.

В умеренный климатический регион включены часть территории Рос­сии, большая часть Европы, США, прибрежные территории Австралии, Южной Африки и Южной Америки. Для него характерно годовое измене­ние температур от -35 до +35 °С, образование инея, выпадение росы, нали­чие тумана, изменение давления воздуха от 86 до 106 кПа.

Влажная тропическая зона располагается вблизи экваторамежду 30 градусами северной и южной широт.Включает большую часть Центральной и Южной Америки, среднюю часть Африки, Юг Индии, Индонезию, часть Юго-Восточной Азии. Для этой зоны харак­терны среднегодовые температуры +20...+25 °С с перепадом температуры за сутки не более 10 °С. Высокая влажность и повышенная концентрация солей (особенно вблизи побережья морей и океанов) делает атмосферу этой зоны коррозионно-агрессивной. Благоприятное сочетание температуры и влажности способствует существованию более 10000 видов плесневых грибков.

К зоне с сухим тропическим климатом относят: северную часть Афри­ки, центральную Австралию, засушливые районы Средней Азии, Аравий­ский полуостров, часть Северной Америки. Этот регион характеризуется высокими температурами (до +55 °С), низкой влажностью, интенсивным солнечным излучением (до 1300 Вт/м²), высоким содержанием пыли и песка в атмосфере.

Умеренно холодная морская зона включает моря, океаны и прибреж­ные территории, расположенные севернее 30° северной широты и южнее 30° южной широты. Остальная часть морей, океанов и прибрежных терри­торий относится

Тропическая морская зона. Климат морских зон отличает­ся сравнительно небольшими суточными перепадами температур, наличием высокой влажности, значительной концентрацией хлоридов в атмосфере.

Учитывая специфику каждой из климатических зон, аппаратура наземного ба­зирования, предназначенная для работы в тропических зонах, должна быть изготовлена в соответствующем исполнении, что отмечается в документа­ции индексом Т. Радиоэлектронная аппаратура, устанавливаемая на судах имеет обозначение ОМ. РЭА, пригодная для эксплуатации на суше и на море, имеет индекс В.