Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Сибирский государственный университет науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнева

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Надежность САУ Федосов В В 4261.pdf

Скачиваний:

842

Добавлен:

17.03.2015

Размер:

11.03 Mб

Скачать

☆

1 / 431 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Открытое акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева»

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева

Федосов Виктор Владимирович

Надежность систем автоматического управления

Учебное пособие

Красноярск, 2011

ПРЕДИСЛОВИЕ.................................................................................................................................		6
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ...........................................................................................................		8
УКАЗАТЕЛЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИЛЛЮСТРАЦИЙ.............................................................		10
УКАЗАТЕЛЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ТАБЛИЦ.............................................................................		16
ГЛАВА 1 ОСНОВЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ КАЧЕСТВА И НАДЕЖНОСТИ................		20
1.1	ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ...........................................................................................	21
1.2	ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ..................................................................	23
1.3	ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ИЗДЕЛИЯМ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ....................	25
1.4	КРИТЕРИИ И КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ ........................................................	30
1.5	ЗАВИСИМОСТИ МЕЖДУ ОСНОВНЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ НАДЕЖНОСТИ.................................	34
1.6	ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПО НАДЕЖНОСТИ................................................................................	36
ГЛАВА 2 ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ НА ЭТАПЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ...........		37
2.1	ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ..........................................................................	37
2.2	ПРОГРАММНЫЕ ДОКУМЕНТЫ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ...................................................	40

2.2.1Типовая структура и содержание программы обеспечения надежности космического

аппарата...........................................................................................................................................................	42
2.2.2 Основные нормативные требования к составу и содержанию КПЭО КА....................................	43

2.3АНАЛИЗЫ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ, БОРТОВЫХ СИСТЕМ И

КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА......................................................................................................................		46
2.3.1	Функциональный анализ.................................................................................................................	46
2.3.2	Анализ (расчет) надежности............................................................................................................	47

2.3.3Анализ электрических и тепловых нагрузок на комплектующие и мер по облегчению нагрузок

для комплектующих. ......................................................................................................................................	75
2.3.4 Анализ худшего случая.....................................................................................................................	75
2.3.5 Анализ обеспечения требуемого ресурса и сохраняемости.........................................................	77
2.3.6 Перечень и программа контроля критичных элементов..............................................................	78
ГЛАВА 3 СТРУКТУРА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОТРАБОТКИ БОРТОВЫХ
СИСТЕМ И БОРТОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ..........................................................................	79
3.1 Требования к автономной отработке бортового оборудования. Цели и задачи............................	79

3.2Требования к видам опытных образцов (моделей) оборудования ипоследовательности

автономных испытаний при наземной экспериментальной отработке..................................................

3.3Оценка надежности бортовой аппаратуры по результатам заводских испытаний и

дополнительных отбраковочных испытаний комплектующих электрорадиоизделий..........................

3.4Требования к нормативным видам отработочных испытаний систем и космического аппарата в

целом при наземной экспериментальной отработке..............................................................................		89
ГЛАВА 4 ОБЩЕЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОБ ОТКАЗАХ ИЗДЕЛИЙ
МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ..............................................................................................................		93
4.1	ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОТКАЗОВ .....................................................................................................	93
4.2	МЕХАНИЗМЫ ВНЕЗАПНЫХ И ПОСТЕПЕННЫХ ОТКАЗОВ...................................................................	98
4.3	СТРУКТУРНЫЕ ДЕФЕКТЫ КОМПОНЕНТОВ БИС...............................................................................	103
4.4	ОБЩИЕ ДЕФЕКТЫ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ .............................................................................................	104
4.5	ДЕФЕКТЫ В КРЕМНИЕВОЙ ПОДЛОЖКЕ..........................................................................................	105

4.5.1Механизм образования "отрицательных нитевидных кристаллов".......................................... 106

4.5.2 Растворение кремния алюминием...............................................................................................		108
4.6	ДЕФЕКТЫ ПЛЕНОК ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ.............................................................	108
4.7	ДЕФЕКТЫ СТРУКТУРЫ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЛОЕВ.........................................................................	109
4.7.1 Локализованные дефекты структуры и состава диэлектрических слоев..................................		109
4.7.2 Химические и физические нелокализованные дефекты............................................................		110
ГЛАВА 5 ОТБРАКОВОЧНЫЕ ИСПЫТАНИЯ– СРЕДСТВО ПОВЫШЕНИЯ
НАДЕЖНОСТИ ПАРТИЙ ИЗДЕЛИЙ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ.....................................		114
5.1	СОСТАВ ОТБРАКОВОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ........................................................................................	114
5.2	ТРЕНИРОВКА...................................................................................................................................	119
5.3	ЭЛЕКТРОТРЕНИРОВКА ....................................................................................................................	120
5.4	ЭЛЕКТРОТЕРМОТРЕНИРОВКА.........................................................................................................	123
5.5	ТЕРМОТРЕНИРОВКА........................................................................................................................	125
5.6	ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ТРЕНИРОВОК ...........................................................................................	127
5.7	Состав отбраковочных испытаний ИС в отечественной промышленности...................................	128
5.8	Требования к отбраковочным испытаниям ИС за рубежом.........................................................	131
ГЛАВА 6 МОДЕЛЬ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВУЮЩИХФАКТОРОВ ДЛЯ
ЭЛЕКТРОРАДИОИЗДЕЛИЙ, ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ В КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТАХ
ДЛИТЕЛЬНОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ..........................................................................		135
6.1	Особенности условий эксплуатации ЭРИ в КА...............................................................................	135
6.2	Механические внешние воздействующие факторы......................................................................	147
6.3	Климатические внешние воздействующие факторы....................................................................	156
6.4	Собственная внутренняя среда КА.................................................................................................	160


6.5	Радиационные внешние воздействующие факторы.....................................................................		162
6.5.1		Излучения естественных радиационных поясов Земли..............................................................	162
6.5.2		Воздействие одиночных частиц....................................................................................................	165
6.6	Модель воздействия ВВФ на ЭРИ, эксплуатируемые в КА длительного функционирования......		168

ГЛАВА 7 МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ АППАРАТУРЫ КА ИЗДЕЛИЯМИ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ НЕОБХОДИМОГО УРОВНЯ КАЧЕСТВА И НАДЕЖНОСТИ..

......................................................................................................................................170

7.1Метод прогнозирования надежности изделий микроэлектроники, прошедших дополнительные

ОИ ........................................................................................................................................................

170

7.2Метод прогнозирования характеристик безотказности ИС, при проведении РФАперед

установкой в аппаратуру КА....................................................................................................................

184

7.3Метод создания программ отбраковочных испытаний изделий микроэлектроники для

прогнозирования надежности в процессе дополнительных ОИ ...........................................................	199
7.4 Метод альтернативной проверки влияния подкорпусной влаги на изделия микроэлектроники.....
........................................................................................................................................................	207

7.5Прогнозирование надежности изделий микроэлектроники для космического применения при

создании отдельного технологического маршрута изготовления (спецпартии) ...................................		209
ГЛАВА 8 ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ НА ИЗДЕЛИЯ
МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ............................................................................................................		213
8.1	ПРИРОДА ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ИЭТ...........	213
8.2	РЕЗУЛЬТАТЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ РАЗРЯДОВ НАИЭТ ......................................	220

8.3КОЛЛЕКТИВНЫЕ И ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ МЕРЫ ЗАЩИТЫ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ СТАТИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ

........................................................................................................................................................	225
8.4 ЗАЩИТА ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭСР.................................................................	228
ГЛАВА 9 НЕРАЗРУШАЮЩИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА МИКРОСХЕМ........................	230
9.1 Рентгеновская радиография и микротомография ........................................................................	230
9.1.1 Обзор систем формирования рентгеновского изображения.....................................................	230
9.1.2 Неразрушающее формирование трехмерного изображения....................................................	234

9.1.3Практическое использование рентгеновских инспекционных установок в лабораториях

анализа отказов............................................................................................................................................		235
9.2	Растровая электронная микроскопия............................................................................................	242
9.2.1 Сравнение РЭМ и оптического микроскопа.................................................................................		243
9.2.2 Электронная оптика .......................................................................................................................		251
9.3	Просвечивающая электронная микроскопия................................................................................	251
9.4	Рентгеновский микроанализ (EDS, WDS) .......................................................................................	295
ГЛАВА 10 МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ.......................................................		300

10.1

Термины и определения...........................................................................................................

300

10.2	Средства измерений..................................................................................................................	304
10.3	Аттестация методик выполнения измерений...........................................................................	305
10.4	Метрологическая экспертиза технической документации.......................................................	306
10.5	Вспомогательное оборудование...............................................................................................	307

ГЛАВА 11 РАСЧЕТНОЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ИЗДЕЛИЙ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ

ФАКТОРОВ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА..............................................................

308

11.1Методы прогнозированияработоспособности изделий микроэлектроники при воздействии

электрических и тепловых нагрузок.......................................................................................................

308

11.1.1Метод прогнозирования работоспособности ЭРИ к воздействию электрических и тепловых

нагрузок в КА негерметичного исполнения................................................................................................

308

11.1.2Определение допустимого коэффициента электрической нагрузки ИС в КА негерметичного

исполнения....................................................................................................................................................

313

11.1.3Справочник конструктора по применению изделий микроэлектроники в КА

негерметичного исполнения длительного функционирования...............................................................

315

11.2Анализ дозовых эффектов и разработка методов обеспечения радиационной стойкости

изделий микроэлектроники, не удовлетворяющих требованиям модели ВВФ...................................		317
11.2.1	Причины разбросов показателей радиационной стойкости ЭРИ от образца к образцу.....	319
11.2.2	Экспериментальные данные разброса радиационной стойкости ЭРИ.................................	323

11.2.3Обоснование номенклатуры критически важных ЭРИ определяющих радиационные

характеристики бортовой аппаратуры КА..................................................................................................		324
11.2.4	Обеспечение радиационной стойкости критически стойких ЭРИ.........................................	330

11.2.5Влияние идеологии проведения ВК, ОИ и ДНК на уровень радиационной стойкости ЭРИ,

устанавливаемых в аппаратуру...................................................................................................................

337

11.3Разработка метода прогнозированияработоспособности изделий микроэлектроники в

условиях комплексного воздействия ФКП..............................................................................................

344

11.3.1Разработка подхода к оценке работоспособности ЭРИ в условиях комплексного

воздействия ФКП...........................................................................................................................................

344

11.3.2Выбор типа математических моделей для прогнозирования комплексного влияния ФКП на

ЭРИ .....................................................................................................................................................

345

11.3.3Применение многофакторного планирования эксперимента для создания формальных

макромоделей ЭРИ для прогнозирования комплексного влияния ФКП	................................................. 347
ЗАКЛЮЧЕНИЕ..............................................................................................................................	354
ЛИТЕРАТУРА................................................................................................................................	355

Предисловие

Одним из основных способов повышения эффективности функционирования космических аппаратов (КА) и снижения затрат на их восполнение является увеличение сроков активного существования (САС) КА. С увеличением САС КА возрастает готовность космических систем (КС) , уменьшается число КА, необходимых для восполнения и поддержания пропускной способности КС, снижается потребность в ракетах-носителях для осуществления пусков, упрощается система управления функционирующими КА.

Необходимость решения любых задач определяется практической их значимостью. Острота последствий отказов аппаратуры и электрорадиоизделий (ЭРИ) в КА, ракетах, самолетах и т. д. определяется их драматичностью и катастрофичностью.

Общей научной основой учебной дисциплины «Надежность систем автоматического управления» является теория надежности, которая изучает общие методы, приемы, которых следует придерживаться при проектировании, изготовлении, приемке, транспортировке и эксплуатации изделий для обеспечения максимальной их эффективности в процессе использования, а также разрабатывающая общие методы расчета количественных характеристик качества радиоэлектронной аппаратуры. К настоящему времени вопросам теории надежности применительно к радиоэлектронной аппаратуре, устройствам исполнительной автоматики, машинам и механизмам посвящен обширный библиографический материал.

Структура космических аппаратов включает десятки тысяч элементов и компонентов, имеющих различный характер работы (электрические, электронные, фотоэлектрические, механические, химические, электромеханические, газодинамические). Одновременно к космическим аппаратам предъявляются все более высокие требования к ресурсу и безотказности в условиях жестких внешних воздействий. Имеющаяся же библиография содержит чрезвычайно ограниченный перечень учебных изданий, посвященных методам и приемам обеспечения надежности КА и аппаратуры длительного функционирования. Поэтому невозможно без систематизации накопленного опыта в области надежности КА и

овладения современной методологией обеспечения надежности создание надежных космических аппаратов.

При написании пособия автор использовал положительный опыт ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнева» по обеспечению надежности бортовой аппаратуры КА, результаты научноисследовательских и опытно-конструкторских работ по совершенствованию методологии обеспечения надежности.

В пособии, кроме ознакомления с подходом к обеспечению надежности бортовой радиоэлектронной аппаратуры, большое внимание уделено вопросам обеспечения, методам прогнозирования и дополнительным отбраковочным испытаниям изделий микроэлектроники как изначальных «кирпичиков» в системе обеспечения качества и надежности аппаратуры космических аппаратов. Изложенный материал, в большинстве случаев, подкреплен конкретными примерами анализов и расчетов, что позволяет использовать его в процессе дипломного проектирования и на начальном периоде производственной деятельности.

Перечень сокращений

АВПКО Анализ видов, последствий и критичности отказов,

АСМ Атомно силовая микроскопия, 244

БА

Бортовая аппаратура, 138 БИС

Большая интегральная схема, 198 БКС

Бортовая кабельная сеть, 148

ВБР Вероятность безотказной работы, 172

ВВФ Внешние воздействующие факторы, 140

ВО

Вспомогательное оборудование, 302

ГК

Гермоконтейнер, 145 ГКЛ

Галактические космические лучи, 169

ДНК Диагностический неразрушающий контроль, 142

ДОИ Дополнительные отбраковочные испытания, 177

ДФ Длительное функционирование, 143

ЕРПЗ Естественные радиационные пояса Земли, 165

ИВК Измерительно вычислительный комплекс, 303

ИД

Исходные данные, 160

ИО

Испытательное оборудование, 302 ИРПЗ

Искуственный радиационный пояс Земли, 326

ИС

Интегральные схемы, 143 ИЭТ

Изделия электронной техники, 20

Изделия элкктронной техники, 28

КА

Космический аппарат, 6

КП

Космическое пространство, 144 КПЭО

Комплексная программа экспериментальной отработки, 41

КС

Космическая система, 6

ЛПЭ Линейная передача энергии, 168

МВП Модель воздействующего поля, 217

МЗП Модель заряженного прибора, 217

МКМ Многокристальный молуль, 210

МНОП Металл нитрид оксид полупроводник, 167

МОП Металл оксид полупроводник, 198

МОПТ Транзистор металл оксид полупроводник, 167

МСБ Микросборка, 210

МТЧ Модель тела человека, 217

НМК Неразрушающие методы контроля, 202

НТД Нормативная техническая документация, 145

ОИ

Отбраковочные испытания, 142

ПКК Поликристаллический кремний, 110

ПН

Потенциально ненадежные, 191 ПОБ

Программа обеспечения безопасности, 41 ПОН

Прогграмма обеспечения надежности, 41 ПХТ

Плазменное химическое травление, 286

ПЭМ Просвечивающая электронная микроскопия, 244

РС

Радиационная стойкость, 144 РФА

Разрушающий физитческий анализ, 195 РЭА

Радиоэлектронная аппаратура, 175 РЭМ

Растровая электронная микроскопия, 244

САС Срок активного существования, 6

СБ

Солнечные батареи, 145 СВС

Собственная внутренняя среда, 140

СИ

Средства измерений, 303 СКЗ

Среднеквадратичное значение, 156 СКЛ

Солнечные космические лучи, 169 ССН

Структурная схема надежности, 50

ТЗ

Техническое задание, 160 ТТЗ

Тактико техническое задание, 42

ТУ

Технические условия, 137

ФКП Факторы космического пространства, 143

ФСС Фосфорсиликатное стекло, 210

ШСВ Широкополосная случайная вибрация, 153

ЭВМ Электронная вычислительная машина, 349

ЭВТИ Экранновакуумная теплоизоляция, 145

ЭП

Элементы памяти, 101 ЭРИ

Электрорадиоизделия, 6 ЭСЗ

Электростатический заряд, 215 ЭТТ

Электротермотренировка, 183

Указатель используемых иллюстраций

Рис. 1 Факторы, влияющие на надежность РЭА	30
Рис. 2 Зависимость функций Р (t) и F (t)	31
Рис. 3 Зависимость функции P(t) от коэффициента нагрузки	32
Рис. 4. Типовая зависимость интенсивности отказов ИЭТ от времени	33
Рис. 5 Основные элементы системы менеджмента качества предприятия	38
Рис. 6 Структурная схема надежности космического аппарата.	58
Рис. 7 Схема использования ЭРИ, прошедших ДОИ в ИТЦ	86
Рис. 8 Возможное расположение элементов ИС и дефектов	95
Рис. 9 Графическое изображение возникновения параметрических отказов ИС.	96
Рис. 10 Распределение вероятностей отказов в запоминающих устройствах с
произвольной выборкой емкостью 4 кбит и зависимости от размера дефекта:	99
Рис. 11 Схематическое представление плоскостей с различными индексами
Миллера в кубической решетке	107
Рис. 12. Зависимость периода приработки ИС от температуры.	125
Рис. 13 Зависимость интенсивности отказов от температуры для кремниевых
приборов	126
Рис. 14 Общий вид герметичного космического аппарата	144
Рис. 15 Общий вид конструкции негерметичного космического аппарата	145
Рис. 16 Структура панели контейнера негерметичного космического аппарата	146
Рис. 17 Зависимость плотности дефектов от их величины	174
Рис. 18 Уточнение функции интенсивности отказов для ЭРИ, прошедших ОИ в
ИТЦ:	177
Рис. 19 - Распределение тока потребления 564ИЕ10В (партия 216 шт.).	180
Рис. 20 Распределение дрейфа тока потребления 564ИЕ10В	180
Рис. 21 Распределение несоответствий выявленных при проведении РФА ИС для
КА «Экспресс-АМ», «Глонасс» (на основе исследований 467 партий).	184
Рис. 22 Распределение выявленных замечаний при проведении РФА ЭРИ от
количества партий завода-изготовителя закупленных для установки в
аппаратуру	186
Рис. 23 Динамика изменения дефектности ИС	187
Рис. 24 Результаты забракования ИС по результатам РФА	188
Рис. 25 Трещина на поверхности кристалла	205

11
Рис. 26 Металлизация на ступеньке окисла меньше нормы	205
Рис. 27 Грязь на поверхности кристалла	206
Рис. 28 Повторная приварка вывода	206
Рис. 29 Коррозионное разрушение металлизации	207
Рис. 30 Пример фрагмента решения о создании спецпартий ЭРИ	211
Рис. 31 Иллюстрация типичной системы построения рентгеновского
изображения.	231
Рис. 32 Иллюстрация объема генерации рентгеновского излучения в
вольфрамовой мишени, бомбардируемой пучком электронов с энергией 150 кэВ
и бесконечно малой фокальной точкой.	233
Рис. 33 Иллюстрация процесса томографического формирования изображения.	235
Рис. 34 Трещины в миниплате отображены при нормальном облучении.	236
Рис. 35 Столбиковые выводы BGA, имеющие (а) пустоты и закоротки, а также
(б) проблемы растекания/смачивания.	236
Рис. 36 Электрическое замыкание, вызванное мостовым дефектом столбиковых
выводов.	237
Рис. 37 На изображении показаны надломленные проводники в корпусе BGA.	237
Рис. 38 Рентгеновское изображение (а) поверхности приклейки кристалла и (б)	240
Рис. 39 Закоротка в формовочной массе, вызванная диффузией медных линий.	241
Рис. 40 Радиационное повреждение pn-перехода, измеренное по форме
зависимости тока утечки от поверхностной дозы.	242
Рис. 41 Блок-схема сканирующего электронного микроскопа.	244
Рис. 42 РЭМ изображение интегральной схемы с малым увеличением.	245
Рис. 43а РЭМ изображение бугорка на шероховатой поверхности. Детектор
вторичных электронов сверху (верхнее освещение).	246
Рис. 44 Увеличение равно геометрическому отношению размера растра на
телевизионном мониторе к размеру поля сканирования на поверхности образца.	248
Рис. 45 Иллюстрация максимального полезного увеличения.	249
Рис. 46 Схема получения изображения в просвечивающем микроскопе.	253
Рис. 47. Дифракция в одиночном кристалле кремния, электронный пучок
ориентирован параллельно <110>	254
Рис. 48 Дифракционная картинка в поликристаллическом образце.	254

12
Рис. 49 Схема ориентирования кристаллографических плоскостей в стандартной
кремниевой пластине ориентированной [001]	255
Рис. 50. Схематическое изображение осевой зоны в ПЭМ.	256
Рис. 51. Схематическое изображение апертуры для обыкновеного
светлопольного изображения с использованием просвечивающего пучка.	257
Рис. 52. Схематическое изображение апертуры для получения высокого
разрешения фазового контраста изображения с использованием
просвечивающего и преломленного пучков.	257
Рис. 53. Схематическое представление темнопольного и светлопольного режима
в ПЭМ	259
Рис. 54. Изображение дислокаций в кремнии, полученное в 2-лучевом светлом
поле а) и в темном поле б)	259
Рис. 55. Контраст дифракционного изображения дислокаций а активной области
кремниевой подложки	261
Рис. 56. Дифракционный контраст перекристаллизации кремниевой подложки с
образованием поликристаллической области и разрушением подзатворного
окисла	261
Рис. 57. Пример массового контраста аморфные слои оксида кремния и
оскинитрида кремния имеют различный оттенок серого благодаря различной
рассеивающей способности элементов.	262
Рис. 58. Высокое разрешение фазового контраста затвора с толщиной 18-21 А.	264
Рис. 59. Высокая разрешающая способность фазового контраста, показывает
края решетки в закоротке.	264
Рис. 60. Схематическое описание EELS в ТЕМ. Eo - энергия после
взаимодействия, E - потеря энергии.	266
Рис. 61 Энергетический спектр для образца состоящего из титана и кислорода.	266
Рис. 62. Дефекты внедрения, вызвавшие образование дислокаций, изображение
получено при помощи контрастной дифракции.	267
Рис. 63. Дислокация в изоляционной канавке контакта, b) в ошибке виновато
эпитаксиально выращенное кремниевое основание.	269
Рис. 64. Изображение дефекта затвора, образец утончался с использованием FIB.	270
Рис. 65. Граница раздела между силицидом титана и нитридом титана.	271
Рис. 66. Схематичное изображение электронно-оптической колонны.	272

13
Рис. 67. Зависимость эмиссии вторичных электронов, приводящая к
топографическому контрасту.	275
Рис. 68а. Изображение во вторичных электронах алюминиевого проводника с
вольфрамовым покрытием, поврежденным вследствие электромиграции.	276
Рис. 69. «Подушкообразная» дисторсия при низком увеличении РЕМ
изображения.	277
Рис. 70 Зарядка образца в зависимости от энергии пучка.	279
Рис. 71 Напряжение первичного пучка 10 КэВ. На изображение микросхемы с
пассивацией показана отрицательная (яркие области) зарядка. Заземлены только
металлические контактные площадки и, следовательно, они не заряжаются.	279
Рис. 72. Напряжение первичного пучка 10 КэВ. На изображение микросхемы с
пассивацией показана положительная (темные области) зарядка.	280
Рис. 73. Тот же самый образец, но используется напряжение 2.5 кэВ, при
котором нейтрализуется зарядка пассивации.	281
Рис. 74. РЭМ изображение поперечного сечения интегральной схемы после
декорирования.	283
Рис. 75. РЭМ изображение интегральной схемы после плазмененного
послойного удаления. Видны слои двух металлов, межслойного (защитного)
диэлектрика и поликремния.	285
Рис. 76. РЭМ изображение интегральной схемы после жидкостного травления до
слоя поликремниевого затвора.	285
Рис. 77. РЭМ изображение алюминиевого проводника, покрытого слоем Au/Pd
толщиной 10 нм.	286
Рис. 78а. РЭМ изображение при ускоряющем напряжении 20 кВ. Видны
вольфрамовые пробки под алюминиевым проводником.	288
Рис. 79 РЭМ изображение алюминиевого проводника при ускоряющем
напряжении 10 кВ.	289
Рис. 80 РЭМ изображение алюминиевого проводника при ускоряющем
напряжении 10 кВ.	289
Рис. 81. РЭМ изображение без наклона образца.	290
Рис. 82. РЭМ изображение с наклоном образца на 30 градусов и разворотом на
45 градусов.	291

14
Рис. 83. Для хорошей фокусировки объект должен быть круглым или
квадратным и не должен заряжаться.	292
Рис. 84. Использование профиля сигнала для регулировки контраста и яркости.	294
Рис. 85 Изображение трещины вывода микросхемы в цветовой схеме
показывающей содержание различных элеметов (Ag, Au, Ni, Fe и Cu),
полученное с помощью EDS.	298
Рис. 86 Изображение среза вывода микросхемы, полученное с помощью
методики EDS, на котором видны технологические слои (ковар, серебряно-
кадмиево-медный припой, никелировка и золотое покрытие). В данном случае
хорошо виден брак нанесения припоя.	298
Рис. 87 STEM-EDS изображения в области КЭШа микропроцессора.	299
Рис. 88 Коэффициент нагрузки ИС в корпусе 402.16-23 при приклейке к
печатной плате	316
Рис. 89 Коэффициент нагрузки ИС в корпусе 402.16-23 при пайке за выводы	317
Рис. 90 Гистограмма распределения сопротивления открытого ключа Rотк.
1127КН6 (партия 99 дата изг. 02.04 кол-во 86 шт.) при Ucc=±8.1 B; Uсм= – 7 В	320
Рис. 91 График сопротивления открытого ключа Rотк. 1127КН6 (партия 99 дата
изг. 02.04 кол-во 86 шт.) при Ucc=±8.1 B; Uсм= – 7 В	321
Рис. 92 Гистограмма распределения сопротивления открытого ключа Rотк.
1127КН6 (партия 99 дата изг. 02.04 кол-во 86 шт.) при Ucc=±8.1 B; Uсм= 7 В	321
Рис. 93 График распределения сопротивления открытого ключа Rотк. 1127КН6
(партия 99 дата изг. 02.04 кол-во 86 шт.) при Ucc=±8.1 B; Uсм= 7 В	322
Рис. 94 Гистограмма распределения сопротивления открытого ключа Rотк.
1127КН6 (партия 99 дата изг. 02.04 кол-во 86 шт.) при Ucc=±8.1 B; Uсм= 0 В	322
Рис. 95 График распределения сопротивления открытого ключа Rотк. 1127КН6
(партия 99 дата изг. 02.04 кол-во 86 шт.) при Ucc=±8.1 B; Uсм= 0 В	323
Рис. 96 Разброс уровня радиационной стойкости ИС в производственной партии	324
Рис. 97 Схема обеспечения радиационной стойкости ЭРИ	330
Рис. 98 Результаты обработки экспериментальных данных по изменению
коэффициента усиления транзисторов 2Т3117А при Iэ=10 мкА, Uк=5 В	334
Рис. 99 Результаты обработки экспериментальных данных по изменению
коэффициента усиления транзисторов 2Т3117А при Iэ=100 мА, Uк=5 В	335

15
Рис. 100 Результаты обработки экспериментальных данных по изменению
коэффициента усиления транзисторов 2Т3117А при Iэ=20 мА, Uк=5 В	335
Рис. 101 Результаты обработки экспериментальных данных по изменению
напряжения насыщения транзисторов 2Т3117А при Iк=1 мА, Iб=100 мкА	335
Рис. 102 Результаты обработки экспериментальных данных по изменению тока
утечки Iкбо транзисторов 2Т3117А при Uкб=60В	336
Рис. 103 Результаты обработки экспериментальных данных по изменению тока
утечки Iэбо транзисторов 2Т3117А при Uэб=4В	336
Рис. 104 Гистограмма распределения величины выходного тока низкого уровня
для партии ИМС 564ИЕ10В. Ужесточенная граница установлена> 1.5 мА.	340
Рис. 105 Гистограмма распределения дрейфа выходного тока низкого уровня для
партии ИМС 564ИЕ10В. Границы дрейфа параметра установлены от –0.1 до 0.15
мА.	340
Рис. 106 Гистограмма распределения величины выходного тока высокого уровня
для партии ИМС 564ИЕ10В. Ужесточенная граница установлена > 3.5 мА.	341
Рис. 107 Гистограмма распределения дрейфа выходного тока высокого уровня
для партии ИМС 564ИЕ10В. Границы дрейфа установлены в пределах от –0.3 до
0.2мА.	341
Рис. 108 Распределение тока потребления для партии ИМС 564ИЕ10В.
Ужесточенная граница установлена < 50 нА.	342
Рис. 109 Распределение дрейфа тока потребления для партии ИМС 564ИЕ10В.
Границы дрейфа установлены в пределах от –20 до 20 нА.	342
Рис. 110 Макромодель двухвходового вентиля И - НЕ	348

Указатель используемых таблиц

Таблица 1 Общая номенклатура показателей надежности технических изделий	24
Таблица 2 Виды отказов для различных признаков деления отказов для ИС	28
Таблица 3 Основные механизмы отказов ИС	29
Таблица 4 Коэффициент Кр в зависимости от числа отказов n и значения
доверительной вероятности Р	34
Таблица 5 Вид расчета надежности	47
Таблица 6 Нормативный бюджет надежности перспективного КА «Зухре»	51
Таблица 7 Варианты соединения элементов в ССН	63
Таблица 8 Способы резервирования	67
Таблица 9 Уровень критичности вида отказа	74
Таблица 10 Требования к оборудованию для квалификации	81
Таблица 11 Последовательности автономных испытаний	81
Таблица 12 Соответствие моделей оборудования для отработки квалификации	82
Таблица 13 Последовательность испытаний для образцов оборудования	83
Таблица 14 Объем матрицы ДОИ	86
Таблица 15 Виды испытаний для наземной экспериментальной отработки	90
Таблица 16 Цели и задачи видов испытаний	90
Таблица 17 Статистический подход обработки экспериментальных данных	94
Таблица 18 Влияние размеров дефектов в критических слоях на неисправность
строк БИС ЗУ	100
Таблица 19 Влияние размеров дефектов в критических слоях на неисправность
столбцов БИС ЗУ	100
Таблица 20 Соотношения между катастрофическими и постепенными отказами
ИС	102
Таблица 21 Деградационные процессы и величины интенсивности отказов	103
Таблица 22 Изменение распределения пор в окисле в результате проведения
основных технологических операций	112
Таблица 23 Степень пористости диэлектрических пленок на кремниевых
подложках	113
Таблица 24 Механизмы отказов, выявляемые при отбраковочных испытаниях
ИС	116

17
Таблица 25 Классификация основных механизмов отказов при повышенной
температуре	118
Таблица 26 Результаты тренировки МОП ЗУ с произвольной выборкой в
статическом режиме	124
Таблица 27 Виды и методы отбраковочных испытаний	129
Таблица 28. Последовательность отбраковочных испытаний ИС по MIL-STD-883	132
Таблица 29. Характеристики отдельных видов отбраковочных испытаний	133
Таблица 30. Зависимость между уровнем качества ИС и надежностью	134
Таблица 31 Эффект отбраковочных испытаний ИС	134
Таблица 32 Внешние факторы, воздействующие на ЭРИ в КА	138
Таблица 33 Величины минимальной защиты ЭРИ	147
Таблица 34 Параметры синусоидальной вибрации	150
Таблица 35 Параметры случайной вибрации	150
Таблица 36 Параметры линейных нагрузок, акустического шума и одиночных
ударов	150
Таблица 37 Уровни синусоидальной вибрации, соответствующие уровням
случайной вибрации	151
Таблица 38 Режимы проведения виброиспытаний	151
Таблица 39 ЭРИ, испытанные на воздействие ШСВ	152
Таблица 40 Требования по вибрационным нагрузкам	154
Таблица 41 Гарантии ТУ по линейным нагрузкам, акустическому шуму и
многократным ударам	154
Таблица 42 Климатические факторы, воздействующие на ЭРИ, используемые в
КА	160
Таблица 43 Характеристика рабочей среды КА	160
Таблица 44 Максимальный уровень поглощенных доз для ЭРИ в КА	164
Таблица 45 Обобщенные требования к ЭРИ по стойкости к ИИ	164
Таблица 46 Значение коэффициентов Fo и γ для ионов ГКЛ	167
Таблица 47 Значение коэффициентов Fo и γ для ионов СКЛ (Lo=1)	167
Таблица 48 Климатические факторы	168
Таблица 49 Собственная внутренняя среда	169
Таблица 50 Радиационные факторы	169

18
Таблица 51 Динамика изменения требований к ресурсу и вероятности
безотказной работы КА	170
Таблица 52 Нормативный бюджет надежности перспективного КА на базе
платформы «Экспресс-1000»	170
Таблица 53 - Изменение базовых интенсивностей отказов основных классов и
функциональных групп ЭРИ, изготовленных отечественной промышленностью	171
Таблица 54 – Объем проведения дополнительных отбраковочных испытаний
ЭРИ	178
Таблица 55 Оценка коэффициентов отбраковочных испытаний	182
Таблица 56 Различие в методах контроля в процессе производства ИС и в
методах контроля РФА	190
Таблица 57 Объем разрушающего физического анализа.	193
Таблица 58 Основные механизмы отказов ИС	194
Таблица 59 - Зависимость относительного числа отказов от степени интеграции
ИС	196
Таблица 60 Величина относительного числа дефектов компонентов
ненадежности конкретных заводов – изготовителей ИС и λРФАi (1/час) при
доверительной вероятности P=0,9.	198
Таблица 61 Отбраковочные испытания для выявления отказов, связанных с
дефектами кристаллов ИС	202
Таблица 62 Отбраковочные испытания для выявления отказов, связанных со
сборкой кристалла в корпусе	203
Таблица 63 Средний уровень отказов ИС для наиболее распространенных
методов отбраковочных испытаний	204
Таблица 64 Величина ЭСЗ на предметах из различных материалов, В	214
Таблица 65 Влияние относительной влажности воздуха на электризацию
некоторых объектов	226
Таблица 66 Время рассеяния ЭСЗ различных материалов	227
Таблица 67. Сравнение характеристик РЭМ и оптического микроскопа.	244
Таблица 68. Сравнительные характеристики источника электронов.	251
Таблица 69. Калиброванные значения межплоскостного интервала между
значениями FFT изображения []. Интервалы решетки соответствуют фазе CoSi2
(JCPDS # 38-1449).	265

19
Таблица 70. Зависимость размера пятна и пробег электронов в алюминии от
ускоряющего напряжения.	288
Таблица 71Стойкость микросхем к ионизирующим излучениям космического
пространства	327
Таблица 72 Таблица истинности двухвходового вентиля И-НЕ	349
Таблица 73Уровни ФКП на геостационарной орбите	353

1 / 431 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
06.03.2016300.03 Кб7МУ_УиАинновац деят_2012_МЭУ_курсовая2.doc
#
17.03.2015298.23 Кб32Мусонов.БРС.15.09.14.docx
#
17.03.2015108.69 Кб27Мухина.docx
#
06.03.20169.31 Mб196Н. В. Муренкова - Проекционное черчение.pdf
#
17.03.2015354.82 Кб13на печать.doc
#
17.03.201511.03 Mб842Надежность САУ Федосов В В 4261.pdf
#
17.03.2015222.11 Кб44надежность.pdf
#
17.03.2015248.83 Кб24Наискорейший спуск - MathCad.doc
#
17.03.201529.09 Кб22Наискорейший спуск в Excel.pdf
#
17.03.20151.89 Mб7налоговый кодекс 2011.rtf
#
25.11.2019316.7 Кб7НАСТЯ ПМ.docx

ОГЛАВЛЕНИЕ