--II семестр-- / Лекции1 / Лекция 1
.docЛекция №1
5.09.2002г.
Общие рекомендации по повышению надежности электронно-вычислительного оборудования
-
Для выявления различных отказов необходимо использовать специальные методы отбраковки.
-
В наиболее критические точки схемы необходимо вводить ограничители напряжения и тока или иные защитные устройства.
-
При выявлении непредвиденных воздействий (реальные условия эксплуатации могут значительно отличаться от лабораторных) необходимо рабочие точки компонентов по току и напряжению и рассеянную мощность выбирать с учетом перегрузок.
-
Избыточность системы должна определяться компромиссом между запасом надежности и устройства и его стоимостью.
-
Помимо аппаратной надежности необходимо учитывать надежность программного обеспечения, которое должно своевременно фиксировать отказы оборудования, чтобы это не приводило к отказу всей системы.
-
Требуемый уровень надежности закладывается на уровне проекта, однако в дальнейшем необходимо применять дополнительные меры обеспечения надежности на этапах производства, транспортировки, складирования, эксплуатации и при интеграции данного оборудования с другими видами оборудования.
-
Проект должен быть по возможности простым, использовать широкодоступные стандартные компоненты с целью минимизации количества типов компонентов.
-
Необходимо применять многоуровневые методы контроля качества изделия и обеспечения его надежности.
Методы отбраковки
|
Метод |
Какие дефекты выявляет |
|
Термоциклирование |
Разгерметизация корпусов компонентов, трещины в подложке, дефекты соединения «кристалл-подложка» |
|
Воздействие повышенной температуры |
Дефекты контактов и металлизации, процессы окисления |
|
Воздействие влажности |
Поглощение влаги, коррозия, химические реакции |
|
Солевой туман |
Коррозия |
|
Вибрация |
Незакрепленные детали, дефекты пайки и механические неисправности |
|
Проверка на герметичность |
Негерметичность корпуса |
|
Постоянное ускорение |
Трещины в подложке, дефекты перемычек, плохая отгезия |
|
Механические удары |
Утечки электролита из конденсаторов, механические повреждения и дефекты поверхности |
|
Проверка электрических параметров |
Дефекты поверхности и металлизации, проволочных соединений |
|
Стойкость к температуре пайки |
Изменение электрических характеристик, механические повреждения, нарушение свойств компонентов |
|
Воздействие влаги |
Коррозия, дефект влажности |
|
Испытание на прочность |
Механическая нестойкость |
В настоящее время общепринятыми считаются два направления увеличения надежности выпускаемых интегральных микросхем:
1. Совершенствование конструкции и технологии изготовления за счет обратной связи «производство – проектное подразделение».
2. Выявление и удаление изделий с отказами (действительными и потенциальными) из готовой партии до поставки потребителю.
Состав отбраковочных испытаний ИС в отечественной промышленности
Во всех отечественных регламентирующих документах по выпуску ИС имеется указание на 100%-ое отбраковочные испытания, причем их состав может включать 20 видов испытаний и не менее 10 видов испытаний, если есть приемка заказчиков, и не менее 10 видов испытаний для ИС широкого применения. Методика и условия испытаний описаны ОСТ (отраслевой стандарт).
|
Вид испытаний |
Условия испытаний |
|
Визуальный контроль*1 |
Увеличение в 200, 100, 80 раз |
|
Контроль монтажа кристалла |
По технической документации |
|
Контроль прочности креплений кристалла |
Выборочно по 2 схемы от каждой установки с интервалом в 2 часа |
|
Контроль прочности сварного соединения |
Выборочно по 2 схемы от каждой установки с интервалом в 2 часа |
|
Визуальный контроль сборки перед герметизацией |
Увеличение не менее чем в 32 раза |
|
Герметизация |
В контролируемой инертной среде |
|
Термообработка |
По технической документации |
|
Испытания на воздействие изменения температуры* |
10 циклов от -60о до верхнего значения по технической документации |
|
Испытания на воздействие линейного ускорения* |
30 000g |
|
Контроль свободного перемещения частиц внутри корпуса по уровню шума |
По технической документации |
|
Промежуточные электрические испытания* |
Контроль статических параметров при нормальных условиях |
|
Электротермотренировка* |
240 часов для МДП-схем, 168 – для биполярных |
|
Промежуточные электрические испытания |
Контроль статических параметров при нормальных условиях |
|
Электротермотренировка |
72 часа |
|
Заключительные электрические испытания |
Проверка статических, динамических параметров и правильность функционирования при нормальных условиях и при повышенной и пониженной температурах |
|
Рентгеновский контроль* |
По технической документации |
|
Проверка герметичности |
Для полых корпусов |
|
Контроль внешнего вида |
По технической документации |
Все изделия классифицируются по трем уровням в качестве надежности:
класс А – включает схемы повышенной надежности, предназначенные для работы в жестких режимах внешних воздействий;
класс В – включает надежные для промышленного применения схемы, а также некоторые виды схем военной аппаратуры, когда главным требованием является стабильность схемы в течение длительного времени;
класс С – включает схемы, для которых воздействующие факторы не являются определяющими и на первое место ставится минимальная стоимость.
Характеристики отдельных видов отбраковочных испытаний
|
Вид испытания |
Преимущества |
Недостатки |
|
Визуальный контроль при помощи растрового электронного микроскопа |
Видеозапись худших случаев нарушений целостности покрытия |
Субъективный контроль, дорогой метод, затраты времени |
|
Тепловое воздействие |
Помогает выявить дефекты оксида |
Неэффективно для отбраковки большей части МОП, возможно повреждение корпуса больших размеров |
|
Механическое воздействие |
Гарантируемая стойкость ИС к заданным механическим напряжениям |
Если механический удар, то затрачивается много времени и возможно повреждение корпуса, если постоянное ускорение, то вызываемые усилия недостаточны для ряда микросхем, высокая стоимость, затраты времени |
1 Знаком * обозначены требования к отбраковочным испытаниям к ИС за рубежом