Проблеми випробувань

2.3. ЗРОСТАННЯ ТРУДОМІСТКОСТІ ВИПРОБУВАНЬ

Складність ЕА і її функціональне навантаження постійно зростають.

Підвищення функціональної щільності сучасних виробів ЕА досягається за рахунок розширення номенклатури використовуваних, в ній ІС і ЕРЕ і вживання високоінтегрірованних виробів мікроелектроніки. Цей процес породжує дві обставини, пов'язані з вартістю випробувань.

1. Розширення номенклатури вживаних в ЕА виробів і зниженні їх обсягу випуску істотно підвищують трудомісткість проведення випробувань і особливо випробувань по визначенню показників надійності.

2. Для проведення випробувань багатофункціональної ЕА по умовам , близьким до умов її експлуатації, потрібна більш обємна програма випробувань і досконаліше випробувальне устаткування.

Вживання ЕА в складних системах різного призначення пов'язане із збільшенням числа і діапазону впливаючих факторів. Обидві обставини приводять до необхідності розширення об'єму випробувань, що проводяться, і вдосконалення випробувального устаткування.

При розгляді питань, пов'язаних з трудомісткістю вопробувань, слід виділити проблему трудомісткості випробувань по визначенню показників надійності ЕА. Перш за все необхідно підкреслити, що можливість створення надійно функционуючих електронних систем є слідством істотного покращення показників надійності комплектуючих ці системи виробів мікроелектроніки. Орієнтовний розподіл витрат по видах випробувань ЕА даний в таблиці. 3.1 [2]. Приведені витрати включають витрати по зарплаті і по амортизації устаткування для контролю і випробувань, а також собівартість готових виробів, підданих випробуванням і що внаслідок цього не підлягають реалізації. Найбільші витрати йдуть на проведення випробувань ЕА на надійність. Під надійністю ЕА розуміють її властивість виконувати певні функції, зберігаючи в часі встановлені експлуатаційні показники в заданих межах, відповідним режимам і умовам експлуатації, технічного обслуговування, зберігання і транспортування апаратури.

Таблица 3.1. Розприділення витрат по видам випробувань

Вид випробувань	Процент вартості всіх випробувань	Вид випробувань	Процент вартості всіх випробувань
Виявлення резонансних частот	2,4	Водостійкість тимчасова	2,7
Вібростійкість	3,2	Водостійкість тривала	3,6
Віброміцність	5,0	Дія підвищиного тиску	0,8
Ударна міцність	0,5	Дія пониженого тиску	0,9
Випадкова вібрація	5,7
Дія поодиноких ударів	1,7	Дія сонячної радіації	2,7
Дія лінійних прискорень	0,7	Термоудар	4,5
Холодостійкість	0,7	Грибостійкість	1.7
Теплостійкість	0,7	Дія соляного туману	2,4
Термоцикл.	3,6	Надійність в тому числі довговічність	56,6 49,0

Вартість таких випробувать дуже велика, а отримана інформація про надійність ІС із-за великого проміжку часу випробувань втрачає цінність. Якщо врахувати, що отриманий показник надійності характеризує виріб одного типу і поширення результатів випробувань на інші типи виробів не завжди правомірно, то стане ще очевидніше недоцільність вживання статистичних методів для оцінки показників високонадійних виробів. Недостатком статистичного методу оцінки надійності є також і те, що при цьому методі не можна допускати помилки в визначенні наявності відмови з вини вимірювальної техніки і обслуговуючого персоналу.

Зараз методи ймовірно-статистичної оцінки надійності виробів мікроелектроніки застосовують не для визначення їх фізичної надійності, а для оцінки її нижньої прийнятної межі. Фактичну надійність виробів визначають за даними експлуатації ЕА і на основі узагальнення великого статистичного матеріалу по різних випробуваннях і інших дослідженнях.

Намітилися наступні напрями по подоланню відзначених вище труднощів визначення показників надійності виробів:

розвиток физико-статистичних методів моделювання фізики відмов;

подальше вдосконалення методів ймовірно-статистичної оцінки надійності з одночасним вдосконаленням технічних засобів оцінки показників якості багатофункціональних пристроїв, комплектуючих МЕА.

Основні початкові положення першого напряму зводяться до наступного [17].

1. Будь-який реальний прилад, пристрій, ІС безперервно змінюються і змінюватимуться унаслідок глобального принципу зростання ентропії, тому що вони є конкретними термодинамічними нестійкими системами. Тому завжди необхідно оцінювати стійкість виробу як физико-хімічної системи. Оцінку слід починати з визначення термодинамічної нестійкості, тобто відхилення ізобарного потенціалу системи від його рівноважного значення, потім повинна бути проведена оцінка швидкостей реакції взаємодії при реальних значеннях температур і електричних навантажень з урахуванням наявності конкретних дефектів, властивих фізичній структурі виробу. При цьому досліджуються такі реакції, які приводять до зміни властивостей, що визначають виконання виробом функціональних задач.

2. Вивчення відмов в часі виявило залежність, показану на мал. 3.2. Стадія 1 у вказаній залежності пов'язана з виявленням дефектних приладів, стадія 3 — з природним старінням матеріалів або фізичним зносом приладів, а стадія 2— це стадія випадкових відмов. При цьому розрахунок часу «життя» будь-якого елемента виробу означає визначення часу до стадії 3. Відмови виробів у стадії 2 відбуваються через неявні дефекти виробів.

Рис. 3.2. Характерна залежність інтенсивності відмов виробів від часу

Знання про протікання физико-хімічних процесів, що відбуваються в реальній фізичній структурі виробу ЕА, дозволяють ухвалювати нові рішення по вдосконаленню конструкції або технології виготовлення виробу, створювати методики таких випробувань, в яких вказані процеси швидшають різними по вигляду навантаженнями, характерними для умов експлуатації виробу. Вказані випробування для збільшення інтенсивності физико-хімічного дегроадаційного процесу проводять під підвищеними навантаженнями. Такі випробування називають прискореними.

Другий напрям по подальшому вдосконаленню методів ймовірносно-статистичної оцінки надійності і вдосконаленню технічних засобів оцінки показників якості грунтується на установці статичних звязків відображаючих складні багатофакторні процеси . Розвиток вказаного напряму зумовлюється одночасним прогресом в обчислювальній техніці як технічному засобі реалізації статистичних обчислень. При цьому розв'язуються наступні задачі:

Створення більш економічних програм випробувань за визначенням показників надійності випробовуваних виробів;

Оптимізвція випробувань за вартістю;

автоматизация випробувального устаткування;

врахування ідентичності властивостей виробів, що виготовляються по сучасних технологічних процесах.

Створення більш економічних програм випробувань забезпечується або обліком додаткової апріорної інформації, або введенням додаткових обмежень на умови і порядок проведення випробувань.

Знизити вартість випробувань ЕА на надійність, зберігаючи ефективність їх проведення, дозволяє оптимізація випробувань. Основними параметрами ефективності випробувань є вартість і точність оцінки показника надійності. Вартість — це витрати, пов'язані з випробуванням одного зразка ЕА, тривалістю випробувань, а також із здійсненням контролю функціонування випробовуваної ЕА.

Понизити трудомісткість, а отже, і собівартість випробувань можна шляхом автоматизації випробувального устаткування на базі вбудованих мікропроцесорів. До числа основних вимог до устаткування відносяться гнучкість автоматичної перебудови на різні режими і об'єкти випробувань, виконання основного циклу випробувань без втручання оператора, автоматичний контроль і документування режимів випробувань, можливість роботи у складі децентралізованих ієрархічних систем, необхідність організації нарощуваного виконавчого рівня в автоматизованих ділянках випробувань.

Ідентичність властивостей виробів, що виготовляються груповими методами обробки, слід розглядати як об'єктивну передумову скорочення об'єму випробувань. Вживання групових методів при виробництві виробів мікроелектроніки забезпечила ідентичність умов виготовлення виробів в одній партії. Більш висока ідентичність в партії, розташованій на одній підкладці (пластині), менш висока — в партії пластин.

Підвищенню надійності виробів сприяє також і автоматизація технологічних операцій. Вживання автоматів забезпечує більш високу відтворність параметрів технологічного процесу і відповідно поліпшені характеристики фізичної структури виробу, формовані на цій операції. Як правило, для випробувань вибираються найскладніші, тобто самі насичені елементами вироби.