4.1.4. Выбор элементов и материалов.

Главное в проектируемой аппаратуре - использовать элементы, надежность которых соответствует требованиям к надежности самой аппаратуры. Применяемые конструкционные материалы должны иметь такую скорость старения, которая обеспечила бы нормальную эксплуатацию в течение всего срока службы. Поскольку требования к надежности аппаратуры постоянно растут, все более высокие требования предъявляются к надежности комплектующих элементов.

Важным фактором повышения надежности современной РЭА является широкое применение в ней микроэлектронных изделий, позволяющих значительно расширить ее функциональные возможности, уменьшить массу, габариты, потребляемую мощность и стоимость.

В настоящее время определились два направления конструирования микроэлектронной аппаратуры:

- на основе корпусированных интегральных микросхем, двух - и многослойных печатных коммуникационных плат;

- на основе бескорпусных интегральных микросхем и плат с пленочными соединениями и пассивными элементами.

В зависимости от технологии изготовления интегральные микросхемы делят на полупроводниковые, пленочные и гибридные. По функциональному назначению интегральные микросхемы подразделяют на цифровые, аналоговые и СВЧ.

Полупроводниковые интегральные микросхемы являются более надежными и дешевыми из всех интегральных структур.

Полупроводниковые интегральные микросхемы обычно представляют кристалл кремния, на поверхности которого сформированы все элементы и межэлементные соединения. Пленочные интегральные микросхемы представляют совокупность расположенных на диэлектрической подложке пленочных пассивных элементов и соединений с навесными некорпусированными полупроводниковыми интегральными микросхемами и другими навесными элементами.

Опыт эксплуатации и систематизация данных по отказам полупроводниковых интегральных микросхем показал, что их надежность определяется следующими видами отказов:

- отказы внешних соединений, включая выводы корпусов интегральных микросхем и соединения их с контактами печатной или пленочной платы (33% от общего количества отказов);

- отказы внутренних контактных соединений за счет нарушения контакта легированных областей полупроводника с металлизацией, а также в результате образования микротрещин в проводящих пленках (26% от общего количества отказов);

- отказы вследствие нарушения герметичности корпусов (16% от общего количества отказов);

- отказы, зависящие от площади активной поверхности подложки интегральных микросхем (25% от общего количества отказов).

При экспоненциальном законе распределения вероятности безотказной работы РЭА, т.е. в период, когда приработка аппаратуры закончилась, а старение еще не наступило, интенсивность отказов полупроводниковых интегральных микросхем можно представить как

,

где: - интенсивность отказов интегральной микросхемы;

- интенсивность отказов внешних соединений;

- интенсивность отказов внутренних контактных соединений;

- интенсивность отказов корпусов;

- интенсивность отказа кристалла, определяемая его площадью.

Надежность современных интегральных микросхем средней степени интеграции достаточно высока и оценивается в настоящее время интенсивностью отказов 1/ч.