--II семестр-- / Лекции1 / Лекция 1

Лекция №1

5.09.2002г.

Общие рекомендации по повышению надежности электронно-вычислительного оборудования

1. Для выявления различных отказов необходимо использовать специальные методы отбраковки.

2. В наиболее критические точки схемы необходимо вводить ограничители напряжения и тока или иные защитные устройства.

3. 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.

4. Избыточность системы должна определяться компромиссом между запасом надежности и устройства и его стоимостью.

5. Помимо аппаратной надежности необходимо учитывать надежность программного обеспечения, которое должно своевременно фиксировать отказы оборудования, чтобы это не приводило к отказу всей системы.

6. 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.

7. Проект должен быть по возможности простым, использовать широкодоступные стандартные компоненты с целью минимизации количества типов компонентов.

8. 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 -60^о 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

3