Надежность конструкции

§ КАЧЕСТВО И НАДЕЖНОСТЬ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ

Микроэлектроника: Учеб. пособие для втузов. М59 В 9 кн. / Под ред. Л. А. Коледова. Кн. 5. И. Я. Козырь. Качество и надежность интегральных микросхем.— М.: Высш. шк., 1987.— 144 с.: ил.

КАЧЕСТВО И НАДЕЖНОСТЬ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ

книга 5 «Качество и надежность интегральных микросхем» (И. Я. Козырь);

Благодаря прочному соединению отдельных элементов друг с другом и подложкой надежность интегральных СВЧ-ИМС выше по сравнению с обычными схемами. Общий вид некоторых типов гибридных СВЧ-ИМС показан на 8.1.

СВЧ-ИМС имеют ряд преимуществ перед обычными СВЧ-схе-мами. К ним прежде всего относится существенное уменьшение габаритов и массы. Плоская конструкция СВЧ-ИМС очень удобна при размещении в аппаратуре и дешевле по сравнению с обычными схемами — волноводными и коаксиальными. Благодаря прочному соединению отдельных элементов друг с другом и подложкой надежность интегральных СВЧ-ИМС выше по сравнению с обычными схемами. Общий вид некоторых типов гибридных СВЧ-ИМС показан на 7.1.

ности микроэлектронной аппаратуры объясняется использованием при изготовлении интегральных микросхем специальной технологии, при которой применяются особо чистые материалы, а весь процесс изгЪтовления протекает в условиях, исключающих возможность загрязнений. Кроме того, внутренние соединения интегральных микросхем герметичны и защищены прочным покрытием, а их малые габариты позволяют создавать прочные и компактные узлы и блоки аппаратуры, способные выдерживать большие механические нагрузки. Высокая надежность интегральных микросхем обусловлена также меньшим числом соединений.

Большие перспективы при изготовлении интегральных микросхем имеет применение электронных и ионных пучков. Электронные и ионные пучки являются потоками заряженных частиц, которые с помощью электрических и магнитных полей можно фокусировать и отклонять в любую точку обрабатываемой поверхности. Таким образом, при использовании этих пучков возникает реальная возможность электрического управления технологическим процессом без разгерметизации рабочего объема в условиях высокого вакуума, что повышает воспроизводимость параметров и надежность интегральных микросхем. С помощью электронных и ионных пучков можно выполнять следующие операции:

КАЧЕСТВО И НАДЕЖНОСТЬ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ

Одним из основных преимуществ микроэлектроники является возможность создания на базе интегральных микросхем высоконадежных узлов, блоков и радиоэлектронной аппаратуры в целом. Высокая надежность интегральных .микросхем обеспечивается особыми технологическими и конструктивными принципами их изготовления, а также использованием новых особо чистых материалов.

Под надежностью 'Интегральных микросхем .понимают их свойство выполнять задамные функции при 'сохранении эксплуатационных показателей в заданных пределах <в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки. Надежность различных элементов радиоэлектронной аппаратуры, в том числе и интегральных микросхем, характеризуется вероятностью 'безотказной работы Р и интенсивностью отказов ,в единицу времени Я,. Опыт показывает, что надежность интегральных микросхем, определяемая интенсивностью отказов, в нормальных условиях эксплуатации составляет Ы0~7—1-10~9 в час, т. е. в десятки и сотни раз меньше, чем интенсивность отказов аналогичных схем на обычных дискретных элементах.

Основные достоинства электромагнитных приборов: простота конструкции, дешевизна и надежность конструкции; способность выдерживать большие перегрузки (отсутствие токоподводов к подвижной части); возможность использования в цепях постоянного и переменного токов.

Для повышения ремонтопригодности находят применение конструкции типа «книжка-раскладушка» ( 8.78), что одновременно повышает надежность конструкции и способствует снижению массы и габаритов благодаря исключению соединителей В межплатных связях. Перспективным технологическим приемом является выполнение плат на основе полиимидной пленки ( 8.80). Иногда все коммутационные платы и соединяющие их шлейфы изготовляют в едином технологическом цикле. Это позволяет отказаться от использования межплатных шлейфов и их контактирования, что также повышает надежность Обеспечение ремонтопригодности (доступности элементов) достигается благодаря использованию конструкций с «двойным»

Основные достоинства полупроводниковых устройств — простота и надежность конструкции, малые габариты и вес, большой срок службы, устойчивость к вибрациям и ударам. Их недостатками являются небольшие рабочее напряжение и допустимая температура, сравнительно высокая стоимость.

Понятие надежности конструкции. Надежность конструкции есть ее свойство сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования. Надежность является сложным свойством, которое в зависимости от назначения конструкции и условий применения состоит из сочетаний свойств безотказности, долговечности, сохраняемости, ремонтопригодности (ГОСТ 27.002—83). Первые три свойства основаны на противодействии разрушительным физико-химическим и механическим воздействиям, четвертое — на создании благоприятных условий для предупреждения и обнаружения причин повреждений и их устранения.

Необходимо учитывать содержание в атмосфере корро-зионно-активных агентов, влияющих на надежность конструкции. Для этого по ГОСТ 15150—69 введена классификация типов атмосферы, включающая в себя четыре типа: I, II, III, IV (табл. 1-3).

Пояснительная записка (ГОСТ 2.106—68) есть документ, содержащий описание устройства и принципа действия разрабатываемого изделия, обоснование принятых при его разработке технических и технико-экономических решений. В общем случае пояснительная записка должна содержать разделы: введение, назначение, техническую характеристику, описание и обоснование конструкции, расчеты, подтверждающие работоспособность и надежность конструкции, ожидаемые технико-экономические показатели, уровень унификации.

В настоящее время технологию многослойной керамики широко внедряют в производство керамических корпусов интегральных схем и многослойных керамических подложек гибридных БИС. Высокая теплопроводность, механическая прочность и химическая стойкость спеченной окиси алюминия в расширенном диапазоне температур определяют надежность конструкции. Относительно толстые изолирующие слои (100 мкм и более) обеспечивают незначительную паразитную связь между слоями и высокую электрическую прочность. Удельное поверхностное сопротивление проводников из тугоплавких металлов при толщине 10—15 мкм не превышает 0,03 Ом.

К преимуществам радиальной схемы вентиляции относятся простота и надежность конструкции, минимальные потери энергии на вентиляцию и достаточная равномерность теплоотдачи. Недостатки этой схемы вентиляции состоят в меньшей компактности машины (так как вентиляционные каналы занимают до 20% по длине якоря), в относительно меньшей по сравнению с другими системами теплоотдаче. Количество протекающего через машину охлаждающего воздуха су-

Изготовленные из полупроводниковых материалов приборы обладают преимуществами, к ним относятся- 1) большой срок службы; 2) малые габариты и масса; 3) простота и надежность конструкции, большая механическая прочность (не боятся тряски и ударов); 4) отсутствие цепей накала при замене полупроводниковыми приборами электронных ламп, потребление малой мощности и малая инерционность; 5) экономичность при массовом производстве.

Важную роль играет отношение давлений ря!р\. Уменьшение p3/pi улучшает прочностную надежность конструкции, но ухудшает показатели открытых циклов при повышении противодавления. В замкнутых парожидкостных ПЭ, уменьшая рг до глубокого вакуума, приближают Т± к Т0.с- Однако это требует большого расхода энергии на вспомогательные нужды. Другая возможность приблизить температуру отработавшего РТ к температуре окружающей среды — применение низкотемпературных контуров.

За последние годы в авиационной промышленности СССР успешно осуществлен процесс замены клепаных конструкций самолетов так называемыми «клеесварными». Этот метод основан на электроконтактной сварке и склеивании, что-повышает надежность конструкции и уменьшает массу самолета.