Надежности используется

В пособии приведены сведения об основных понятиях теории и количественных показателях качества и надежности интегральных микросхем; рассмотрены методы контроля качества, расчета и оценки надежности, а также вопросы прогнозирования и повышения показателей качества и надежности ИМС и БИС.

При оценке надежности интегральных микросхем "используются следующие понятия:

Достигнутый на данном этапе (развития .интегральной микроэлектроники уровень надежности интегральных микросхем характеризуется для различных случаев применения вероятностью безотказной работы, раиной 0,999 — 0,9999 на 10000 ч. По некоторым данным эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры интенсивность отказов микросхем составляет 5-10~9 ч~* при достоверности 0,5.

В табл. 7.1 приведены обобщенные данные о надежности интегральных микросхем, полученные при испытаниях и IB эксплуатации. Анализируя данные таблицы, можно .сделать вывод, что надежность интегральных микросхем в составе электронной аппаратуры .при ее эксплуатации значительно выше по сравнению с надежностью, определяемой при испытании интегральных микросхем. Это, по-1видимо,му, объясняется тем, что ,и=»готавитель, стремясь в короткие сроки получить информацию о надежности выпускаемых изделий, как правило, проводит ограниченный объем испытаний в предельных по электрической нагрузке и температуре режимах. При эксплуатации микросхемы работают в лучших условиях, так как правильно спроектированная радиоэлектронная система предусматривает использование ее элементов в облегченных режимах и условиях и рассчитана иа определенный дрейф параметров элементов. 'Кроме того, массовость применения и сроки эксплуатации обеспечивают получение большой суммарной наработки элементов.

7.2. Методы контроля качества и оценки надежности интегральных микросхем

Производственный контроль надежности изготовляемых схем проводят выборочно с определенной периодичностью. Цель производственного контроля — проверка неизменности уровня производственного процесса изготовления схем в течение определенного периода времени. Подобная проверка должна отвечать следующим основным требованиям: 'быть оперативной, точной, экономичной и давать максимальную информацию. Для того чтобы программа производственного контроля надежности выпускаемой продукции отвечала этим требованиям, в нее в различной последовательности включают ряд испытаний. Общепринятыми методами контроля и оценки надежности интегральных микросхем являются испытания в электрическом режиме -— климатические и механические. Изделия подвергаются этим испытаниям >в определенной последовательности. В соответствии с выбранным планом выборочного контроля каждой группе испытываемых образцов соответствует свое приемочное число, выражающее допустимое количество отказов, или заданная интенсивность отказов. (Результаты испытаний считаются удовлетворительными, если число микросхем, вышедших из строя в -процессе этих испытаний, не превышает установленных норм.

Важным вопросом является оценка количественных пюказате-лей надежности интегральных микросхем «а этапе проектирования. Такая оценка, хотя и весьма приближенная, дает возможность сопоставить результаты расчета с заданными требованиями по надежности.

Основными исходными данными при расчете надежности интегральных схем при их проектировании являются средние статистические данные по интенсивности 'Отказав активных и пассивных элементов. Эти данные накапливают постепенно по результатам различных видов испытаний и исследований надежности интегральных микросхем и их элементов аналогичного назначения. Надежность микросхемы рассчитывают по полным отказам. Для определения расчетной интенсивности отказов Яр и вероятности безотказной работы Pp(ts) элементы проектируемой микросхемы, имеющие примерно одинаковые интенсивности отказов, группируют, затем подсчитывают число элементов в каждой группе Ni и вычисляют произведения NtKi, характеризующие долю отказов, вносимых элементами данной группы в общую интенсивность отказов микросхемы. Общую интенсивность отказов микросхемы определяют путем суммирования произведений Л^А,-: :

Приведенный выше анализ (надежности интегральных схем я методов испытаний на надежность показывает, что общие положения теории надежности 'справедливы и для изделий микроэлектроники, но их практическое .применение связано с (рядом "трудностей. В частности, оценка истинной надежности микросхем традиционным статистическим методом приводит к (большим затратам материально-технических средств, большого числа схем и длительного времени, необходимого для проведения испытаний.

Для контроля качества и надежности интегральных микросхем •проводятся испытания трех 'категорий: типовые, приемо-сдаточные и периодические.

Достижение 'высокого уровня надежности интегральных 1шкр©-схем невозможно без проведения широки?; исследований отдав и причин отказов, раскрытия 'механизмов их развития. Эти «опросы решает физика отказов, изучающая процессы возникновения отказов и способы их описания на основе соответствующего анализа. Результаты анализа являются основой повышения качества и надежности интегральных микросхем.

Следующим этапом разработки методик расчета надежности электрических машин является -создание математической модели надежности для каждого узла, входящего в структурную схему. Отказы — случайные события, поэтому для построения математической модели надежности используется аппарат теории вероятностей и математической статистики.

Этажные переключатели первого и последнего этажа ПЭ1 и ПЭ5 одновременно выполняют роль конечных выключателей, однако для большей надежности используется еще конечный выключатель ВКА, включенный в силовой цепи. Если в одном из крайних положений почему-либо не произойдет отключения привода и кабина лифта не остановится, то при дальнейшем ее движении разомкнутся контакты ВКА, отключатся главная цепь двигателя и тормоз ЭМТ. Включение конечного выключателя ВКА производится от руки после устранения повреждения.

Описанная схема расчета прогнозов надежности используется при обратном прогнозировании надежности изделий, для которых деградация параметра, вызывающего постепенный отказ, происходит линейно во времени для всех изделий в партии.

Следующим этапом разработки методик расчета надежности электрических машин является создание математической модели надежности для каждого узла, входящего в структурную схему. Отказы — случайные события, поэтому для построения математической модели надежности используется аппарат теории вероятностей и математической статистики.

Надежность -- понятие, широко используемое для оценки способности прибора или устройства безотказно работать в течение определенного времени. В качестве одного из количественных критериев надежности используется интенсивность отказов . ,

Наиболее часто в качестве критерия надежности используется интенсивность отказов. Типичная зависимость К (t) для электронных приборов показана на 5-11. Начальный участок кривой соответствует так называемым ранним отказам, причины которых заключаются в основном в быстро проявляющихся скрытых производственных дефектах. Пологая часть кривой характеризует отказы по различным причинам, наступающие раньше среднего срока службы лампы t2. По истечении этого срока интенсивность отказов быстро увеличивается.

В качестве одного из основных количественных критериев надежности используется интенсивность отказов, при этом под отказом понимается событие, заключающееся в нарушении работоспособности изделия. Свойство электронного прибора сохранять работоспособность в течение определенного промежутка времени t называют безотказностью. Это свойство характеризуется вероятностью безотказной работы p(t)=n(t}/N в течение промежутка времени t, где n(t)—число исправных приборов в любой рассматриваемый момент времени; N— начальное общее число испытываемых приборов.

Надежность -- понятие, широко используемое для оценки способности прибора или устройства безотказно работать в течение определенного времени. В качестве одного из количественных критериев надежности используется интенсивность отказов . ,

Наиболее часто в качестве критерия надежности используется интенсивность отказов. Типичная зависимость К (t) для электронных приборов показана на 5-11. Начальный участок кривой соответствует так называемым ранним отказам, причины которых заключаются в основном в быстро проявляющихся скрытых производственных дефектах. Пологая часть кривой характеризует отказы по различным причинам, наступающие раньше среднего срока службы лампы t2. По истечении этого срока интенсивность отказов быстро увеличивается.

Количественные показатели надежности могут быть определены по статистическим данным, которые накапливаются в ходе эксплуатации изделия. Если подобный метод оправдан для электрических счетчиков, рассчитанных на эксплуатацию в течение относительно длительного промежутка времени (несколько десятков лет), то для большинства средств электроизмерительной техники необходим иной метод. Действительно, многие изделия морально устаревают через 6—7 лет с момента их выпуска; показатели надежности этих изделий, если их получать статистически в ходе эксплуатации, определяются к моменту, когда изделие будет снято с производства. Поэтому в большинстве случаев показатели надежности определяют путем прогноза в период постановки изделия на серийное производство. В этот период часть изделий отбирают для проведения с ними так называемых испытаний на надежность. Испытания на надежность проводятся на относительно небольшом числе изделий в течение ограниченного времени. По полученным результатам прогнозируют, т. е. предсказывают, показатели надежности всех изделий данного типа в течение всего времени их эксплуатации. Такое прогнозирование должно быть весьма достоверным и обоснованным. Для прогнозирования показателей надежности используется теория вероятности, а метод определения показателей надежности получил название вероятностного.

Рассматриваемое свойство характеризует надежность системы, но не элемента. Практически свойство устойчивоспособности, как и состояние устойчивости, в исследованиях надежности используется применительно к ЭЭС. Однако если вдуматься в содержание этих двух понятий, то можно увидеть их применимость и к ТПСЭ.

Уровень надежности ЭК может измеряться различными показателями (см. разд. 2). Однако с учетом того (как было отмечено в § 8.1), что задача решается в детерминированной постановке, в качестве показателя надежности используется степень обеспеченности топливом и энергией отдельных категорий потребителей К Этот показатель измеряется отношением реализованного (после возмущения) уровня обеспечения потребителей топливом и энергией к сложившейся (после возмущения) потребности в этих ресурсах, в том числе по отдельным категориям потребителей / (в этом случае К является вектором с компонентами Kt). Этот показатель близок по смыслу к коэффиценту обеспеченности продукцией, но определяется не для всего множества возмущений, а для одного отдельно взятого возмущения.