Диссертация (1090183), страница 27

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 27)

Сравнение статической и динамической тренировкиблоков передатчиков для систем цифровой телефонной связи показало, что повыявлению ранних отказов динамическая тренировка является лучшей, чемстатическая [123].Как показывает практика, наилучший результат в системе отбраковочныхиспытаний электронных блоков достигается при комплексном воздействии.Например,фирмаDigitalEquipmentсообщила,чтопослеиспытанийэлектрических плат универсальных компьютеров серии ISJ-11 и завершениядиагностических и функциональных испытаний платы проходят ЭТТ в течение100 часов, при этом температура изменяется в пределах от 0 до 50С каждые 8часов.Энергоциклирование.Вреальныхусловияхэксплуатациимодуличащевсегоработаютэпизодически, то есть подвергаются внезапной подаче электрического режима, азатем внезапному его выключению.

Замечено, что зачастую ИМС надежноработают в постоянно включенном режиме, но их надежность падает взависимости о того, как часто режим включается и выключается. Поэтому впоследниегодыэлектрическихсталшироковоздействийиспользоватьсяциклическое“включено-выключено”,названныйизменениережимомэнергоциклирования. Изделие может испытываться в любом режиме включения(статическом или в динамическом), но периодически прикладываются илиотключаются установленные электрические входные сигналы.Наибольшее распространение режим энергоциклирования получил приизготовлении модулей с мощными транзисторами.

Если мощный транзисторподвергается многократным включениям и выключениям, то при некачественной199пайке кристалла этот дефект будет выявляться при тренировке [118]. При этомперепад температуры перехода, соответствующий режимам включения ивыключения, будет более 100С.Длямаломощныхтранзисторовперепадтемпературыпереходов,соответствующий режиму “включено-выключено”, незначителен, вследствие чегодо первого отказа они выдерживают значительно большее (на два и болеепорядка) число циклов, чем мощные изделия.Нами было проведено опробование режима энергоциклирования модулей намаломощных ИМС, прошедших полный технологический цикл изготовления доэлектротермотренировки.

Режим энергоциклирования выбирался следующим: 5минут включено – 5 минут выключено, испытания проводились при температуреокружающей среды 125С. Электрический режим соответствовал режимуиспытаний этих схем на надёжность: напряжение питания + 5,5 В, входныеимпульсы с частотой 50 Гц и скважностью 2. Испытания показали полноеотсутствие отказов вплоть до 450 энергоциклов наработки.

Дальнейшиеиспытания этой же партии схем при нормальной температуре в течение 3000энергоциклов не выявило отказов ИМС. Очевидно, вероятной причинойполученныхрезультатовявляетсянедостаточновысокаяэффективностьиспользования режима энергоциклов для маломощных ИМС.Предусмотренное количество термоциклов безусловно мало.

Заметим, чтомногие процессы при ТТ отработаны. Встречаются такие экзотическиепредложения как “система высокотемпературного старения”. Однако, все этотребует больших временных затрат, особенно при единичных выпусках, когдаиндустрия ТТ развита недостаточно.Так, продолжительность тренировки зависит от энергии активации отказа иуровня температуры, а ИМС могут выдерживать ЭТТ при температуре 150С,электронные платы – при 60С, а РЭА – только при температуре 50С, в такомслучае дефект с энергией активации 0,3 эВ проявляется в течение 500 часов при200температуре 35С, за 215 часов при 60С и только при температуре 150С за 24часа [124].Согласно известному “правилу десяти”, которое здесь имеет место: «Чтомогло стоить 0,5 руб.

для отбраковки ИМС, будет стоить 5 руб. на уровне модуля,50 руб. – на уровне РЭА и 500 руб. – при эксплуатации системы». Поэтому сэкономической точки зрения, в наших условиях, выгоднее обнаружитьпотенциально ненадёжные модули на стадии выходного контроля, чем после того,как они будут установлены в изделие.Некоторые фирмы придерживаются той же точки зрения, что ЭТТкомплектующих ИМС следует проводить только в составе собранных модулей.Например, фирма General Motors Corp., внедрив ЭТТ блоков, получила всего 17%неисправностей из-за отказов изделий выпускаемых этой фирмой автомобильныхрадиоприёмников. По данным фирмы, от 10 до 15% отказов, связанных сэлектроникой,объясняютсягрубымипроизводственнымидефектамиприизготовлении блоков: некачественная пайка или неправильная разводка проводов.Фирма Western Instruments не проводит ЭТТ ИМС, но подвергаеттренировке готовые электронные блоки в течение 96 часов при температуре 50Сс включенным питанием и рабочими сигналами.Совершенствование ТТ модулей.В этих условиях отказа от ЭТТ на микросхемы, ТТ уже электронных модулейдолжна быть существенно усовершенствована как в части эффективностиобнаружения скрытых дефектов, так и сокращения времени.В результате анализа источников, что большой эффект выявления«скрытых» дефектов в электронных блоках достигается при использованиитермоциклированияподнапряжением,чтобылоапробированоприотбраковочных испытаниях специализированной ЭВМ.Подводя итог опыта различных фирм и отечественных предприятийоборонного комплекса предлагается следующий вид проведения электрическойтехнологической тренировки - нагрузочные испытания с использованием201термоциклирования (НИТМЦ), отработанный фирмой Hewlett Packard призапуске в производство мощной ЭВМ 9826А (рис.

4.3).Основная цель мощного нагрузочного цикла состоит в том, чтобы включатьмодуль в периоды экстремумов температуры. По нашим данным такой методвыявляет до 5 раз больше отказов, чем пассивные виды электротермотренировоки позволяет существенно сократить сроки в целом на ТТ.Для сравнения эффективности метода НИТМЦ и обычной ЭТТ былипроведены испытания. Результаты экспериментов приведены в табл.

4.1Рис. 4.3 – Циклограмма Нагрузочных испытаний электронного модуля сиспользованием термоциклирования НИТМЦ202Таблица 4.1Число отказов при проведении испытаний методом НИТМЦ и обычной ЭТТВиды отказовМетод ЭТТНИТМЦКоличество отказавших модулей2555ИМС40204Пайки1761Монтаж объемный650Механические (переключатели,вентиляторы)Общее количество дефектов1974324Испытанияпроводилисьвтечение4-хмесяцевсмодулями,изготовленными по ОКР “Таймер”, как по ЭТТ (168 часов, t = 65), так иНИТМЦ (24 цикла, т.е. 48 часов).Внедрение НИТМЦ вместо ЭТТ дает повышение процента отбраковки иснижение времени тренировки более, чем в 3 раза.Опыт, полученный в результате многократного проведения ТТ показывает,что после каждого вида нагрузки число отказов не должно превышать 5%. Этопоказывает, что производственные процессы стабильные, включая микросхемы.Если этот процент заметно больше, например, однажды после ЭТТ мыполучили 50% модулей в отказе, то это говорит о существенных нарушениях втехпроцессе производства.Статистические данные показывают, что микросхемы КМОП технологиизаметно устойчивее к нагрузкам при ТТ.В заключение заметим, что в США установлены более жесткие нагрузкипри ТТ, для примера приведем табл.

4.2.203Таблица 4.2Последовательность отбраковочных испытаний по MIL-STD-883CВид испытанийУсловияДлительность*ПримечаниеИспытание на срок службы при125С1000 чМетод 1005непрерывной нагрузке(статическийрежим)Испытание на срок службы в125С1000 чпрерывистом режимеМетод 1006(динамическийрежим)Высокотемпературное старение150С1000 ч(хранение)Метод 1008Без подачинапряженияпитанияТермоциклы (воздух/воздух)-65…+150С минимум 51000 цикловМетод 10101000 цикловмин при каждомэкстремальном значениитемпературыТермоудары0…+100С1000 циклов(жидкость/жидкость)Метод 10111000 цикловИспытания “температура-85С/85% RHвлажность-напряжениеUcм от 5 до 15 В1000 чДлянегерметичныхсмещения”корпусовУскоренные испытания в119С.100% КРб З=2 атмб1000 чДляавтоклаве100…140С.85% RH,негерметичныхP=1,1…2,5 атмкорпусов* Примечание Если за указанную длительность испытаний на долговечность непроизошло отказов, то испытания продолжают до достижения 50% отказов ввыборке; Uсм – напряжение смещения; P – давление в автоклаве.В России такие испытания при ТТ проводятся только для космическойаппаратуры и атомного оружия.

В других случаях считается, что этонеоправданно дорого.2044.2 Определение рациональной длительности технологической тренировкиПод рациональным решением понимается близкое (в окрестности) коптимальному.Когда выбран режим тренировки, необходимо найти для нее оптимальноевремя. Например, нами в течение нескольких лет проводился анализ отказов ИМСсерии 106 во время ЭТТ продолжительностью 168 часов на нескольких партияхразного периода изготовления. Получено, что, во-первых, по мере внедренияконструктивно-технологическихусовершенствованийиотбраковочныхиспытаний снижается уровень отказов при ЭТТ, во-вторых, время появленияотказов при этом увеличивается.

Характеристики

Список файлов диссертации