Методическое пособие 700

ружающей среды до +35 С. Так как данная схема аналоговая, воспользуемся формулой раздела 5.2.3:

λ = ПLПQ(С1Пт2 + С2ПE).

Из таблиц получим следующие исходные данные:

ПL = 1,0; Пт2 = 0,37 (для Tj =35 + 5 = 40 °С); ПQ = 300; С1 = 0,011 10-6; C2 = 0,022 10-6; ПE = 0,2.

λ = 1 300 (0,011 0,37 + 0,22 0,2) 10-6 = 300 (0,004 + 0,004) 10-6 =

=300 0,0085 10-6 = 2,56 10-6 (1/ч).

5.3.Методы расчетно-экспериментального

прогнозирования надежности на этапе разра-

ботки

(по РД 11.0755-90)

На этапе разработки могут быть использованы следующие методы расчетноэкспериментального прогнозирования показателей надежности:

–расчетный метод прогнозирования показателей надежности (метод 1);

–прогнозирование показателей надежности на основе ускоренных испытаний тестовых структур (метод 2).

На этапе проектирования рекомендуется применять метод 1, на этапе разработки после изготовления опытных образцов (для предъявления ОКР к приемке) – метод 2. Метод 2 используется также при изменениях конструкции и технологических процессов изготовления ИС, при их аттестации.

Рассмотрим расчетный метод прогнозирования показателей надежности.

5.3.1.Расчетный метод прогнозирования интенсивности отказов ИС

Данный метод предусматривает использование информации о надежности ранее разработанных и серийно выпускаемых ИС, зависимости надежности ИС и отдельных элементов от воздействия внешних факторов, электрического режима и технологического процесса изготовления.

Расчет проводят по внезапным отказам, предполагая, что отказ любого элемента приводит к отказу ИС.

Расчет проводят с учетом надежности следующих компонентов:

–корпуса;

–соединения кристалла с основанием корпуса;

–внутренних сварных соединений;

–межэлементных соединений (металлизации);

–элементов кристалла;

–прочих.

Общая модель надежности разрабатываемой ИС имеет вид:

25 = КП( КЭ + ЭК + МС + ПР),

(П.5.2)

где 25 – интенсивность отказов разрабатываемой ИС при температуре окружающей среды 25 °С; КП – коэффициент вида приемки, характеризующий систему отбраковочных испытаний (табл. П.5.12); КЭ

– интенсивность отказов конструктивных элементов (корпус, установка кристалла в корпус, сварных внутренних соединений); ЭК – интенсивность отказов элементов кристалла; МС – интенсивность отказов межэлементных соединений; ПР – интенсивность отказов прочих элементов кри-

сталла.

Единица измерения интенсивности отказов, получаемая по формулам, – 1/ч.

Таблица П.5.12

Значения коэффициента вида приемки (КП) в зави-

симости

от системы отбраковочных испытаний

Интенсивность отказов конструктивных элементов КЭ определяется по формуле:

КЭ = К + КР КК + n С( С1 + С2),

(П.5.3)

Способ крепления

На клей, контакол

На эвтектику

Методом дисперсионной пайки в корпусах с количеством выводов:

до 28 более 28

КК

Рис. П.5.3. Зависимость коэффициента С от площади

внутренних сварных соединений

Таблица П.5.15

Значения интенсивности отказов одного внутреннего сварного соединения С

в зависимости от соединяемых материалов

Соединяемые материалы

Золото – алюминий

Золото – золото

Золото – никель

Алюминий – алюминий

Алюминий – никель

Интенсивность отказов элементов кристалла ( ЭК) рассчитывается по формуле:

ЭК =(NТ Т + NП П),

(П.5.4)

где – коэффициент, зависящий от коэффициента электрической нагрузки элемента и температуры перехода ИС

(табл. П.5.16); – коэффициент, характе-

107, 1/ч

С ризующий качество подзатворного оксида 0,0030(рис. П.5.4.), для биполярных транзисторов 0,0015= 1; ΝТ – количество транзисторов в ИС;

0,0040Т – интенсивность отказов транзисторов в

0,0015зависимости от степени интеграции и тех- 0,004нологии изготовления (табл. П.5.17), ΝП – количество электрических переходов; П – интенсивность отказов электрических переходов, зависящая от технологии изго-

товления (табл. П.5.18).

к максимально допустимому (2 105А/см)

Интенсивность отказов прочих элементов кристалла находится по табл.

П.5.20.

Таблица П.5.20

Значение интенсивности отказов прочих элементов кристалла (λПР) в зависимости от степени интеграции

Наименование элемента

Прочие элементы I – III степени интеграции; IV – VI степени интеграции

Пересечения: металл 1 – SiO2 – Si

металл 1 – SiO2 – металл 2

В результате расчетов по формулам (П.5.2) – (П.5.5) прогнозируют значение интенсивности отказов ИС для температуры окружающей среды 25 °С.

Для оценки значений интенсивности отказов при более высоких температурах

рассчитывают λ ИС по этим же формулам

сучетом следующих дополнений.

Вформулах (П.5.2.), (П.5.3) значения

λК, λКК, λС, λПР для температуры окружающей среды или корпуса (а для λПР – температуры перехода) свыше 25 °С увеличива-

ют в Ку раз.

В формуле (П.5.5) для λМС значения берут для соответствующей повышенной температуры.

где Еа – энергия активации отказов, эВ; k – постоянная Больцмана, равная 8,6 10-5 эВ/К; ТПЕР.25, ТПЕР.Т – температуры кри-