- •Оглавление
- •Глава 1 ОСНОВЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ КАЧЕСТВА И НАДЕЖНОСТИ
- •1.1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
- •1.2 ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
- •1.3 ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ИЗДЕЛИЯМ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ
- •1.4 КРИТЕРИИ И КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ
- •1.5 ЗАВИСИМОСТИ МЕЖДУ ОСНОВНЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ НАДЕЖНОСТИ
- •1.6 ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПО НАДЕЖНОСТИ
- •Глава 2 ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ НА ЭТАПЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- •2.1 ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ
- •2.2 ПРОГРАММНЫЕ ДОКУМЕНТЫ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ
- •2.2.1 Типовая структура и содержание программы обеспечения надежности космического аппарата
- •2.2.2 Основные нормативные требования к составу и содержанию КПЭО КА
- •2.3 АНАЛИЗЫ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ, БОРТОВЫХ СИСТЕМ И КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
- •2.3.1 Функциональный анализ
- •2.3.2 Анализ (расчет) надежности
- •2.3.2.2. Методы нормирования показателей надежности по составным частям космического аппарата
- •2.3.2.3.Методы анализа и оценки показателей надежности на соответствие нормативным значениям (расчетные, расчетно-экспериментальные методы)
- •2.3.2.5 Надежность КА при хранении
- •2.3.3 Анализ видов, последствий и критичности отказов
- •2.3.3 Анализ электрических и тепловых нагрузок на комплектующие и мер по облегчению нагрузок для комплектующих.
- •2.3.4 Анализ худшего случая.
- •2.3.5 Анализ обеспечения требуемого ресурса и сохраняемости.
- •2.3.6 Перечень и программа контроля критичных элементов
- •Глава 3 СТРУКТУРА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОТРАБОТКИ БОРТОВЫХ СИСТЕМ И БОРТОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
- •Глава 4 ОБЩЕЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОБ ОТКАЗАХ ИЗДЕЛИЙ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ
- •4.1 ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОТКАЗОВ
- •4.2 МЕХАНИЗМЫ ВНЕЗАПНЫХ И ПОСТЕПЕННЫХ ОТКАЗОВ
- •4.3 СТРУКТУРНЫЕ ДЕФЕКТЫ КОМПОНЕНТОВ БИС
- •4.4 ОБЩИЕ ДЕФЕКТЫ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
- •4.5 ДЕФЕКТЫ В КРЕМНИЕВОЙ ПОДЛОЖКЕ
- •4.5.1 Механизм образования "отрицательных нитевидных кристаллов".
- •4.5.2 Растворение кремния алюминием
- •4.6 ДЕФЕКТЫ ПЛЕНОК ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ
- •4.7 ДЕФЕКТЫ СТРУКТУРЫ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЛОЕВ
- •4.7.1 Локализованные дефекты структуры и состава диэлектрических слоев
- •4.7.2 Химические и физические нелокализованные дефекты
- •Глава 5 ОТБРАКОВОЧНЫЕ ИСПЫТАНИЯ – СРЕДСТВО ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ПАРТИЙ ИЗДЕЛИЙ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ
- •5.1 СОСТАВ ОТБРАКОВОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ
- •5.2 ТРЕНИРОВКА
- •5.3 ЭЛЕКТРОТРЕНИРОВКА
- •5.4 ЭЛЕКТРОТЕРМОТРЕНИРОВКА
- •5.5 ТЕРМОТРЕНИРОВКА
- •5.6 ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ТРЕНИРОВОК
- •Глава 6 МОДЕЛЬ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВУЮЩИХ ФАКТОРОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОРАДИОИЗДЕЛИЙ, ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ В КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТАХ ДЛИТЕЛЬНОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
- •6.5.1 Излучения естественных радиационных поясов Земли
- •6.5.2 Воздействие одиночных частиц
- •Глава 7 МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ АППАРАТУРЫ КА ИЗДЕЛИЯМИ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ НЕОБХОДИМОГО УРОВНЯ КАЧЕСТВА И НАДЕЖНОСТИ
- •Глава 8 ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ НА ИЗДЕЛИЯ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ
- •Глава 9 НЕРАЗРУШАЮЩИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА МИКРОСХЕМ
- •9.1.1 Обзор систем формирования рентгеновского изображения
- •9.1.2 Неразрушающее формирование трехмерного изображения
- •9.1.3 Практическое использование рентгеновских инспекционных установок в лабораториях анализа отказов
- •Влияние облучения на образец
- •9.2.1 Сравнение РЭМ и оптического микроскопа
- •9.2.2 Электронная оптика
- •Зарядка образца
- •Скорость сканирования и качество изображения
- •Краткое описание
- •Глава 10 МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
- •Глава 11 РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ИЗДЕЛИЙ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ФАКТОРОВ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА
- •11.1.1 Метод прогнозирования работоспособности ЭРИ к воздействию электрических и тепловых нагрузок в КА негерметичного исполнения
- •11.1.2 Определение допустимого коэффициента электрической нагрузки ИС в КА негерметичного исполнения
- •11.1.3 Справочник конструктора по применению изделий микроэлектроники в КА негерметичного исполнения длительного функционирования
- •11.2.1 Причины разбросов показателей радиационной стойкости ЭРИ от образца к образцу
- •11.2.2 Экспериментальные данные разброса радиационной стойкости ЭРИ
- •11.2.3 Обоснование номенклатуры критически важных ЭРИ определяющих радиационные характеристики бортовой аппаратуры КА
- •11.2.4 Обеспечение радиационной стойкости критически стойких ЭРИ
- •11.2.5 Влияние идеологии проведения ВК, ОИ и ДНК на уровень радиационной стойкости ЭРИ, устанавливаемых в аппаратуру
- •11.3.1 Разработка подхода к оценке работоспособности ЭРИ в условиях комплексного воздействия ФКП
75
Примечание - К уровню критичности добавляется индекс ТЕО для точек единичного отказа, индекс П, если отказ приводит к перерыву, и индекс Р, если обеспечивается резервированием.
2.3.3Анализ электрических и тепловых нагрузок на комплектующие и мер по облегчению нагрузок для комплектующих.
Анализ нагрузок комплектующих проводят для электронного, электрического и электромеханического оборудования с целью сравнения фактических коэффициентов нагрузок комплектующих при максимальных нагрузках в установившемся и переходных режимах, включая максимальные тепловые нагрузки, с установленными значениями коэффициентов нагрузок при использовании ЭРИ в облегченных режимах. Для обеспечения достаточно высокой надежности рекомендуется коэффициенты нагрузки элементов снижать до определенного уровня, так как при высоких нагрузках элементы очень быстро выходят из строя, а при очень малых нагрузках ( KН <<1) могут работать неустойчиво.
Установленные значения коэффициентов нагрузок в облегченных режимах приводятся в «Требованиях к ЭРИ» и в «Требованиях гарантии качества продукции».
Расчет фактических коэффициентов нагрузок ЭРИ проводят путем сравнения рассчитанных или измеренных режимов ЭРИ с режимами, допускаемыми в технических условиях на ЭРИ с учетом требований к снижениям нагрузок.
При несоответствии реальных нагрузок комплектующих установленным должны быть приняты меры по снижению нагрузок комплектующих до установленных пределов.
2.3.4 Анализ худшего случая.
Анализ худшего случая проводят для оборудования с целью гарантирования того, что оборудование соответствует заданным в ТЗ требованиям при наихудших условиях работы на конец срока активного существования.
При анализе учитывают:
¾изменения параметров комплектующих вследствие воздействия дестабилизирующих факторов (температура, старение (хранение с учетом САС),
76
радиация) в сочетании с полным диапазоном напряжения питания, температур, нагрузок и входных сигналов;
¾ режимы работы в переходных процессах, включая отказы резервированных цепей, переходы с режима на режим, включение-выключение.
При анализе худшего случая необходимо рассматривать худшие сочетания параметров и режимов работы при эксплуатации оборудования, при этом предельные отклонения функциональных параметров следует рассматривать по следующим критериям:
¾технологический разброс параметров комплектующих (гарантирует изготовитель);
¾крайние значения температур;
¾старение (деградация параметров) за время хранения и САС;
¾радиация.
Основой для анализа худшего случая является функциональная схема
оборудования, полученная в результате функционального анализа.
По каждому функциональному блоку (функциональному устройству) в зависимости от выполняемой им функции определяют критичные к вышеперечисленным факторам характеристики (параметры) данного блока и их макси- мально-допустимые отклонения от номинального значения на конец срока активного существования.
Для получения итоговых оценок должны использоваться базы данных по комплектующим и эквивалентная упрощенная расчетная схема анализируемого функционального устройства, а также имеющиеся результаты испытаний.
При анализе худшего случая должны быть приведены и описаны все модели и условия изменения анализируемых параметров комплектующих.
По результатам анализа худшего случая должно быть сделано заключение о соответствии характеристик оборудования в наихудших условиях функционирования требуемым значениям в ТЗ. При выяснении несоответствия должны быть приняты корректирующие действия, обеспечивающие выполнение заданных требований.
77
2.3.5 Анализ обеспечения требуемого ресурса и сохраняемости.
Анализ обеспечения ресурса и сохраняемости проводят на уровне оборудования с целью выявления элементов, критичных по ресурсу и сохраняемости,
иопределения составных частей оборудования, требующих проведения ресурсных (ускоренных ресурсных) испытаний и испытаний на сохраняемость (ускоренных испытаний на сохраняемость).
Ресурсным испытаниям, как правило, и испытаниям на сохраняемость подвергают оборудование или его составные части, подверженные износу или деградации характеристик (в первую очередь имеющие критичные по ресурсу элементы) с целью подтверждения заданного ресурса и запасов по ресурсу. Этим испытаниям, как правило, подвергают усилители на ЛБВ, твердотельные усилители, аккумуляторные батареи, электромеханические и механические устройства
ит.д.
Для остальной аппаратуры требуемый ресурс, сохраняемость подтверждают анализом по обеспечению ресурса на основе данных и гарантий по применяемым комплектующим и материалам, оценки возможности деградации характеристик в течение эксплуатационного САС (с учетом анализа худшего случая) и имеющихся наработок аналогов и прототипов.
Анализ проводят путем рассмотрения и выявления критичных по ресурсу комплектующих элементов оборудования на основе оценки данных по характеристикам, установленным в Перечнях ЭРИ, решениях по квалификации и других документах, а также статистических данных по наработкам прототипов и аналогов в рамках предыдущих проектов.
Анализ обеспечения ресурса и сохраняемости необходимо проводить с учетом результатов анализа худшего случая эксплуатации оборудования и его составных частей (максимальный начальный допуск на характеристики, квалификационный диапазон эксплуатационных температур и напряжения питания, воздействие факторов радиации и старения на конец эксплуатационного САС).
В заключении по результатам анализа приводят перечень элементов, критичных по ресурсу и сохраняемости, подлежащих включению в перечень и программу контроля критичных элементов как элемент, критичный по ресурсу и сохраняемости, для реализации мероприятий по снижению критичности и пере-
78
чень составных частей оборудования, требующих проведения ресурсных (ускоренных ресурсных) испытаний и испытаний на сохраняемость (ускоренных испытаний на сохраняемость) для включения в ПОН и КПЭО оборудования.
2.3.6 Перечень и программа контроля критичных элементов
По результатам проведения анализов по обеспечению надежности, а также других проектных анализов (анализы по воздействию радиации, электризации, микрометеоритных потоков и т.д.) формируют перечень и программу контроля критичных элементов для оборудования, системы и КА, в который включают элементы по следующим видам критичности:
¾точка единичного отказа;
¾элементы с уровнем критичности 1 и 2 (по результатам АВПКО);
¾элемент, критичный по безопасности (по результатам анализа безопасности);
¾элемент, критичный по ресурсу, сохраняемости (по результатам анализа обеспечения ресурса и сохраняемости);
¾элемент, критичный к воздействию ФКП (по результатам анализа стойкости к воздействию ФКП);
Контрольные вопросы
1Изложите основное содержание функционального анализа
2Изложите основное содержание анализа (расчета надежности), в том числе: виды расчета надежности по этапам разработки оборудования; методы нормирования показателей надежности по составным частям КА.
методы анализа и оценки показателей надежности на соответствие нормативным значениям (расчетные, расчетно-экспериментальные методы)
структурные схемы и модели надежности КА и составных частей надежность КА при хранении
3Изложите основное содержание АВПКО
4Изложите основное содержание анализа худшего случая;
5Изложите основное содержание анализа электрических и тепловых нагрузок комплектующих и мер по облегчению нагрузок для комплектующих
6Изложите основное содержание анализа ресурса и сохраняемости