127

5.6ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ТРЕНИРОВОК

Продолжительность тренировок остается проблемой, как для изготовителя, так и для потребителя изделий. Малая доля отказов может трактоваться как следствие недостаточной продолжительности испытаний и, наоборот, большое количество отказов может служить свидетельством чрезмерной продолжительности тренировки.

И так, выбран оптимальный режим тренировки и необходимо найти оптимальное время тренировки. В настоящее время длительность ЭТТ различных схем в разных режимах составляет 48, 72, 96, 150, 168, 240 ч, а в отдельных случаях - до 1000 ч. По экспериментальным данным, большинство отказов происходит в первые 96 ч. В большинстве национальных стандартов, а также в международных стандартах устанавливаются объем и последовательность проведения отбраковочных испытаний ИС, в которые включаются ЭТТ продолжительно-

стью 168, 96 и 48 ч.

По последним данным, типичная температура для испытаний составляет 125 °С, а длительность испытаний при ЭТТ берется равной: минимально - 48 ч, максимально - 168 ч. Оптимальными с точки зрения экономической эффективности считаются 96 ч. Экспериментально подтверждается, что время ЭТТ для МДП ИС всегда больше, чем для биполярных схем. Согласно стандарту MIL- STD-883 ЭТТ проводится в течение 168 или 240 ч в зависимости от класса надежности при температуре 125 °С в динамическом режиме и 72 ч при температуре 150°С в статическом режиме при обратном смещении для изделий повышенной надежности.

Практически время ЭТТ устанавливается при проведении неоднократных испытаний на партиях изделий, изготовленных в разное время, путем контроля электрических параметров через каждые 24 ч ЭТТ. Если, например, после 72 ч отказов не наблюдается, то время ЭТТ выбирается равным 96 ч, т.е. определяется самим качеством изделий.

Анализ результатов испытаний показывает, что если более 50% отказов являются катастрофическими, то это свидетельствует о неуправляемости и нестабильности технологического процесса. Отказы в данном случае проявляются практически в первые 12 ч ЭТТ. При стабильном технологическом процессе изготовления ИС, когда количество отказов на ЭТТ менее 1 %, более 90% отказов

128

ИС происходит из-за ухода их электрических параметров за нормы, установленные в ТУ. Остальные отказы являются катастрофическими или не связанными с нарушением работоспособности ИС.

Анализ отказов ИС, имеющих выход электрических параметров за допуск, установленный в ТУ, показывает, что при перепроверке этих схем через 24, 36, 48 ч у части из них значения параметров начинают входить в допустимые. В большей степени это связано с нестабильностью поверхности полупроводника, окисной пленки из-за ионного дрейфа. Если эти ИС поставить заказчикам, то при работе в аппаратуре они откажут в первую очередь. Поэтому были введены следующие ограничения на время проверки партии ИС после проведения ЭТТ: замер электрических параметров следует начинать через 2 ч после изъятия ИС из нагретой камеры стенда ЭТТ и проверять всю партию не позднее 12-24 ч в зависимости от типа, конструктивно-технологических особенностей ИС.

Когда механизмы отказов зависят от электрического поля и температуры, а не от плотности тока или мощности, эффективным испытанием на отказ является испытание эквивалентным электрическим полем. Его, в частности, можно использовать для производственной тренировки ИС перед герметизацией при условии, что во время испытаний не возникает отказов с нетипичными механизмами.

Анализ надежности показал целесообразность тренировки части гибридных схем перед герметизацией. Достоинство такой тренировки состоит в том, что доработку можно легко производить без повреждений корпуса и внутренних элементов, возможных при вскрытии корпуса модуля.

5.7СОСТАВ ОТБРАКОВОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ ИС В ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Во всех отечественных регламентирующих документах по выпуску ИС [18, 19, [20]] имеется указание, что в процессе изготовления должны проводиться 100% отбраковочные испытания. Состав обязательных 100% испытаний включает до 20 видов по СОТУ [18], не менее 10 видов по ОТУ на ИС с приёмкой заказчика [19] и не менее 10 видов по требованию на ИС широкого применения [20] (27). Методика и условия испытаний описаны в ОСТ [21].

129

Таблица 27 Виды и методы отбраковочных испытаний

130

ТД — технологическая документация.

131

В технически обоснованных случаях по согласованию со службой контроля качества допускается иная последовательность отбраковочных испытаний, а вместо проверки статических параметров (параметров постоянного тока) при крайних значениях температуры проводят проверку параметров при нормальных климатических условиях по нормам, обеспечивающим установленные значения параметров при критических значениях температуры.

При разработке регулирующего воздействия, связанного с коррекцией состава, методов или условий проведения отбраковочных испытаний, вырабатываемых на основе информации причинах отказов ИС, учитывается взаимосвязь между причинами отказов и видами отбраковочных испытаний, с помощью которых выявляются эти виды отказов.

5.8ТРЕБОВАНИЯ К ОТБРАКОВОЧНЫМ ИСПЫТАНИЯМ ИС ЗА РУБЕЖОМ

Наиболее отработанной в настоящее время является методика отбраковочных испытаний, предусмотренная стандартом США MIL-STD-883 (28) [22]. Требования по отбраковочным испытаниям классифицируются по трём уровням качества и надёжности:

¾класс А - включает только схемы повышенной надёжности, предназначенные для работы в жёстких режимах внешних воздействий;

¾класс В - включает надёжные для промышленного применения схемы (и некоторые типы схем для военной аппаратуры), предназначенные для работы в менее жёстких условиях, когда главным требованием является стабильность параметров в течение длительного времени;

¾класс С - включает схемы для условий работы, когда воздействующие факторы не являются определяющими и на первое место ставится минимальная стоимость.

132

Таблица 28. Последовательность отбраковочных испытаний ИС по MIL-STD-883

Военный стандарт MIL-STD-883 явился основой для разработки большого числа программ обеспечения надёжности РЭА, изготовляемой различными фирмами США и других стран.

Опыт использования ИС в аппаратуре показывает, что внедрение отбраковочных испытаний существенно повышает средний уровень надёжности партий ИС, однако для ряда схем некоторые предусмотренные стандартом отбраковочные испытания оказываются недостаточными. Кроме того, некоторые из принятых в настоящее время отбраковочных испытаний имеют отдельные недостатки.

133

Таблица 29. Характеристики отдельных видов отбраковочных испытаний

Взаимосвязь между отбраковочными испытаниями и надёжностью отражена в табл. 31. Относительный количественный эффект от проведения отбраковочных испытаний на ИС подсчитан в табл 32.

134

Таблица 30. Зависимость между уровнем качества ИС и надежностью

Отбраковочные испытания - это необходимое средство выявления ранних отказов ИС и, как следствие, повышения надёжности партий ИС после отбраковки отказавших схем. Сравнение набора и методов, применяемых отбраковочных испытаний, в отечественной и зарубежной промышленности показывает, что они мало, чем отличаются друг от друга. Применение набора и методов отбраковочных испытаний для конкретного типа ИС зависит от достигнутого кон- структивно-технологического уровня, управляемости и стабильности технологического процесса изготовления ИС.