337

при измерениях, учитывая, что измеряемые значения составляют 40÷50 нА;

• наблюдается небольшое (~ 10%) уменьшение коэффициента усиления, но это, возможно связано с необходимостью увеличения суммарного времени отжига.

Результаты проведенных исследований по влиянию предварительного облучения на показатели радиационной стойкости и надежности показали следующее [109]:

•у биполярных ИС наблюдается некоторое снижение предельной стойкости после РТО - интегральная функция распределения числа отказавших ИС сдвигается в область меньших доз;

•у КМОП ИС после РТО стойкостные характеристики сдвигаются в сторону больших доз;

•у транзисторов после РТО также наблюдается некоторое увеличение стойкости.

•при исследовании влияния РТО на надежность ИС 564ЛЕ6 в режиме испытаний на долговечность в форсированном режиме в течении 8000 часов

отказов не обнаружено.

Приведенные результаты говорят о принципиальной возможности обеспечения радиационной стойкости критически стойких ЭРИ, при их предварительной радиационной обработке, но необходимы дополнительные исследования с увеличением номенклатуры ЭРИ. Некоторые результаты проведенных работ опубликованы в [110].

11.2.5Влияние идеологии проведения ВК, ОИ и ДНК на уровень радиационной стойкости ЭРИ, устанавливаемых в аппаратуру

Как уже отмечалось, качество ЭРИ закладывается в процессе изготовления и зависит от самого процесса изготовления так и от качества применяемых материалов. Поскольку в нашей реальной жизни невозможно влиять на данный процесс остается один путь обеспечения высокого качества БА КА:

Классификация ЭРИ на условно "хорошие" и условно "плохие".

338

"Условно" - так как степень нашего знания этих понятий хоть и повышается, но не является абсолютной. Критерием правильности и достаточности принимаемых мер по "обеспечению" качества ЭРИ до установки в аппаратуру могут быть только отсутствие отказов по результатам эксплуатации аппаратуры, в которой использованы ЭРИ отбракованные по определенным правилам. На сегодня такие результаты имеются по КА "Sesat", выведенном на геостационарную орбиту 18 апреля 2000 г., и не имеющим отказов ЭРИ за более чем за 10 лет эксплуатации.

Для того чтобы классифицировать ЭРИ по какому-то признаку необходимо определить логику (последовательность) действий и обеспечить технологический процесс аппаратными и программными (для работы тестерного оборудования и обработки данных измерений) средствами.

Схема входного диагностического неразрушающего контроля ЭРИ, сложившаяся на сегодня в ИТЦ-НПО ПМ, является результатом работ по комплектации многих КА и КА "Sesat" изготовления ОАО «ИСС». Такое разделение связано с тем, что для КА "Sesat", были введены принципиальные изменения в структуру процедур по классификации ЭРИ, включающие:

•100% ЭТТ для всех активных ЭРИ (полупроводниковые приборы и микросхемы);

•запись измеренных параметров для каждой партии ЭРИ с привязкой к индивидуальному номеру ЭРИ;

•расчет дрейфа электрических параметров;

•систему разбраковки по ужесточенным нормам по сравнению с нормами ТУ на ЭРИ.

Для всех партий ЭРИ проводятся входной контроль ВК, ОИ и ДНК для

каждого класса ЭРИ. Данные результатов измерений должны быть записаны в процессе выполнения ВК, ОИ и ДНК на магнитный или любой другой носитель информации для хранения в течение всего времени эксплуатации КА.

Результаты измерений считываются и записываются в соответствии с серийными номерами ЭРИ (сериализация требуется для ЭРИ, у которых вычисляется дрейф параметров).

339

Технология установки норм отбраковки по ужесточенным нормам и определения границ допустимого дрейфа параметров заключается в следующем:

•измеряются электрические параметры;

•строятся гистограммы распределения параметров по каждому параметру;

•устанавливаются границы разбраковки партии.

Необходимо отметить, что граничные нормы на электрические параметры при приемосдаточных испытаниях, установленные в ТУ на ЭРИ, имеют значительный запас от реальных значений параметров (иногда на несколько порядков величины). При проведении ОИ и ДНК границы на электрические параметры ЭРИ, устанавливаются исходя из реально измеренных значений параметров. Вопрос назначения конкретных уровней разбраковки конкретного параметра весьма не прост и зависит от многих причин: от ответственности аппаратуры; от глубины резервирования; от имеющегося количества данного типа ЭРИ и от требуемого количества для установки в БА и т.д.

Таким образом, отобранные из партии для установки в БА ЭРИ, имея реальный запас по параметрам, имеют и надежность и радиационную стойкость значительно выше, чем получаемые с завода-изготовителя. А учитывая, что подобная разбраковка проводится и по дрейфу параметров, который не оценивается заводами-изготовителями из-за отсутствия требований в российской норма- тивно-технической документации, становится очевидным, что отобранные ЭРИ являются существенно более качественными и более радиационно-стойкими.

Ниже приведены примеры гистограмм распределения нескольких параметров и установленные нормы для партии 216 шт. микросхем 564ИЕ10В.

340

25

20

15

10

5

mA

Рис. 104 Гистограмма распределения величины выходного тока низкого уровня для партии ИМС 564ИЕ10В. Ужесточенная граница установлена> 1.5 мА.

60

50

40

30

20

10

mA

Рис. 105 Гистограмма распределения дрейфа выходного тока низкого уровня для партии ИМС 564ИЕ10В. Границы дрейфа параметра установлены от –0.1 до 0.15 мА.

341

30

25

20

15

10

5

mA

Рис. 106 Гистограмма распределения величины выходного тока высокого уровня для партии ИМС 564ИЕ10В. Ужесточенная граница установлена > 3.5 мА.

40

35

30

25

20

15

10

5

mA

Рис. 107 Гистограмма распределения дрейфа выходного тока высокого уровня для партии ИМС 564ИЕ10В. Границы дрейфа установлены в пределах от –0.3 до 0.2мА.

342

140

120

100

80

60

40

20

x 10-5 mA

Рис. 108 Распределение тока потребления для партии ИМС 564ИЕ10В. Ужесточенная граница установлена < 50 нА.

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

x 10-5 mA

Рис. 109 Распределение дрейфа тока потребления для партии ИМС 564ИЕ10В. Границы дрейфа установлены в пределах от –20 до 20 нА.

"Побочным" продуктом идеологии проведения ВК ОИ и ДНК является "повышение" радиационной стойкости ЭРИ к дозовым эффектам.

Имея реальный запас по параметрам для каждого ЭРИ, радиационная стойкость в рамках параметров ТУ будет значительно выше. Степень превыше-

343

ния необходимо подтвердить экспериментально и ввести в "Перечень ЭРИ, разрешенных к применению при разработке (модернизации), производстве и эксплуатации аппаратуры, приборов, устройств и оборудования военного назначения" [111] графу, смысл которой заключается в следующем: если ЭРИ прошли ОИ и ДНК, то уровень радиационной стойкости соответствует такой-то величине. В поддержку этого подхода свидетельствует и тот факт, что радиационные испытания ЭРИ завод-изготовитель проводит один раз на этапе квалификационных испытаний.

Реализация такого подхода позволяет:

•исключить из партий ЭРИ, устанавливаемых в аппаратуру, элементы с аномально низкой радиационной стойкостью (повышенным дрейфом параметров);

•гарантировать уровень стойкости ЭРИ, устанавливаемых в аппаратуру;

•существенно сократить количество радиационных испытаний аппаратуры на моделирующих установках.

Данные процедуры, в том числе и по данным [112], повышают качество применяемых партий ЭРИ, снижают интенсивность отказов в партиях за счет исключения из них ЭРИ со скрытыми дефектами и позволяют применять понижающий коэффициент Kитц , уточняющий аналогичные значения НТД с учетом

эффективности проведения в специализированных испытательных технических центрах, отбраковочных испытаний, диагностического неразрушающего контроля и разрушающего физического анализа ЭРИ, поставляемых для комплектации аппаратуры КА.

Выводы:

¾Индивидуальные физические характеристики каждой ИС зависит от огромного количества факторов процесса производства, поэтому каждая ИС имеет индивидуальные электрические параметры и момент выхода параметра за границы ТУ, а значит, уровень радиационной стойкости для каждой ИС будет также индивидуален. Разброс значений стойкости составляет в диапазоне от 2 до 10.