V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Для того чтобы технические средства c интегральными схемами функционировали согласно проекту, обеспечивали безопасность управления, аппаратура должна быть достаточно надежной. Современная проблема повышения надежности связана с воздействием агрессивных сред из-за расширения диапазона условий эксплуатации техники: высокой или низкой температуры окружающей среды, повышенного или пониженного давления, высокой или низкой влажности, при больших механических нагрузках, в условиях действия радиации и т.д. [1].

Из анализа кривых зависимостей отказов от времени работы интегральных схем (ИС) (рис.1) [2], следует вывод о характерных трех периодах: периода приработки, периода нормальной работы и периода старения (примерно через 25-30 лет нормальной работы), в котором интенсивность отказов начинает более быстро возрастать.

Рис.1

Обобщая результаты ускоренных испытаний ИС на долговечность, можно сделать заключения:

1. Уравнение Аррениуса является базовым для описания зависимости долговечности от температуры [3]:

k = A exp [E/RT] (1)

Здесь A – постоянная интегрирования, равная константе скорости реакции при температуре, стремящейся к бесконечности, E - энергия активации, R – константа Больцмана. В 1889 году Сванте Аррениус вывел уравнение (1) эмпирически, изучая влияние температур на скорость превращения сахарозы, за что был удостоен Нобелевской премии в области химии. Это уравнение приближенно описывает многие деградационные процессы и отказы ИС, в том числе ионный дрейф, диффузию примесей, образование интерметаллических соединений, ползучесть, кристаллографические микроперестроения конструкционных материалов.

2. При использовании результатов ускоренных испытаний ИС на долговечность необходимо принимать во внимание, что отказы, возникающие в условиях повышенной нагрузки, обусловлены механизмами отказов, которые, как правило, не подчиняются зависимости Аррениуса. Cтрогих математических уравнений, определяющих долговечность, не существует, но практически считается, что при повышенных нагрузках долговечность ИС обратно пропорциональна прикладываемому напряжению.

3. Для широкого диапазона температур долговечность описывается нормальным распределением:

4. Параметр масштаба (среднеквадратическое отклонение срока службы) является константой и не зависит от нагрузки:

.

Можно сделать вывод: время нормального функционирования ИС, как и всякого технического устройства ограничено неизбежными изменениями свойств материалов и деталей, из которых они изготовлены. Именно поэтому долговечность определяется сроком службы и ресурсом.

Литература.

1. Всяченков Д. Проблемы надежности программных комплексов/ (Электр. ресурс) http://gendocs.ru/v2867/

2. Строгонов А. Долговечность интегральных схем и производственные методы ее прогнозировании.http://www.chipinfo.ru

3. Строгонов А. Прогнозирование деградации выходных параметров ТТЛ ИС / А Строгонов // Компоненты и технологии 2005, N9. С.194-199.

Код для цитирования: Скопировать