Надежность - интегральная микросхема
Cтраница 1
Надежность интегральных микросхем: задается или рассчитывается при проектировании, обеспечивается при изготовлении и поддерживается в процессе эксплуатации. Исходя из этого, надежность микросхем можно условно подразделить на конструктивную ( проектную), производственную и эксплуатационную. [1]
Надежность интегральных микросхем определяется в основном интенсивностью катастрофических отказов. Среди последних наибольший удельный вес имеют отказы схем из-за некачественных соединений. Преобладание на данной стадии развития интегральной микроэлектроники катастрофических отказов ад постепенными позволяет Считать реальным дальнейшее повышение надежности микросхем в ближайшие годы. [2]
На надежность интегральных микросхем существенно влияет электрическая нагрузка. Под действием протекающего через схему тока вследствие локального перегрева на дефектных участках металлизированной р азводки ( царапины, толщина пленки алюминия иа ступеньке окисла меньше допустимой, расплавление матери ала раз водки) алюминий орродврует. При приложении к схеме напряжения у приборов с загрязненной поверхностью или с повышенным содержанием примесей металлов в окисных слоях образуются поверхностные каналы с инверсной проводимостью, возможен пробой окисла. Процесс естественного старения практически незаметен для качественно изготовленных схем и выводит из строя только те образцы, которые имеют производственные дефекты. [3]
Для контроля качества и надежности интегральных микросхем проводятся испытания трех категорий: типовые, приемо-сдаточные и периодические. [4]
Другим фактором, влияющим на надежность интегральных микросхем, является температура. Правда, благодаря особенностям технологии кремниевых интегральных микросхем ее влияние на их надежность гораздо меньше, чем иа некоторые другие полупроводниковые схемы, в особенности на германиевые. Многочисленные исследования позволили установить, что ощутимое изменение параметров интегральных микросхем начинается при температуре выше 300 С. [5]
Помимо рассмотренных факторов, на надежность интегральных микросхем могут оказывать влияние резкая смена окружающей температуры, влажность среды, механические нагрузки и радиоактивные излучения. [6]
Важным вопросом является оценка количественных пюказате-лей надежности интегральных микросхем а этапе проектирования. Такая оценка, хотя и весьма приближенная, дает возможность сопоставить результаты расчета с заданными требованиями по надежности. [7]
В табл. 7.1 приведены обобщенные данные о надежности интегральных микросхем, полученные при испытаниях и IB эксплуатации. Это, по - 1видимо му, объясняется тем, что и готавитель, стремясь в короткие сроки получить информацию о надежности выпускаемых изделий, как правило, проводит ограниченный объем испытаний в предельных по электрической нагрузке и температуре режимах. При эксплуатации микросхемы работают в лучших условиях, так как правильно спроектированная радиоэлектронная система предусматривает использование ее элементов в облегченных режимах и условиях и рассчитана иа определенный дрейф параметров элементов. Кроме того, массовость применения и сроки эксплуатации обеспечивают получение большой суммарной наработки элементов. [8]
В пособии приведены сведения об основных понятиях теории и количественных показателях качества и надежности интегральных микросхем; рассмотрены методы контроля качества, расчета и оценки надежности, а также вопросы прогнозирования и повышения показателей качества и надежности ИМС и БИС. [9]
 |
Структура гибридной интегральной микросхемы, наготовленной по совмещенной технологии. [10] |
Но с увеличением сложности интегральных микросхем и переходом к БИС надежность интегральной микросхемы как целого прибора принципиально ниже, чем надежность простого компонента. Интенсивность отказов современных ИС колеблется в пределах Ю-6-Ю-9 1 / ч, приближаясь к уровню высоконадежных дискретных элементов. [11]
Необходимость безремонтной работы некоторых очень сложных радиоэлектронных систем налагает высокие требования на надежность используемых в них интегральных микросхем. Применение интегральных микросхем значительно повысило надежность аппаратуры за счет резкого сокращения числа элементов и соединений. Однако с увеличением сложности интегральных микросхем и переходом к БИС надежность интегральной микросхемы как целого прибора принципиально ниже, чем надежность более простого компонента. Накоплен значительный статистический материал по надежности различных типов ИМС в различных экснлуатационых условиях. Интенсивность отказов современных ИМС колеблется в пределах 10 - 6 - 10 - 8 1 / ч, приближаясь к уровню высоконадежных дискретных элементов. Для подтверждения величины интенсивности отказов 1 Ю-7 ч-г потребовалось бы Шлет. Следовательно, обычные испытания на долговечность для приборов с такой высокой надежностью неприемлемы из-за большого срока испытаний. Если снизить время испытаний до обычных 1000 ч, то размер выборки возрастет приблизительно до 90 000 микросхем. [12]
Большие перспективы при изготовлении интегральных микросхем имеет применение электронных и ионных пучков. Электронные и ионные пучки являются потоками заряженных частиц, которые с помощью электрических и магнитных полей можно фокусировать и отклонять в любую точку обрабатываемой поверхности. Таким образом, при использовании этих пучков возникает реальная возможность электрического управления технологическим процессом без разгерметизации рабочего объема в условиях высокого вакуума, что повышает воспроизводимость параметров и надежность интегральных микросхем. [13]
Производственный контроль надежности изготовляемых схем проводят выборочно с определенной периодичностью. Подобная проверка должна отвечать следующим основным требованиям: быть оперативной, точной, экономичной и давать максимальную информацию. Для того чтобы программа производственного контроля надежности выпускаемой продукции отвечала этим требованиям, в нее в различной последовательности включают ряд испытаний. Общепринятыми методами контроля и оценки надежности интегральных микросхем являются испытания в электрическом режиме - - климатические и механические. Изделия подвергаются этим испытаниям в определенной последовательности. В соответствии с выбранным планом выборочного контроля каждой группе испытываемых образцов соответствует свое приемочное число, выражающее допустимое количество отказов, или заданная интенсивность отказов. Результаты испытаний считаются удовлетворительными, если число микросхем, вышедших из строя в - процессе этих испытаний, не превышает установленных норм. [14]
Обеспечение достаточно длительной безотказной работы сложной аппаратуры было достигнуто за счет увеличения надежности используемых в системе элементов и сокращения их числа. Наиболее надежными элементами вычислительной техники являются интегральные микросхемы. Столь высокая надежность интегральных микросхем получается благодаря особой технологии их изготовления. Микросхема формируется на поверхности и в толще монокристалла кремния. Так как при этом отсутствуют проволочные внутрисхемные соединения и паяные контакты, надежность интегральных микросхем, образно говоря, приближается к надежности сплошного металла. [15]
Страницы: 1