Повышение надежности электронных блоков путем введения процесса электротермотренировки

Повышение требований к качеству и надежности электронных блоков обусловило необходимость проведения на этапе входного контроля интегральных микросхем и полупроводниковых приборов дополнительных испытаний, способствующих более полному выявлению потенциально ненадежных изделий. Наиболее эффективным методом таких испытаний, основанных на тепловом воздействии на испытуемое изделие, как в России, так и за рубежом признана электротермотренировка — работа указанных изделий в условиях повышенной (максимально допустимой) температуры и наличия электрической нагрузки (рис. 12.2). Использование термоударов и термоциклирования для этих целей признано нецелесообразным, так как эти режимы могут привести к выработке ресурса испытуемого изделия. На практике потребители ИМС и ПП эти методы иногда применяют, поскольку они экономичнее ЭТТ (ЭТТ требует до 198 ч, а термоциклирование требует не более 20…30 мин на цикл).

Одним из путей повышения экономической эффективности ЭТТ является ее совмещение с функциональным контролем испытуемых элементов, особенно сложных устройств памяти, время.

Рис. 12.2. Этапы жизненного цикла электронных блоков при наличии.

ЭТТ:

I — этап проработки; 2 — этап нормальной эксплуатации; 3 — этап старения; /_ЭТт — время электротренировки; 1«_р — время нормальной работы в эксплуатации;

Хзад — заданный в ТУ уровень интенсивности отказов контроля которых может достигать нескольких часов. Экономически выгодно часть функционального контроля проводить в камере, где по условиям ЭТТ контролируемое устройство должно находиться длительное время — 4… 168 ч.

Метод проведения ЭТТ ИМС и печатных плат установлен отраслевым стандартом ОСТ 11 073.013 — 83 часть 94. Стандартом установлены статический и динамический режимы ЭТТ, оговорены общие схемы тренировки в каждом режиме. Режимы и условия ЭТТ варьируются в зависимости от назначения ИМС, их конструктивно-технологических особенностей и требований к качеству и надежности микросхем. Поэтому, руководствуясь общими принципами ЭТТ, каждое предприятие должно вести строгий учет ранних отказов, обнаруженных с ее помощью, анализировать их причины в целях выработки (самостоятельно или в централизованном порядке специальной службой) обоснованных эффективных режимов тренировки как температурных, так и электрических для конкретного типа (серии) ИМС и печатных плат. Причем эта обязанность должна быть закреплена за службой входного контроля предприятия или иным проводящим ЭТТ подразделением.

В общем случае целесообразно вести тренировку при температуре 125 °C — максимально допустимой для большинства микросхем, но это не исключает обоснованного снижения или повышения температуры в каждом конкретном случае.

Относительно продолжительности ЭТТ также нет единой точки зрения. Из графика интенсивности отказов (см. рис. 12.2), описывающей модель поведения ИМС, видно, что интервал времени, в котором происходят ранние отказы, изменяется в зависимости от заданного уровня надежности (заданного значения интенсивности отказов). Очевидно, что и время «выведения» микросхем? этт из области ранних отказов с помощью ЭТТ также будет зависеть от заданного уровня надежности микросхем /._зад (см. рис. 12.2). Поэтому, например, в военном стандарте США MIL-STD-883 для разных элементов рекомендуется различная продолжительность ЭТТ, вплоть до 250 ч.

Таким образом, если продолжительность ЭТТ в ТУ на микросхему не установлена, то, как правило, ЭТТ следует проводить в течение 168 ч: к этому времени выявляется 95% ранних отказов. Длительность ЭТТ определяется качеством изделий, т. е. результаты последующего электрического контроля подвергнутых ЭТТ микросхем могут служить указанием к повторным испытаниям, ужесточению режимов тренировок в случае многочисленных отказов или к облегчению режимов, если выход годных будет высоким.

Таким образом, решая вопросы ЭТТ, следует исходить из соображений требуемой надежности ИС (печатных плат). Прежде всего необходимо добиться, чтобы при проведении тренировки по методу 800−1 при 125 °C за 168 ч выявлялось не менее 95% отказов. Затем, накопив определенный опыт, можно совершенствовать эту методику, организовав анализ отказавших ИС, уточнив режимы и время испытаний для конкретных изделий и, по возможности, в обоснованных случаях отказаться от проведения дорогостоящей ЭТТ или облегчить ее режимы.