CC BY
83
Секция ««Математические методы моделирования, управления и анализа данных»
УДК 519.7
ПРОБЛЕМА ИСПЫТАНИЙ ЭЛЕКТРОННОЙ КОМПОНЕНТНОЙ БАЗЫ КОСМИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ
А. Д. Попов Научный руководитель - А. А. Ступина
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Представлена проблема разработки программ дополнительных отбраковочных испытаний изделий микроэлектроники.
Космическая отрасль, классификация, дефекты, надежность, отбраковка, зависимость.
PROBLEM OF ELECTRONIC COMPONENTS BASE TEST FOR SPACE APPLICATION
A. D. Popov Scientific supervisor - A. A. Stupina
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
E-mail: [email protected]
Problem of developing of additional culled test programs of microelectronics products is presented.
Space industry, classification, defects, reliability, rejection, relationship.
В России отсутствуют специализированные производства электрорадиоизделий (ЭРИ) для космической отрасли, а требования к качеству ЭРИ выше, чем к высшей из выпускаемой категории качества «ОС».
Главное отличие в требованиях к ЭРИ состоит в необходимости обеспечения длительной непрерывной работоспособности в течение 10-15 лет активного существования космического аппарата (КА). Поэтому до установки ЭРИ в аппаратуру необходимо организовать процедуру классификации конкретных партий ЭРИ на соответствие повышенным требованиям. А учитывая, что в партиях, поступающих к изготовителю аппаратуры, всегда содержатся ЭРИ с дефектами (потенциально ненадежные), на стадии входного контроля необходимо выявить эти ЭРИ и не допустить к установке в аппаратуру.
Стоимость выявления дефектного ЭРИ на различных стадиях изготовления космического аппарата (КА) и эксплуатации возрастает на порядок от стадии к стадии. Известно, что наиболее эффективным методом предотвращения отказов аппаратуры являются дополнительные отбраковочные испытания (ДОИ) и разрушающий физический анализ (РФА) [1]. Суть метода состоит в том, что потенциально ненадежные ЭРИ выявляются до их отказа.
В настоящее время общепринятыми считаются два направления повышения надёжности выпускаемых ЭРИ [2]:
- устранение причин отказов за счёт совершенствования конструкции и технологии изготовления, то есть воздействия на процесс производства посредством обратной связи (передачи информации), и создание бездефектной технологии;
- выявление и удаление изделий с отказами (действительными и потенциальными) из готовой партии до поставки потребителю.
Оба варианта обычно не реализуются, так как слаба обратная связь потребитель - изготовитель, а также то, что поставки осуществляются строго в соответствии с техническими условиями. Поэтому используется третий вариант: выявление и удаление изделий с отказами (действительными и потенциальными) из готовой партии на входном контроле у потребителя ЭРИ.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2015. Том 1
Очевидно, что при прогнозировании работоспособности ЭРИ практически невозможно учесть реальный разброс времени наработки до отказа, связанный с разбросом электрофизических параметров ЭРИ и наличием в их структуре различных дефектов и неоднородностей. Поэтому даже при оптимистических результатах прогноза необходимым условием является научно-обоснованный выбор и введение дополнительных методов отбраковочных испытаний. И, в первую очередь, эффективных методов диагностирования до установки ЭРИ в бортовую аппаратуру (БА). Физические и методологические основы применения методов диагностирования известны [3; 4].
Применительно к КА и другой высоконадежной аппаратуре важно быть уверенным в отсутствии дефектных (потенциально ненадежных) ЭРИ в выборке, предназначенной для установки в аппаратуру.
В технологическом процессе изготовления ЭРИ предусмотрен производственный контроль качества, предназначенный для выявления явных дефектов, характеризующих процент выхода годных изделий, и скрытых дефектов, характеризующих надежность выпускаемых ЭРИ. Если рассматривать отказ как результат развития во времени дефекта, характеризуемого размером Дъ то суть сказанного можно проиллюстрировать графиком (см. рисунок), на котором дана зависимость плотности дефектов (а) от их величины (Д).
Зависимость плотности дефектов от их величины
Дефекты величиной Дг- > Д0 (где Д0 - критический размер дефекта, нарушающий работоспособность) приводят к браку или отказу и называются «явными». Дефекты величиной Дг- < Д0 обнаруживаются лишь в процессе эксплуатации и называются «скрытыми». Природа генерируемых технологическим процессом явных и скрытых дефектов одна и та же, а разброс начальных размеров дефектов Д1 от 0 до да и определяет на практике уровень брака при изготовлении и разброс характеристик надежности однотипных изделий в одинаковых условиях эксплуатации. Пусть Дг- - некоторая условная величина дефекта, при которой его развитие не достигает в течение времени ^ эксплуатации критического размера Д0. Тогда изделия с дефектами Дй < Дг- < Д0 образуют группу потенциально ненадежных изделий с точки зрения заданных требований по надежности. На рисунке показана кривая интенсивности отказов интегральных схем (ИС) А,(Д0 в зависимости от величины скрытых дефектов. Нарастающий характер кривой А,(Дг) в диапазоне Д^ <Дг- < Д0 и определяет так называемую проблему «ранних» отказов в эксплуатации.
Основными предпосылками разработки программ дополнительных отбраковочных испытаний изделий микроэлектроники являются:
- обеспечение требуемого уровня качества и надежности;
- выявление номенклатуры потенциальных дефектов, генерируемых технологическим процессом;
- установление эксплуатационных факторов, стимулирующих развитие дефектов и приводя-щиек отказам.
Секция «Математические методы моделирования, управления и анализа данных»
А необходимый уровень качества и надежности ЭРИ определяется на этапе оценки вероятности безотказной работы аппаратуры и может быть использован для разработки программы дополнительных отбраковочных испытаний (ДОИ).
Принципиально задача отбраковки потенциально ненадежных ЭРИ может решаться двумя путями:
- испытанием в форсированных режимах до развития отказа потенциально ненадежных ЭРИ;
- диагностическим неразрушающем контролем (ДНК).
Библиографические ссылки
1. Федосов В. В., Патраев В. Е. Повышение надежности радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов при применении электрорадиоизделий, прошедших дополнительные отбраковочные испытания в специализированных испытательных технических центрах // Авиакосмическое приборостроение. 2006. № 10. С. 50-55.
2. Горлов М., Ануфриев Л., Строгонов А. Отбраковочные технологические испытания как средство повышения надежности партий ИС. CЫpNews. 2001. № 5.
3. РД 11 0682-89. Микросхемы интегральные. Методы неразрушающего контроля диагностических параметров. Введ. с 01.01.1990. 77 с.
4. РД В 22.32.119-89. Руководящий документ : метод. пособие по выбору и использованию методов и средств электрофизического диагностирования электрорадиоизделий. В/ч 67947. 1989. 210 с.
© Попов А. Д., 2015
