Методическое пособие 700

Расчет интенсивности отказов ИС типа

ΚΡ1054ΓΠ1

Этап 1. Рассчитаем интенсивность отказов конструктивных элементов КЭ по формуле П.5.2.

Исходные данные найдем в соответствующих таблицах и рисунках:

К = 0,04 10-7 1/ч (табл. П.5.13 для корпуса типа 301.8-2 пластмассового варианта);

КР = 1,27 (рис. П.5.2 для S = 2,4

мм2);

КК = 0,0045 10-7 1/ч (табл. П.5.14 для эвтектики);

с = 1,2 (рис. П.5.3 для S = 302 3 2

мкм2 = 5,4 10-3 мм2);

c1 = 0,003 10-7 1/ч (табл. П.5.15 для соединения Аu – Аl на кристалле);

c2 = 0,0015 10-7 (табл. П.5.15 для со-

единения Аu – Аl на траверсах);

кэ = 10-7 (0,04 + 1,27 0,004 – 5 + 5 1,2(0,003 + 0,0015) =

=10-7 (0,04 + 0,0057 + 6 0,0045) = 10-7 (0,04 + 0,0057 + 0,027) =

=107 0,073 = 7,3 10-9 (1/ч).

Этап 2. Рассчитаем интенсивность отказов элементов кристалла эк по формуле (П.5.4) при нормальных условиях.

Исходные данные найдем в соответствующих таблицах:

= l (для биполярных транзисторов);

Тпер = 25 + 150 0,20 = 25 + 30 = 55 °С; i = 0,34 (табл. П.5.16 для Т = 55 °С и

КН = 0,7);

Т = 2,5 10-10 1/ч (табл. П.5.17 для p- n-р-транзистора с изоляцией р-n- переходом III степени интеграции);

П =0,0045 10-7 1/ч (табл. П.5.18 для электрического перехода, изготовленного

по биполярной технологии с изоляцией р- n-переходом);

ЭК = 1 0,34 (2,5 10-10 144 + 0,0045 107

– 33) = = 0,34 10-7 (0,36 + 0,15) = 0,34 0,51 10-7 =

0,17 10-7 (1/ч) = = 1,7 10-8 (1/ч).

Этап 3. Рассчитаем интенсивность отказов межэлементных соединений МС по формуле (П.5.5).

Исходные данные найдем в соответствующих таблицах и рисунках:

М1 = 0,02 10-7 1/ч (табл. П.5.19 для дорожки шириной 20 мкм);

М2 = 0,04 10-7 1/ч (табл. П.5.19 для дорожки шириной 8 мкм);

Для нахождения значения 1( 1) определим фактическую плотность тока для различных цепей по формуле:

iIi , Si

где Si – площадь поперечного сечения металлизации.

Для первой цепи питания получим:

0,68;

По рис. П.5.5 определяем значения 1 для температуры 55 С:

1 = 2; 2 = 5; 3 = 4.

МС = 10-7 (0,02 0,1 2 + 0,04 0,4 5 + 0,04 0,4 4) = = 10-7 (0,004 + 0,08 + 0,064) = 0,148 10-7 =1,5 10-8 (1/ч).

Этап 4. Найдем полную расчетную интенсивность ИС типа КР1054ГП1 по формуле П.5.2 при нормальной температуре.

Выберем КП = 4,0 (табл. П.5.12 для IV группы вида приемки);

ПР = 0,006 10-7 1/ч (по табл. П.5.20

для III степени интеграции);

25 = 4 (7,3 10-9 + 1,7 10-8 + 1,5 10-8 + 0,006 10-7) =

=4 (0,73 + 1,7 + 1,5 + 0,06) 10-8 = 4 4,0 10-8

=1,6 10-7 (1/ч).

Этап 5. Так как температура окружающей среды, при которой работает ИС, равна 35 С, найдем коэффициенты ускорения (по рис. П.5.6 с учетом табл. П.5.21):

для корпуса: Т = 40 С; Еа = 0,5 эВ;

Кук = 2;

для кристалла: Т = 65 С; Еа = 0,3 эВ;

Кукр = 4;

для соединений типа Au – Al: Т = 65

С; Еа = 0,65 эВ; Кус1=12;

для соединений типа Au – Au: Т= 65

С; Еа = 0,4 эВ; Кус2=6;

для прочих элементов кристалла: Т = 65 °С; Еа = 0,6 эВ; Купр =10.

Этап 6. Рассчитаем интенсивность отказов конструктивных элементов КЭ с учетом коэффициентов ускорения:

КЭ35 = 10-7 [0,04 2 + 0,0057 4 + 6 (0,003 12 + 0,0015 6)] =

= 10-7 (0,08 + 0,023 + 6 0,0369) = 10-7 0,32 = 3,2 10-8 (1/ч).

Этап 7. Рассчитаем интенсивность отказов межэлементных соединений МС по формуле (П.5.5) для температуры 65 °С. Коэффициенты γ будут иметь следующие значения: γ1 = 3,5; γ2 = 9; γ3 = 7.

МС35 = 10-7 (0,02 0,1 3,5 + 0,04 0,4 9 + 0,04 0,4 7) = = 10-7 (0,007 + 0,144 + 0,112) = 0,263 10-7 = 2,6 10-8 (1/ч).

Этап 8. Вычислим интенсивность отказов указанных ИС при температуре +35 °С:

35 = 4 (3,2 10-8 + 1,7 10-8 + 2,6 10-8 + 0,006 10 10-7) =

= 4 (3,2 + 1,7 + 2,6 + 0,6) 10-8 = 4 8,1 10-8 = 3,2 10-7 (1/ч), что в 3 раза лучше значения λ, указанного в ТУ.

Этап 9. Для сравнения вычислим λ при максимально допустимой по ТУ температуре окружающей среды +70 °С.

Тогда коэффициенты ускорения по рис. П.5.6 с учетом табл. П.5.21 будут следующими:

для корпуса: Т = 75 °С, Еа = 0,5 эВ,

Кук = 18;

для кристалла: Т = 100 °С, Еа = 0,3

зВ, Κукр =11;

для соединений типа Au – Al: Т = 100

С; Еа = 0,65 эВ; КУС1 = 110;

для соединений типа Au – Au: Т =

100 С; Еа = 0,4 эВ; КУС2=25;

для прочих элементов кристалла: Т =

100 °С; Еа = 0,6 эВ; Купр = 100.

Коэффициенты γ по рис. П.5.5 для 100 °С будут следующими:

γ1 = 25; γ2 = 65; γ3 = 50.

КЭ70 = 10-7 [0,04 18 + 0,0057 11 + 6 (0,003 110 +

+ 0,0015 25)] = 10-7 (0,72 + 0,06 + 6 0,367) = 3,0 10-7 (1/ч);

МС70 = 10-7 (0,02 0,1 25 + 0,04 0,4 65 + 0,04 0,4 50) =

= 10-7 (0,05 + 1,04 + 0,8) = 1,9 10-7 (1/ч);

70 = 4 (3 10-7 +1,7 10-8 +1,9 10-7+ 0,006 100 10-7) =

= 4 5,67 10-7 = 2,3 10-6 (1/ч), что практиче-

ски соответствует значению , указанному в ТУ (1 10-6 1/ч).

Расчет интенсивности ИС типа КР1830ВЕ51

Этап 1. Рассчитаем интенсивность отказов конструктивных элементов, КЭ по формуле (П.5.3).

Исходные данные выберем из соответствующих таблиц и рисунков:

К = 0,2 10-7 l/ч (табл. П.5.13 для корпуса 2123.40-6 в пластмассовом варианте);

КР = 3,0 (рис. П.5.2 для S = 44,2

мм2);

КК = 0,01 10-7 l/ч (табл. П.5.14 для приклеивания);

С = 1,2 (рис. П.5.3 для S = 5,4 10-3

мм2);

С1 = 0,03 10-7 1/ч (табл. П.5.15 для соединения Аu –Al на кристалле);

С2 = 0,004 10-7 1/ч (табл. П.5.15 для соединения Аu –Ni на траверсах);

КЭ = 10-7 [0,2 + 3,0 0,01 + 40 1,2 (0,003 + 0,004)] =

= 10 (0,2 + 0,03 + 0,336) = 0,566 – 10-7 = 5,7 10-8 (1/ч).

Этап 2. Рассчитаем интенсивность отказов элементов кристалла ЭК по фор-

муле (П.5.4).

Исходные данные выберем из соответствующих таблиц и рисунков:

β = 1,7 (рис. П.5.4. для толщины подзатворного окисла 425 А).

Тпер = 25 + 130 0,1 = 38 °С; α = 0,22 (табл. П.5.16. для Тпер = 38

°C и КП = 0,7);

Т = 3 10-12 1/ч (табл. П.5.17 для полевых транзисторов V степени интеграции);

П = 10-12 1/ч (табл. П.5.18 для электрического перехода на МДП – структурах).

ЭК = 0,22 1,7 (72960 3 10-12 + 40 10-

12) =

= 0,22 1,7 10-12 218920 = 8,2 10-8(1/ч).

Этап 3. Рассчитаем интенсивность отказов межэлементных соединений МС по формуле П.5.5.

Исходные данные найдем в соответствующих таблицах и рисунках:

Μ1 = 0,02 10-7 1/ч (табл. П.5.19 для дорожки шириной 30 мкм);

М2 = 0,008 10-7 1/ч (табл. П.5.19 для дорожки шириной 5 мкм);