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可靠性问题的提出是与电子工业迅速发展的以下三个特点分不开的: 7 S) u, Z! c/ \8 P
(1)电子产品(设备)的复杂程度在不断增长 . i) J. e9 L3 K# V4 L1 z
电子产品复杂程度的重要标志是所需元件的数量越来越多。例如美国轰炸机上的无线电设备的情况是:1921年前飞机上还没有无线电设备,1940年飞机上的电子设备只有一千多个,1950年B—47飞机上的电子设备发展到2万多个,1955年B—52飞机上达5万多个,1960年B—58飞机上发展到9万多个。 0 Y4 [2 n7 S( K" [# @4 L, F! S
目前,一般制导系统上仅计算机部分就有10万多个元件;一般反导弹系统仅雷达部分就有几十万个元件,整个系统元器件达几百万个。 ! R3 e# {; c8 f7 b( P
一般说来,电子设备所用的元器件数量越多,其可靠性问题就越严重,对于串联系统来说,其设备可靠度为所用元器件可靠度的乘积。
8 A# ^( D; v+ U+ {! @设元件的可靠度为0.9,则2个串联为0.81,3个串联为0.729;设元件的可靠度为99.5%,则40个串联为83%,100个串联为60%。
O' G. Z" ^2 w9 l* s- W若30万个元件组成系统,为确保系统可靠度为95%,要求每个元件的可靠度为99.9999%以上。现代化的复杂系统的电子元器件数量一般在上百万、上千万,对元器件可靠性要求更高。 . l: }" j/ [# h0 a1 w1 A
(2)电子设备的使用环境日益严酷
' Y1 r/ ]( i J7 ~6 X' \6 ^电子设备的使用地域从实验室到野外,从陆地到深海,从高空到宇宙空间,还有使用在热带、寒带、赤道、南北极(南极站)等地的。 * ?0 j7 t9 u) |: M: X7 S2 @$ d
各种不同地方的电子设备经受不同的环境条件。在坑道内,地温为一5~35℃;用于坦克中,要经受高温和振动;用于海上舰艇,要经受海水、盐雾、浪潮冲击等;用于宇宙空间,会受到宇宙粒子的辐射和振动加速度。 0 g [( K( D7 u' F9 b
一般说来,使用条件越严酷,产品失效的可能性就越大,所以对可靠性要求就越高。 : P9 }: b, j' X
(3)电子产品的装置密度在不断增长 8 X3 M: q2 D8 b. j8 E
集成电路由SSI经MSI发展到LSI,VLSI,ULSI,装置密度不断增高,因而集成电路内部的环境温度上升,所以对可靠性的要求也不断提高。为此各国都建立了许多机构,研究提高器件的可靠性问题。
t! s* G, x) q所谓可靠性是指半导体集成电路在一定的工作条件下(指一定的温度、湿度、机械振动、电压等)在一定的时间内能完成规定作用的几率。集成电路的可靠性通常用失效率来量度。
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1非特表示10亿个产品在1小时内只允许有一个产品失效,或者说在1千小时内只允许有百万分之一的失效率.
8 q1 @! x& _8 l3 h/ s# @6 U通过对集成电路失效过程的分析,了解到早期失效阶段对集成电路的平均寿命影响很大,而早期失效主要是半导体集成电路有缺陷。如果通过短时间的筛选试验把有缺陷的集成电路淘汰掉,那么筛选后的集成电路就有更高的可靠性,所以筛选是提高集成电路可靠性的一个有效措施。
% j1 `" i4 U4 l$ M$ l! o$ ^2 ^7 i实际上,这个说法不十分确切,因为筛选只是去掉早期失效的电路,并不能从根本上提高这批电路的可靠性水平,实际上可靠性是产品所固有的,即这批电路的可靠性水平在 ! I7 g6 E- _1 b* p- e: z
电路制造出来时已决定了。只有用最佳的电路版图设计,最好的工艺质量控制,才能制造出最可靠的电路来。其中设计奠定了可靠性的基础,而工艺则是保证。因此,应从设计和工艺两方面着手来提高电路的固有可靠性。下面着重介绍设计中提高可靠性的一些考虑(包括电路设计、版图设计和工艺设计三方面),而保证工艺质量控制的最有效的办法,是采用微电子测试图形技术5 H* \. z& u9 u: q3 ?! U) `7 @6 z
IC的奇怪ESD试验现象5 |: c2 r7 c1 S( E/ @' e" w
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对某IC进行ESD试验,发现可重复的现象。( X4 L) }* S/ f7 R$ ]: d4 e) b& ?
芯片不同组电源地Vss1、Vss2之间,相互ZAP,当:
8 P' n5 x* i2 N: j) i- lA、 Vss1 ZAP Vss2 +2000V Failure;
7 c- O% W- H; a7 C8 TB、 Vss1 ZAP Vss2 -2000V Pass;* G( F: F+ i, Z0 g
C、 Vss2 ZAP Vss1 +2000V Failure;7 r: s, L( y5 {8 E9 i' @
D、 Vss2 ZAP Vss1 -2000V Pass。
; B {, {, w& ^3 L- \分析发现:
( A1 N4 i! {6 V8 P# g* \0 ^; N抗ESD能力与所加的电压极性有关可以理解,但不可思议的与接地(ESD试验设备的地)位置有关,A和B时Vss2接地,C和D时Vss1接地。A、D是同一个泄放回路,B、C也是同一个泄放回路,而且泄放方向也相同,为什么结果不同?5 f4 G$ b/ ?) M1 f* X. g. o
请高人指点。 |
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