|
|
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
 |
|
Компьютеры, Программирование Компьютеры и периферийные устройства
Оценка теплового режима ИМС. Расчет надежности полупроводниковых ИМС по внезапным отказам |
Гуашь "Классика", 12 цветов. 
Наклейки для поощрения "Смайлики 2". 
Брелок LED "Лампочка" классическая. БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ КАФЕДРА РЭС РЕФЕРАТ НА ТЕМУ: «Оценка теплового режима ИМС. Расчет надежности полупроводниковых ИМС по внезапным отказам» МИНСК, 2009 Оценка теплового режима ИМС Конструкция ИМС должна быть такой, чтобы теплота, выделяющаяся при ее функционировании, не приводила в наиболее неблагоприятных условиях эксплуатации к отказам элементов в результате перегрева. К тепловыделяющим элементам следует отнести, прежде всего, резисторы, активные элементы и компоненты. Мощности, рассеиваемые конденсаторами и индуктивностями, невелики. Пленочная коммутация ИМС благодаря малому электрическому сопротивлению и высокой теплопроводности металлических пленок способствует отводу теплоты от наиболее нагретых элементов и выравниванию температуры платы ГИС или кристаллов полупроводниковых ИМС. Введем следующие понятия, необходимые для осуществления тепловых расчетов. Перегрев элемента или компонента ИМС (& he a;, °С), — разность между их температурой и средней температурой поверхности корпуса. Максимально допустимая температура max доп — максимальная температура элемента или компонента ИМС, при которой обеспечиваются требования к их надежности. Удельная мощность рассеяния (Р0, Вт/°С) — плотность теплового потока от элемента ИМС, кристалла или платы ИМС. Внутреннее тепловое сопротивление элемента, кристалла или компонента ИМС (R вн, °С/Вт) — тепловое сопротивление самого элемента (кристалла, компонента) и тепловое сопротивление контакта между элементом (компонентом) и платой (кристаллом и корпусом) с учетом теплового сопротивления клеевой прослойки. Рис. 1. Тепловой поток от источника теплоты при различных соотношениях между размерами тепловыделяющих элементов и толщиной подложки: 1 — теплоотвод; 2 — слой клея или компаунда; 3 — подложка; 4 — тепловыделяющий элемент В случае, когда весь тепловой поток сосредоточен под элементом ИМС и направлен к подложке (рис. 1), при соотношении l, b&g ;&g ;h тепловой поток плоскопараллелен и тепловое сопротивление (1) где R — тепловое сопротивление; и — коэффициенты теплопроводности материала подложки и клея, Вт/(м•°С); hП и hK — их толщины; b и l — размеры контакта тепловыделяющего элемента с подложкой; h = hП hK. При уменьшении размеров источника тепла тепловой поток становится расходящимся (рис. 1), эффективность теплоотвода увеличивается и соответственно уменьшается тепловое сопротивление. Этот факт учитывается функцией : (2) где q = l/2h, r = b/2h, l и b — линейные размеры плоского источника теплоты. Для корпусов, значения функции даны на рис. 2. Рис. 2. Значение функции : а — при q=0 0,1; б — при q=0,1 0,4; в — при q=0,4 1,0; г — при q=1,0 4,0 Расчет надежности полупроводниковых ИМС по внезапным отказам Для расчета надежности полупроводниковых ИМС разработан ряд методик на основе статистического и физического методов. Статистические методы используют для ориентировочного расчета надежности на этапе эскизного проектирования ИМС, а физические — для окончательного расчета на этапе разработки рабочей документации. Рассмотрим наиболее распространенные методики расчета для этих двух методов.
Статистический метод. В основу методики расчета надежности полупроводниковых ИМС на основе статистического метода положены те же допущения, что и при расчете гибридных ИМС. При этом учитывается, что резисторы и конденсаторы формируются на базе транзисторной структуры, т.е. с помощью прямых и обратно смещенных p- -переходов. Поэтому интенсивность их отказов принимается такой же, что и у диодов. В качестве компонентов ненадежности полупроводниковых ИМС при данном расчете используют элементы структуры и конструкции ИМС (рис. 3): транзисторные 1 и диодные 2 p- -переходы, внутрисхемные соединения 3 и выводы корпуса 4. Интенсивность отказов корпусных полупроводниковых ИМС рассчитывают по выражению (3) где — число условных транзисторных переходов; — число условных диодных переходов, равное общему числу диодов, резисторов и конденсаторов; — число внешних выводов; , — коэффициенты режима работы транзисторных и диодных переходов; , и — интенсивности отказов транзисторных переходов, диодных переходов и соединений соответственно (для нормальных условий); — коэффициент вибрации. При расчете бескорпусных полупроводниковых ИМС выражение (3) упрощается, так как отсутствуют соединения с выводами корпуса и = 0. Рекомендуемые для расчетов средние статистические значения интенсивностей отказов компонентов ненадежности следующие: Рис. 4. Зависимости поправочных коэффициентов от температуры и коэффициента нагрузки ka для пленочных резисторов (a), транзисторов (б), диодов (в) и пленочных конденсаторов (г) Рекомендуемые значения коэффициентов режима работы для различной температуры окружающей среды при расчете по данной методике приведены в табл. 1. Значение вероятности безотказной работы Р ( ) определяют обычным путем. Рис. 5. Конструкция полупроводниковой биполярной ИМС Следует отметить, что полупроводниковые ИМС общего применения универсальны и предназначены для многоцелевого использования. В конкретном схемном включении часть цепей и внешних выводов ИМС может не использоваться и, следовательно, они не будут влиять на надежность всего устройства. Поэтому расчет по выражению (27.1) необходимо производить с учетом конкретного включения ИМС. Это часто имеет место при использовании бескорпусных полупроводниковых ИМС в МСБ. Следовательно, одна и та же ИМС может иметь различные уровни надежности. Табл. 1 Коэффициенты режима работы элементов полупроводниковых ИМС Коэффициент режима работы Температура, °С 20 30 40 50 60 70 80 1,0 1,35 1,85 2,60 3,60 4,90 6,20 1,0 1,27 1,68 2,0 2,60 3,40 4,10 Физический метод. Данный метод учитывает не только количество компонентов ненадежности, но и качество разработанной топологии, количество технологических операций, режим работы и эксплуатационные воздействия. Исходными данными для расчета надежности полупроводниковых ИМС физическим методом являются принципиальная электрическая схема, разработанная топология, маршрут технологического процесса и значения интенсивности отказов компонентов ненадежности. В отличие от гибридных ИМС в полупроводниковых ИМС выделяют следующие элементы конструкции, характеризующиеся определенными значениями интенсивности отказов: кристалл, корпус, соединения.
Однако активные и пассивные элементы полупроводниковых ИМС формируются в объеме и (или) на поверхности кристалла с помощью определенного числа технологических операций и не могут считаться самостоятельными (дискретными) при расчете надежности. Их надежность во многом будет зависеть от сложности технологического процесса. Анализ отказов полупроводниковых биполярных и МДП-ИМС позволяет выявить наиболее часто встречающиеся отказы, обусловленные различного рода дефектами, и определить их интенсивность. Так, для полупроводниковых ИМС, в зависимости от вида дефекта, установлены такие значения интенсивности отказов элементов структуры и конструкции: из-за дефектов, обусловленных диффузией (для одной стадии) ; из-за дефектов металлизации (на 1 мм2 площади) ; из-за дефектов оксида (на 1 мм2 площади) ; из-за дефектов от посторонних включений в корпусе (на 1 мм2 площади кристалла) ; из-за поверхностных и структурных дефектов кристалла (на 1 мм2 площади кристалла) из-за некачественного крепления кристалла ; из-за обрыва термокомпрессионного сварного соединения ; из-за повреждения корпуса (для пластмассового корпуса) и (для металлокерамического корпуса). По этим значениям можно определить интенсивности отказов активных и пассивных элементов и элементов конструкции полупроводниковых ИМС с учетом стадийности диффузионных или других высокотемпературных процессов, реальных площадей элементов, металлизации и кристалла. Поэтому в качестве компонентов ненадежности используют элементы структуры и конструкции полупроводниковой ИМС, значения интенсивностей отказов которых определяются выражениями: (4) (5) (6) где , , — интенсивности отказов элементов (транзистора, диода, диффузионного резистора, диффузионной перемычки или шины), металлизации и кристалла соответственно; — число стадий диффузии при формировании того или иного элемента; , , — площади (в мм2) элемента, металлизации и кристалла соответственно. К компонентам ненадежности относится также корпус и соединения, характеризующиеся значениями и . Только после такого определения расчет можно свести, как и в случае гибридных ИМС, к суммированию интенсивностей отказов отдельных компонентов ненадежности с учетом поправочных коэффициентов на величину электрической нагрузки и состояние окружающей среды. В данном случае интенсивность отказов полупроводниковых ИМС с учетом того, что время появления внезапных отказов распределено по экспоненциальному закону, определяется выражением (7) где т — число групп элементов; i — число элементов данного типа с одинаковым режимом работы; — поправочный коэффициент, учитывающий влияние окружающей температуры и электрической нагрузки; — поправочный коэффициент, учитывающий механические воздействия, относительную влажность и изменение атмосферного давления; — интенсивность отказов элементов структуры (транзисторов, диодов, резисторов), металлизации, кристалла и конструкции (соединений, корпуса). Порядок расчета надежности полупроводниковых ИМС по внезапным отказам физическим методом следующий. По заданной принципиальной электрической схеме и разработанной топологии определяют число i структурных элементов каждого типа и число т, mi типов элементов.
Для расчета теплового режима условий деятельности используется шкала эффективной температуры. По этой шкале диапазон ощущений «комфорт дискомфорт» человека при работе различной тяжести[39](т.Pе. при разной теплопродукции организма) соотнесен с одновременным воздействием собственно температуры воздуха, его относительной влажности и скорости движения. Естественно, должна учитываться и теплоизоляция тела (т.Pе. теплозащитные свойства одежды). Газовый состав воздуха. Человеческий организм приспособлен дышать природной газовой смесью. В дыхательном газообмене организма с внешней средой поддерживается состояние динамического равновесия парциального давления газов в системе: «вдыхаемый воздух альвеолярный воздух артериальная кровь венозная кровь выдыхаемый воздух». В процессе работы нормальное осуществление обменных процессов обеспечивается при условии, что содержание кислорода во вдыхаемом воздухе будет не ниже 19P%, а углекислоты не выше 0,5P%. Давление. В обычных помещениях, в наземных условиях давление одинаково с внешним давлением
3. Расчет тепловой схемы с паровыми котлами
4. Тепловой расчет паровой турбины Т-100-130
10. Автоматизированная система изучения тепловых режимов устройств ЭВС
11. Тепловой и конструктивный расчет секционного водо-водяного подогревателя теплосети
12. Тепловой расчет кожухотрубного и пластинчатого теплообменника
13. Тепловой расчет котла-утилизатора П-83
15. Расчет принципиальной тепловой схемы паротурбинной установки типа Т-100-130
16. Расчет тепловых схем котельной
Противомоскитная сетка, 100х220 см, белая. 
Набор строительных деталей для конструктора "Геометрик". 
Карточная игра "Уно". 17. Тепловой расчет и эксергетический анализ парогенераторов
18. Тепловой расчет промежуточной ступени
19. Тепловой расчёт промышленного парогенератора K-50-40-1
20. Расчет себестоимости передаваемой тепловой энергии
21. География тепловой электроэнергетики России
25. Определить капитальные затраты и эксплуатационные расходы по тепловой сети (при следующих условиях)
26. Расчёт принципиальной тепловой схемы энергоблока 800 МВт
27. Расчет режимов резания при фрезеровании (Методические рекомендации)
28. Модель теплового состояния аппарата сепарации
29. Анализ процесса формообразования и расчет параметров режимов резания
30. Тепловой двигатель с внешним подводом теплоты
32. Тепловые процессы (из конспекта лекций 2000г.)
Шкатулка ювелирная "Moretto", 18x13x10 см (2 яруса). 
Табурет "Плетенка" складной (малый). 
Кукла Нэни, в розовом жакете. 33. Прямой цикл Карно. Тепловая изоляция
34. Тепловые явления
35. Тепловые явления: холод из угля
36. Тепловые двигатели и их применение
37. Расчет полной себестоимости и цены изделия /завод "1 Мая" г.Киров/
41. Расчет нижней оценки бюджетных затрат развертывания радиолокационной системы
42. Формирование самостоятельности учащихся в процессе изучения темы физики: "Тепловые явления"
43. Розрахунок теплової частини ТЕЦ
44. Тепловой двигатель с внешним подводом теплоты
46. Потери электрической и тепловой энергии при транспортировке
48. Земля, как тепловая машина (климатический фактор)
Развивающая игра "Магнитные истории. В гостях у сказки". 
Пазл "Лесные животные". 
Шкатулка для ювелирных украшений "Чайная роза" 17,5x17,5x9,5 см. 49. Тепловой шок развивающегося мозга и гены, детерминирующие эпилепсию
50. Развитие представлений о природе тепловых явлений и свойств макросистем
51. Тепловой и динамический расчёт двигателя внутреннего сгорания
52. Проблема тепловой смерти Вселенной
58. Расчет, анализ и оптимизация режимов и потерь электроэнергии в предприятии "КАТЭКэлектросеть"
59. Автоматизация теплового источника
62. Анализ социально-психологического климата на муниципальном предприятия "Тепловые сети"
63. Дефектоскопия и интероскопия тепловыми методами
64. Разработка тепловой установки для тепловлажностной обработки бетона
Детский трехколесный велосипед Jaguar (цвет: красный). 
Багетная рама "Agata" (цвет: бежевый), 40x50 см. 
Заварочный чайник "Mayer & Boch", 1,25 л. 65. Тепловое оборудование для горячего цеха предприятия общественного питания
66. Универсальное тепловое оборудование
67. Концепция свойств нервной системы Б.М. Теплова и В.Д. Небылицына
68. Вивчення особливостей теплового розширення води
69. Влияние схем включения подогревателей энергоблока на тепловую эффективность подогрева
73. Тепловая часть ГРЭС 1000 МВт
74. Тепловое испытание газотурбинной установки
76. Тепловые сети и потери тепловой энергии
77. Методы расчета установившихся режимов электроэнергетических систем
78. Воздействия на туманы с помощью тепловых источников
Глобус "ELITE", двойная карта, диаметр 30 см, новая карта, подсветка. 
Комплект универсальных обложек с липким слоем, 470x300 мм, 25 штук. 
Фоторамка "Poster gold" (30х40 см). 82. Екологічні проблеми, пов’язані з експлуатацією теплових двигунів
83. Тепловые выбросы в атмосферу и их влияние на окружающую среду
84. Расчет рыночной стоимости объекта оценки
85. Анализ тарифов на электрическую и тепловую энергию тепловой электростанции
89. Влияние 6-БАП на растения кукурузы при разном уровне засоления
90. Пути и способы повышения устойчивости работы РЭА
92. Гражданская Оборона. Расчет параметров ядерного взрыва
93. Оценка инженерной защиты рабочих и служащих ОЭ
94. Оценка химической обстановки
95. Оценка химической обстановки при разрушении (аварии) (объектов, имеющих СДЯВ [Курсовая])
96. Оценка рекреационных ресурсов Владимирской области
Набор "My Little Pony", 3 предмета. 
Обучающая игра "Спирограф-линейка. Чудесные узоры". 97. Геодезия и картография. Создание топографических карт и планов масштаба 1:5000
98. Расчет показателей разработки элемента трехрядной системы
99. Предварительная оценка запасов подземных вод месторождения "Ростань" (г. Борисоглебск)
Логическая игра "Лабиринт".