Технологическая тренировка и испытания

Технологическая тренировка ЭА пред­ставляет собой испытания аппаратуры с целью выявления и устранения приработочных отказов. Интенсивность отказов элементов зависит от их типа, режима работы, технологии изготов­ления, условий эксплуатации и изме­нения во времени (рис. 8.3).

Период приработки характеризуется низкой надежностью, что объясняется действием технологических дефектов. С целью их устранения и проводится технологическая тренировка, продол­жительность которой обычно 10–200 ч в зависимости от типа ЭА. Для сокращения времени технологической тренировки ее совмещают с испыта­ниями на воздействие вибраций, термоциклирования, повышенного на­пряжения питания.

Рис.8.3. Зависимость интенсивности отказов от времени.

После окончания «жестких» техно­логических испытаний аппаратура должна проработать такое же время в нормальных условиях. Поскольку в процессе технологической тренировки происходит иногда отклонение пара­метров за пределы ТУ, необходимо предусмотреть регулировочную опера­цию и повторить технологический прогон. Нарушение режимов и про­должительности технологической тре­нировки оборачивается значительным браком готовой продукции.

При проектировании технологиче­ской тренировки определяют:

– время тренировки (10 – 200 ч);

– последовательность и жесткость технологических испытаний, при которых постепенно уменьшается «жесткость» режима (термоудар, циклическое воздействие температур и др.);

– периодичность проверки параметров;

– объем контролируемых параметров, автоматизацию контроля ряда параметров аппаратуры.

Для ускоренных испытаний блоков на ПП применяют термоциклы по программе (рис.8.4).

Рис.8.4. Программа термоциклов для ускоренных испытаний ПП.

Соотношение амплитуды деформации ПП и числа циклов изменений напряжения до разрушения, вызванного усталостны­ми явлениями, определяет уравнение Коффрина- Мэнсона

где N_от – число циклов до наступления отказа.

ε – фактическая деформация;

ε₀ – амплитуда остаточной деформации;

β – константа кривой усталости (для ПП β =2).

По режиму термоциклов достигает­ся ускорение испытаний в 1000 раз.

Испытания на термоудар проводят­ся с целью определения устойчивости межсоединений в ПП путем контроля изменения сопротивления последова­тельно соединенных металлизирован­ных отверстий («ныряющий проводник»). Испытуемая плата не должна иметь покрытия, которое снимается химическим способом.

Сопротивление измеряется при по­стоянном токе (100±5) мА четырехзондовым методом. Степень изменения сопротивления является показателем качества металлизации отверстия. Тер­моудар осуществляется по следующей программе погружений:

– в холодную ванну при Т = (25±2)°С,

– в нагретую ванну при Т = (260±5)°С в течение (20±1) с (2 – 3 цикла),

– в холодную ванну.

Ускоряющим фактором для боль­шинства механизмов отказов является повышенная температура. Коэффици­ент ускорения К_Т определяется по уравнению Аррениуса:

где Е_а – энергия активации механиз­мов отказов, эВ;

К – постоянная Больцмана: К = 8,6·10 ^-5 эВ/К;

Т о, Т ф – температура изделия соответственно начальная и в форсированном

режи­ме, К.

Температура кристалла рассчитыва­ется так:

где Т_осн – температура основания;

R_Т – тепловое сопротивление перехода кристалл – окружающая среда;

R_рас – мощность рассеиваемая на кристалле.

Для ИМС при отсутствии экспери­ментальных данных Е_а≈ 0,4 эВ, R_Т = 100 K/Bт. При выборе параметров необходимо учитывать следующее: тем­пература перехода кристалл – основа­ние не выше 250°С, при наличии кон­тактов Аи – Аl не выше 200°С, плот­ность тока в пленках Аl-металлизации не должна превышать 2·10 ^-6А/см², коэффициент ускорения K_Т≤ 5.

Длительность ускоренных испытаний:

где t_и – время испытаний;

п ₀ – объем выборки при обычных испытаниях;

п_у – объем выборки при ускоренных испытаниях на безотказность.

Прииспытаниях монтажных соеди­нений на надежность по заданной программе можно рекомендовать вре­менной график испытаний, показан­ный на рис. 8.5.

Рис. 8.5. График испытаний на надежность.

Объем испытаний устанавливают исходя из экспоненциального закона распределения времени работы соеди­нений до отказа:

где N – объем выборки;

r ₀ – коэффи­циент, зависящий от доверительной вероятности:

при Р= 0,90 r ₀ = 2,30, при Р = 0,95 r ₀ = 3,0;

λ – интенсив­ность отказов для паяных соединений (2 ·10 ^-9 ч ^-1 для бытовой РЭА,

1·10 ^-9 ч ^-1 для специальной).

ЛИТЕРАТУРА

1. Достанко А.П., Ланин В.Л., Хмыль А.А., Ануфриев Л.П. Технология радиоэлектронных устройств и автоматизация производства. Мн.: Вышэйшая школа, 2002..

2. Достанко А.П., Пикуль М.И. Хмыль А.А. Технология производства ЭВМ. Мн.: Высшая школа, 1994.

3. Ланин В.Л., Емельянов В.А., Хмыль А.А. Проектирование и оптимизация технологических процессов производства электронной аппаратуры. Мн.:БГУИР, 1998.

4. Ланин В.Л. Технология сборки, монтажа и контроля в производстве электронной аппаратуры. Мн.: БГУИР, 1987.

5. Емельянов В.А., Ланин В.Л., Хмыль А.А. Технология электрических соединений в производстве электронной аппаратуры. Мн.: Бестпринт, 1997.

.