автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Разработка методов аттестации конструкции ИС по надежностным критериям

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РФ ПО ВЫСШЕЙ ШКОЛЕ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ

' )

С 7 (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

На правах рукописи УДК 6213.049.77.0193:658.562

ЧИСТЯКОВА Стелла Владимировна

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ АТТЕСТАЦИИ КОНСТРУКЦИИ ИС ПО НАДЕЖНОСТНЫМ КРИТЕРИЯМ.

0527.01 - твердотельная электроника, микроэлектроника

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1994

Рабата выполнена в лаборатории управления качеством БИС Московского государственного института электронной техники (Технический Университет)

Научный руководитель:

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Ю.Т. Рубаник.

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, старший научный сотрудник В.Ф. Синкевич; кандидат технических наук, старший научный сотрудник Ю£. Григорашвили.

Акционерное общество 'Микрон" (НИИМЭ с заводом "Микрон")

Защита состоится "

1994г.

часов на заседании специализированного совета

Д 053Л2Й2. при Московском государственном институте электронной техники (Технический Университет) по адресу 103498, Москва, К-498, МГИЭТ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного института электронной техники (Технический Университет).

Автореферат разослан *__*_ 1994г.

Ученый секретарь Специализированного совета

кандидат физико-математических 0Рлов

Актуальность работу. Основной современное тенденцией * области обеспечения качества и надежности является перенос организационно-технических усилий фирм-изготовителей продукции с процедур контроля и испытаний готовых изделий на создание систем управления качеством процессов их разработки ■ производства.

Этот новый подход к проблемам обеспечения качества и надежности, основывающийся на системно-статистической парадигме в теории и практике управления, разработанной а трудах американских специалистов Э.УДеминга, НДжурана, Р.Фейгенбаума, получил название концепции Всеобщего управления качеством (Total Quality Control (TQC)) или Управления качеством в масштабах всей фирмы (Company Wide Quality Control (CWQC)). Помимо Японии, где указанный подход давно является общепринятым, в настоящее время происходит активное его внедрение в практику западных фирм.

Существующие в отечественной практике методы обеспечения и создания гарантий качества изделий электронной техники и микроэлектроники (ИЭТ и ИМЭ), в том числе закрепленные в системе государственных стандартов, в значительной мере устарели и не соответствуют передовому мировому опыту. Переход к рыночной экономике определяет необходимость соответствующих изменений политики в области качества со стороны отечественных производителей ИЭТ и ИМЭ. В связи с этим в стране начата работа по практическому освоению современных методов' управления и обеспечения качества ИЭТ и ИМЭ и созданию соответствующей нормативной базы. Поэтому проведение исследований в обеспечение указанных работ является актуальной 11 своевременной задачей.

Освоение современных методов в первую очередь означает создание качественно новых внутрифирменных систем управления и обеспечения качества п надежности ИМЭ на этапах их создания и производства. При этом решающее значение для обеспечения надежностных характеристик имеет этап разработки.

Поэтому областью исследований данной рэврГИ были методы управления и обеспечения потребительских гтокататслсй качества и надежности ИМЭ па этапе и* разработки.

Ключевое значение иа этапе разработки ИМЭ имеет задача аттестация качества разрабатываемых изделий по критериям надежностной труппы. Не решение ■ значительной степени составляет содержание процесса управления надежностными свойствами я влияет на формирование гарантий (обеспечение) показателей качества для потребителей.

Разработка » апробацм методов аттестация ИМЭ по критериям ■m в—ми ва «тапс п разработка составила цель рассматриваемой работы.

Для достижения указанной цели а данной работе использовались методологические принципы теории TQC, знания по методам анализа и проектирования систем управления качеством, отраженные а системе международных стандартов ISO 9000, методы физического направления в теории надежности ИМЭ.

Однако указанные теоретические положения, знания и методы а силу их высокой степени общности требуют адаптации, конкретизации и развития с учетом специфики микроэлектроники.

Реализация процесса аттестации надежностных свойств ИМЭ должна основываться иа системе моделей, алгоритмов, методов принятия решений, учитывающих реальный характер информации, доступной на этапе разработки (ее келолюту, разнородность а значительной мере качественный характер).

Управление, основанное на применении физической, прнчннно-слсаствеиной информации, предполагает обработку и использование больших объемов знаний и данных. Для обеспечения эффективности этих процессов должны использоваться соответствующие срелства информационной технологии .

В связи с изложенным достижение пели диссертационной работы потребовало решения следующих щц:

' обобщение и апробация основных принципов аттестации ИМЭ по надежностным свойствам на этапе их разработки на баи методов теории TQC » физического полхода;

- разработка и апробация алгоритма аттестации разрабатываемым ИМЭ по надежностным критериям, а также системы, адекватных моделей и методов, обеспечивающих его реализацию;

- разработка и апробация моделей для структуризации и представления знаний и данных, релевантных процессу надежностной аттестации ИМЭ, а также компьютеризованных средств его информационного обеспечения.

Практическая значимость »аботм определяется нижеследующим. Результаты работы:

- использованы в качестве методологической основы для нового поколения стандартов обеспечения и выработки гарантий качества ИЭТ, поставляемых Генеральному заказчику (Комплекс стандартов МО РФ "Климат-7"), в том числе реализованы в проектах следующих нормативно-технических документов: "Микросхемы интегральные. Требования к разработчику", "Микросхемы интегральные. Требования к процедуре разработки. Методика оценки качества преобразования жплуатационньк требований в оперативно контролируемые требования к производству";

- внедрены в виде программного обеспечения автоматизированной базы данных информации о дефектных и отказавших ИС на заводе "Ангстрем", в ГКЦБ "Дейтон", автоматизированной системы информационной поддержки процедур аттестации элементов ИЭТ и ИМС по критериям надежностной группы на этапе их , разработки в ГКЦБ "Дейтон".

- используются в учебном процессе МГИЭТ при подготовке специалистов в области разработки и производства ИМЭ.

Результаты, выносимые на защиту:

1) Алгоритм аттестации элементов конструкции ИМЭ по критериям надежностной группы;

2) Система взаимосогласованных моделей, обеспечивающих реализацию алгоритма аттестации в условиях неполноты и преобладания качественной информации, присущей реальным условиям;

3) Методы оценки надежностного подобия элементов конструкции элементам изделия-аналога;

4) Модели для структуризации и представления знаний и данных, используемых в процессе надежностной аттестации ИМЭ.

Апробация работы и публикации. Основные результаты работу докладывались на Первой межотраслевой конференции 'Надежность н контроле качества изделий электронной техники" (г. Севастополь, 1990г.), на научно-технической конференции "Инженерные АРМы в радиоэлектронике" (г. Алушта, 1990г.), на регулярных рабочих совещаниях по разработке нового поколения стандартов "Климат-7" (г.Москва, 1989-1993г, ГКЦБ "Дейтон", в/ч 6429), на Международной конференции "Статистика - основа качества", г. Калуга, ноябрь 1993г. По материалам диссертации опубликовано 3 работы, результаты диссертационной работы вошли в 3 научно-технических отчета.

Содержат«; р»8<ггы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Объем работы составляет 120 страниц печатного текста. 44 рисунка, список литературы содержит 80 ссылок.

Bfl явеаениц кратко изложены основные современные тенденции развития теории и практики управления в различных областях промышленности, охарактеризована актуальность темы, сформулирована цель работы, определена ее научная новизна и практическая значимость, приведены основные результаты, выносимые на защиту.

В первой главе описаны существующие подходы к проблеме обеспечения качества и надежности ИЭТ и ИМЭ. Рассмотрены принципы организации систем поставки компонент стандартного уровня качества ИЭТ гражданского и оборонного назначений. Изложена системно-статистическая концепция обеспечения качества ЭДеминга и У. Шухарта, положенная в основу "японского варианта" теории TQC. Рассмотрены особенности обеспечения качества и надежности ИЭТ и ИМЭ на этапе их разработки. Сформулирована проблема аттестации качества разрабатываемых ИМЭ по надежностным критериям, конкретизированы задачи, решаемые в работе.

Вп второй главе рассматриваются основные принципы управления и обеспечения надежностных свойств ИМЭ на этапе разработки и на их основе разрабатывается и обосновывается алгоритм процесса надежностной аттестации ИМЭ.

В условиях развитой рыночной экономики, когда основой политики ■ области качества становится удовлетворение установленным или перспективным требованиям потребителя, основным принципом для производителей должен быть приоритет потребительских показателей качества - надежностных критериев. При этом существенным является не формальное декларирование учета интересов потребителя (например, установлением "высоких" требований к количественным показателям надежностиX а построение системы управления и обеспечения надежности, на деле реализующей данный принцип. В этом контексте в работе обосновывается вывод о необходимости использования в процессе аттестации надежностных свойств на этапе разработки процедур "обзора" (анализа) проектных решений (design-review), основанных на использовании методов и критериев, обеспечивающих гарантию качества и надежности.

Для обеспечения экономической и организационной эффективности систем управления качеством и надежностью необходимо, чтобы реализуемые процедуры контроля и оптимизации надежностных свойств ИМЭ по их содержанию и времени использования были согласованы с этапами жизненного цикла изделий, таким образом, чтобы рекомендации по оптимизации конструктивно-технологических факторов разрабатываемых изделий поступали именно тогда, когда имеется наибольшая заинтересованность разработчика в такой информации н когда ее наиболее легко реализовать. С учетом специфики развития и смены типов выпускаемых ИМЭ, когда решения о выборе параметров его конструкции н технологии , определение надежностных свойств происходят на этапе разработки приборно и конструктивно-технологического базиса (ПТБ, КТБ), из вышесказанного следует принцип скоординированности надежностных исследований с этапами жизненного цикла "поколения" изделий, а не отдельных изделий.

При разработке или модификации ИЭТ и ИМЭ должен реализовываться финцип поэлементного подхода, т/г. должны быть аттестованы по критериям надежности все без исключения составляющие их конструкции, реализующие значимые функции. В качестве базовых (простых) аттестуемых элементов рассматриваются конструктивно-функциональные элементы (КФЭ), определяемые ках составные частя конструкции, характеризуемые одинаковыми конструктивными характеристиками, единством технологического процесса и уникальным набором реализуемых функций. Для обеспечения описания (учета) системных свойств в работе предложено вводить в рассмотрение составные функциональные элементы (ФЭ), состоящие из нескольких КФЭ, и проводить последовательный анализ надежностных свойств на каждом уровне хонструктивно-фунхционалыюго описания: от уровня отдели« в целом до уровня КФЭ.

Принимаемые на стадии разработки конструктивно-технологические решения должны быть согласованы с возможностями реальных технологических процесса», должны учитывать присущую им вариабельность, возможность проявления статистически устойчивых дефектов, те. удовлетворять принципу технологичности.

Критерии, применяемые в процессе аттестации, должны удовлетворять принципу аперациональности, т.е. должен существовать воспроизводимый, однозначно тралуемый, технически и экономически эффективный способ их измерения или расчета. Применительно к ИМЭ экономические и временные ограничения при проведении испытаний приводят к тому, что критерии статистической теории надежности (интенсивность, частота, вероятность отказов) теряют свойство операциональное!». Принципу операциональности в полной мерс удовлетворяет система надежностных критериев, построенная на основе моделей типа "нагрузка-прочность":

а) '¿Ср « (в • Мтах) • определяемый конструкцией и технологией элемента его средний запас ишшителмю требуемых значений функциональных характеристик совершенных (Гкчлефмгшых) и далий (функциональный запас), ^пн'п * (<>,ШП " '^та*'" минимальный запас для пешншпй моды распределения

функциональной характеристики совершенных (бездефектных) изделий, где Б -прочность (функциональные возможности); N - нагрузка (функциональные требования). При этом для однозначности трактовки понятия "дефект" и операциональности используемух критериев в работе предложено использовать критерий Шухарта. Тогда граница разделения дефектных и совершенных изделий ®т!п =5-3 где - выборочная оценка дисперсии распределения

функционального параметра для основной моды распределения;

б) сКСр/<31, - стабильность среднего и минимального функциональных запасов совершенных изделий относительно спектра и диапазона воздействующих факторов внешней и внутренней среды элемента;

в) ч - доля "дефектных" изделий.

Принцип поэлементного подхода, исчерпывающего рассмотрения всех функциональных элементов определяет потенциально большой объем исследований, необходимых при надежностной аттестации разрабатываемых изделий. Эта задача может быть значительно упрощена за счет использования априорной информации о надежностных свойствах элементов, накапливаемой при испытаниях и эксплуатации изделий-аналогов в данном и предшествующих поколениях изделий. Такая информация может быть использована, если установлено наличие свойства надежностного подобия - элемента разрабатываемого изделия элементу изделия-аналога.

В работе предложено считать функциональные элементы (ФЭ и КФЭ) аттестуемого изделия надежностно-подобными элементу изделия-аналога относительно данного вида воздействия, если их величины X, (]5/<1| и д связаны постоянными коэффициентами пропорциональности (константами подобия). Если известны математические модели

Ъ =И(К1), = К(Ы, К2), Ч = РЗ(КЗ), где К1, К2, КЗ в К есть подмножества множества конструктивно- технологических параметров К, а N - множество факторов внешних нагрузок, то установление факта надежностного подобия может быть осуществлено как исходя из прямого экспериментального изучения, так и на основе сопоставления значений Ю, N1

анализируемого элемента и его аналога. При последнем способе определения надежностного подобия необходимо знание моделей И!, ГО, РЗ для всех элементов «инструкции. В качестве таких моделей предложено использовать качественные, "концептуальные" модели, фиксирующие структуру имеющихся знаний о видах причинно-следственных связей между характеристиками и процессами, определяющими величины Ъ, ¿Б/с)!, ц. Возможны следующие четыре ситуации, возникающие при сравнении переменных, выделенных с помощью концептуальных моделей:

1) гат > Zaн и 2) Хлт < 72я . В этих двух случаях запас прочности, стабильности аттестуемого элемента больше (меньше), чем у аналога, если хотя бы одно значение из множества К; рассматриваемого элемента больше (меньше), чем у элемента-аналога, а все другие совпадают.

3) ■ Zaн. Случай полного подобия аттестуемого элемента и его аналога (сравниваемые переменные или полностью совпадают или попадают в диапазон их возможного отклонения).

4) Ситуация неопределенности. В этом случае часть рассматриваемых переменных имеют значения, увеличивающие запас прочности, стабильности элемента по сравнению с элементом-аналогом, а значения остальных переменных таковы, что этот запас уменьшают.

11а основе изложенных выше принципов в работе был предложен алгоритм аттестации конструкции ИМЭ по критериям качества и надежности (рис.1).

На первом этапе аттестации (блок 1) разрабатываемое изделие представляется в виде совокупности функциональных элементов (ФЭ и КФЭ), для которых идентифицированы наборы реализуемых ими функций, параметров, их характеризующих, требования к их значениям и соответствующие величины параметрических (функциональных) запасов.

На следующем этапе алгоритма (блох 2) параметры качества и допустимые уровни воздействий, оговариваемые в ТУ и ОТУ на ИМЭ, Т°ТУ( преобразуются в нагрузки на выделенные функциональные элементы конструкции Т^Ы. Характер изменения функциональных запасов во времени под действием этих нагрузок,

Рис. 1. Схема алгоритма аттестации ИМЭ по критериям качества и надежности.

позволяет выделить множество М1ПП потенциально возможных для анализируемого элемента проблем "прочности" (т.е. потери или недопустимого уменьшения функционального запаса в результате кратковременного, однократного приложения воздействия (или их сочетания)) и про5лем

"стабильности" (т.е. деградации функционального запаса под действием воздействия (сочетания воздействий), приложенного во времени или циклически).

•(Тшу^Срлк!)— (Мтп)

Для ранжировки множества выделенных потенциально возможных проблем (процессов) - Мтп была введена система удовлетворяющих требованиям операциональности критериев их актуальности (значимости):

- актуальность данного процесса велика (Атп ■> 1Д если возникновение отказов в условиях нагрузок соответствующих ТУ возможно при отсутствии каких-либо дефектов конструкции;

- актуальность процесса средняя (А^, ■> МХ если в условиях нагрузок, соответствующих ТУ, возникновение отказов возможно за счет наличия в изделии дефекта, статически устойчиво проявляющегося в технологическом процессе его создания;

- актуальность процесса мала (Ад,,, » ЭХ если отказ возникает только в результате превышения допустимых внешних воздействий или режимных воры по ТУ или появления нехарактерных дефектов (те. дефектов, не проявляющихся статистически устойчива в данном технологическом процессе).

Для определения критерия значимости (актуальности). данного вида процесса разрушения-деградации Ат„ используются оценочные модели, основная задача которых - преобразование абсолютных значений функциональных запасов Ъ или значений доминирующих факторов, определяющих их величину, в значение Атп.

Если в результате проведения. второго этапа для каких-либо функциональных элементов обнаруживаются ситуации (функциональный запас-нагрузка) Мтп с Атп-1* , то указанные элементы не аттестуются и требуется пересмотр конструкции или условий ее применения и эксплуатации. Элементы, все процессы в которых имеют актуальность Ащп ■ Б, аттестуются по критериям надежности. Элементы, в которых хотя бы один процесс оценивается как Мтп с Атп=М, подлежат дальнейшей аттестации. Возможность возникновения надежностных проблем в таких элементах связана с проявлением статистически устойчивых дефектов. Для аттестации этих элементов могут быть использованы данные о надежностных свойствах элементов изделий-аналогов.

Следующий этап алгоритма (блок 3) связан с оценкой степени подобия в надежностном смысле анализируемого элемента и элементов изделий-аналогов. В

случае установления надежностностного подобия дальнейшая аттестация элемента заключается в анализе и сопоставления требуемого и фактически достигнутого уровня надежности элемента на изделии-аналоге на основе использования статистических данных, результатов испытаний, применения, эксплуатации, анализа отказов (блок 4).

Процедура аттестации новых (существенно измененных) элементов, не удовлетворяющих критерию надежностного подобия, (блок 5) основывается на экспериментальной оценке величины и стабильности его функциональных запасов, выявлении потенциально возможных видов дефектов, оптимизации параметров конструкции и технологии по критериям надежности. Экспериментально-расчетный анализ и оптимизация надежностных свойств элементов проводятся также и для подобных элементов, фактический уровень надежности которых признан неудовлетворительным.

На заключительном этапе надежностной аттестации разработки (блок 6) в поле зрения остаются только элементы со средним уровнем актуальности надёжностных проблем, те. уровень надежности которых определяется статистически устойчивыми, потенциально присущими производству технологическими дефектами. Поэтому завершают процедуры аттестации выделение и анализ причинных факторов технологии, определяющих возможность появления дефектов, методов их контроля, отбраковки и определение требований к ним.

В тдпмЦ гдщ рассмотрены результаты апробации основных этапов предлагаемого метода аттестации надежностных свойств на примере конкретных изделий.

Из проведенного выше рассмотрения, надежностный анализ в рамках развиваемого подхода основывается на использовании совокупности информации о характеристиках конструкции, технологии рассматриваемых изделий, данных о характеристиках изделий-аналогов, а также совокупности специальным образом структуризованной информации (базы знаний) о процессах, влияющих на формирование надежностных свойств. Характеристики конструкции и технологии рассматривались в работе применительно к двум типам серийно выпускаемы* изделий, изготавливаемых по К-МОП технологии. Построение прототипа базы

знаний по физике отказов было проведено совместно с группой экспертов для ряда наиболее распространенных видов и механизмов отказов в К-МОП ИС: коррозии элементов металлизации, деградации характеристик транзистора вследствие проявления эффекта "горячих" носителей, разрушения металлизации под действием электротоковой нагрузки и разрушения подзатворного диэлектрика в результате электрического времязависящего пробоя. Информация, относящаяся к данным механизмам была обобщена и структурирована в виде форматов представления экспертных знаний (структура формата описана в четвертой главе).

Апробации первого этапа алгоритма - структурно-функциональной декомпозиции, проводилась путем сочетания анализа конструкции аттестуемых изделий (сборочных узлов, деталей, КФЭ) и построения функциональных моделей анализируемых элементов. Общее количество типов аттестуемых функциональных элементов применительно к изделиям К-МОП технологии составляет порядка 40 элементов.

Процесс определения спектра нагрузок, действующих на элемент, был апробирован применительно к КФЭ "металлизированные проводники" и КФЭ "подзатворный диэлектрик", которые согласно статистическим данным дают основной вклад в суммарную надежность изделий данной технологии. Результатом анализа явилось выделение множества потенциально-возможных процессов разрушения-деградации, подлежащих рассмотрению. В частности, для КФЭ "металлизированные проводники" выделено 54 таких ситуаций.

В результате оценки актуальности процессов разрушения металлизации под действием электротоковой нагрузки и электрического пробоя в подзатворном диэлектрике на основе имеющихся в базе знаний оценочных моделей было выявлено, что деградация и отказы по механизму электрического разрушения возможны в элементах металлизации обоих типов рассматриваемых БИС. Процессы по механизму электрического времязависящего пробоя оказались актуальны только для одного типа БИС. При этом отказы, обусловленные упомянутыми процессами в обоих типах БИС могут возникать только в случае проявления статистически устойчивых дефектов (т.е. актуальность данных процессов "средняя").

Апробация процесса оценки подобия элементов рассматриваемых схем с элементами изделий-аналогов проводилась на примере концептуальных моделей процессов и элементов, выделенных на предшествующем этапе.

Апробация процесса оценки подобия элемента относительно уровня статистически устойчивых Дефектов проводилась на примере дефектов поперечного сечения металлизации. Результаты анализа показали, что на основе имеющейся информации об изделиях-аналогах в процессе разработки могли бы быть положительно аттестованы: КФЭ "металлизированные проводники" одного типа рассматриваемых БИС относительно механизма разрушения под действием электротоковой нагрузки и эти же элементы в обоих типах рассматриваемых БИС относительно уровня статистически устойчивых дефектов поперечного сечения. В тоже время в процессе апробации было усталовлено, что отсутствие строгости и противоречивость существующей в настоящее время системы классификации данных об отказах ИС приводит к потере информации, необходимой для аттестации надежностных свойств ИМЭ.

Моделирование заключительного этапа аттестации, т.е. оценка эффективности системы обеспечения бездефектности, было проведено на примере дефектов подзатворного диэлектрика. Для оценки результирующего уровня дефектности путем комплексирования причинно-следственной информации о связях, определяющих уровень дефектности и качественной, экспертной информации об эффективности системы мер их предотвращения, контролр и отбраковки использовался метод векторной стратификации.

В четвертой главе рассматриваются и апробируются возможные подходы к проблеме структуризации знаний и данных о физике отказов, ориентированные на информационные потребности специалистов, осуществляющих надежностную аттестацию ИМЭ на этапе разработки, отрабатываются методы их представления в форме системы (базы знаний), обеспечивающей возможность их эффективного использования. Общая структура базы знаний, предложенная в работе, представлена на рис.2.

Для описания ее структуры в работе использовался формализм концептуальных диаграмм Бахмана, представляющих собой сетевые структуры, характеризующие множество объектов (понятий), их атрибутов и связей (отношений) между ними. Конкретная семантика этих связей может быть различна, например, соответствовать отношениям типа "род-вид","использует","является частью" и тл.

В качестве примера на рисЗ. представлена концептуальная модель ядра БЗ - библиотеки функционально-конструктивных элементов, составляющих структуру изделия. Из схемы видно, что декомпозиция изделия проводится одновременно по линиям материальной и функциональной структуризации. Для каждого ФЭ, КФЭ в концептуальной модели также вводится понятие его внутренней "среды" (совокупность структурных единиц, смежных с рассматриваемым элементом, линии и границы разделов между ними), участвующей в формировании фактических нагрузок на функциональные элементы.

Рис. 2. Общая структура базы знаний, используемой при надежностной аттестации ИМЭ.

Тип изделия

Элемент внутренней среды Локальные нагрузки на фэ, кта

РисЗ.Фрагмент базы знаний "Библиотека ФЭ, КФЭ".

В разделе БЗ "библиотека нагрузок на ФЭ, КФЭ" -из всех возможных типов воздействующих факторов и типов условий применения в соответствии с ТУ, выделяются нагрузки, воздействующие на данный функциональный элемент. Раздел БЗ "библиотека моделей формирования величин 7*. содержит

концептуальные, оценочные модели, устанавливающие связи между надежностными критериями (7., 45Д11) и существенными электрофизическими параметрами функциональных элементов, и модели физических деградацконных процессов,

протекающих в компонентах ненадежности. Для описания компонента ненадежности используется концепция фрейма, т.е. минимального объема структурированной информации, необходимой для целей решаемой задачи, в данном случае надежностной аттестации. В состав фрейма компонента ненадежности входят: описание его материальной среды (набор структурных элементов), в которой протекает процесс и ощущаются последствия его протекания, характеристики внешних воздействий и режимных факторов, приложенных к элементам материальной среды, набор правил (критериев), при которых возможно протекание деградационного процесса в данных условиях, а также перечень методов контроля и предотвращения его протекания.

В информационном блоке "библиотека типов дефектов" выделяются три подраздела. Первый подраздел содержит концептуальные модели и типы дисфункции, обеспечивающие формирование спектра потенциально возможных видов дефектов элементов конструкции. В работе предложен подход к ранжировке потенциально возможных дефектов с учетом степени полноты и достоверности информации об их проявлениях. Второй подраздел предназначен для структуризации информации о причинно-следственных факторах и связях, определяющих процессы формирования уровня дефектности, с учетом производственно-технологических факторов. Третий подраздел содержит модели статистически устойчивых дефектов, определяющие вероятность их проявления с учетом совокупности параметров конструкции и факторов технологии.

Основываясь на рассмотренной структуре БЗ в работе был разработан формат представления знаний экспертов о факторах, определяющих надежностные свойства ИС, Формат является промежуточной формой между слабоструктурнзованными экспертными знаниями и высоко формализованными представлениями на языке машинных БЗ. С помощью формата были огруктурикшаны ' знания, относящиеся к закономерностям формирования надежностных свойств, для основных функциональных элементов К-МОП БИС: "металлизированные токоюдущие проводники", "подзатиорный диэлектрик", "пассивирующие покрытия", Транзисторные структуры", "сварочные соединения

гибкий вывод-металлизация". На основе формата в работе бьи разработан и реализован прототип компьютеризованной системы, предназначенной для информационной поддержки процессов управления качеством и надежностью ИМЭ па этапе их разработки. В силу наглядности, структуризованности представляемых в данной системе знаний, она также может использоваться как справочная и обучающая система.

Разработанные концептуальные модели в силу их общности обеспечивают также необходимую основу для создания и оптимизации системы сбора и анализа информации, относящейся к процессам управления надежностными свойствами ИМЭ на всех этапах их жизненного цикла. В частности, они были использованы при разработке новых принципов анализа и регистрации данных об отказавших ИЭТ, разработке отраслевого классификатора ИЭТ, разработке компьютеризованной системы регистрации и обработки данных о дефектных и отказавших изделиях. 8 заключении сформулированы основные результаты работы:

1. На основе методологии ТОО и физического направления в теории надежности ИМЭ разработан и обоснован алгоритм аттестации ИМЭ по критериям качества и надежности на этапе разработки. Алгоритм построен по логике "обзора" проектного решения - исчерпывающего, поэлементного анализа свойств прочности и стабильности функциональных запасов конструктивных элементов.

2. Предложено и обосновано использование при проведении надежностной аттестадши ИМЭ на этапе разработки системы критериев, построенной на основе физических моделей типа "нагрузка-прочность", удовлетворяющих требованию операциональности.

3. Предложена система типов моделей и методов принятия решений, обеспечивающая реализацию алгоритма аттестации и учитывающая реальные условия неполноты, разнородности, преобладания качественной (экспертной) информации, доступной на этапе разработки.

4. Предложены и обоснованы критерии оценки подобия надежностных свойств элементов разрабатываемых ИМЭ элементам изделий-аналогов, позволяющие

использовать информацию о показателях качества и надежности изделий-аналогов в процессе аттестации и принятия решений.

5. Разработана система моделей и форматов для структуризации и представления знаний и данных, релевантных задаче надежностной аттестации разрабатываемых изделий, позволяющих систематизировать совокупность знаний о функциональных свойствах элементов конструкции, видах и типах нагрузок и запасов, закономерностях возникновения, методах контроля и отбраковки дефектов, физических (причинно-следственных) механизмах формирования и деградации функциональных свойств.

6. Сгруктуризована с помощью разработанных форматов представления знаний и обобщена информация для ряда наиболее распространенных видов и механизмов отказов в элементах конструкции К-МОД БИС

7. Проведены моделирование процесса реализации основных этапов алгоритма и апробация системы критериев, моделей, методов принятия решений на примере двух типов К-МОП БИС. Подтверждена адекватность и конструктивность предлагаемого подхода, выделены проблемы, относящиеся к характеру существующих систем анализа и кодирования информации о дефектных и отказавших изделиях, принципам организации программ обеспечения качества и надежности на этапе разработки, решение которых необходимо для повышения эффективности обеспечения надежностных свойств разрабатываемых ИМЭ.

8. Разработана компьютеризованная система, позволяющая накапливать и представлять данные и знания о формировании надежностных свойств элементов конструкции ИМЭ и обеспечивающая информационную поддержку процедуры надежностной аттестации разрабатываемых ИМЭ.

9. Результаты работы использованы:

- при создании разделов, относящихся к этапам разработки нового поколения стандартов по методам обеспечения и выработки гарантий качества ИМЭ для Генерального заказчика,

- при разработке отраслевого классификатора дефектных и отказавших ИЭТ,

- при разработке автоматизированной системы для регистрации и обработки данных о дефектных и отказавших изделиях.

Основные результаты шботы опубликованы ■ статьях н положены и« кошЬет'нтшях:

1. Рубаник Ю.Т. Чистякова СВ. Структура базы знаний по физике отказов для решения задач верификации проектных решений ПЭТ. //Электронная техника Сер. Управление качеством, стандартизация, метрология, испытания. 1991. Вып 3(145). СВ-13.

2. Астраханский ЮЛ, Рубаник Ю.Т. Чистякова СВ. Основанные на знаниях по физике отказов методы оценки качества проектных решений ИЭТ. //Электронная техника Сер, -Управление качеством, стандартизация, метрология испытания. 1991. Вып3(145). С. 17-20.

3. Рубаник Ю.Т, Клейменов ГА, Пискунов АН, Чистякова СВ. Информационное обеспечение процесса аттестации проектных решений. //Физию-химические процессы микроэлектронной технологии: Сб. науч. тр. МГИЭТ. М. 1993С.189 - 200.

4. Первая мижмрашевая конференция Надежность и контроль качества изделий электронной техники', г. Севастополь, 1990г.

5. Научно-технической конференции Инженерные АРМы в радиоэлектронике', г. Алушта. 1990г.

6. Международная конференция ^Статистика - основа качества", гКапуга, 1993г.

Заказ *45 тира* 90 объем 0,8 уч. изд-я Бесплатно

Отпечатано а типографии МГИЭТ