автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Разработка подсистемы анализа дефектов и отказов элементов в составе САПР ИМС

Воронежский политехнических институт

КЕШЕК ЭДВАРД ВИКТОРОВИЧ

РАЗРАБОТКА ГОДСИСТШЫ АНАЛИЗА ДВ5ЕКТ0В И ОТКАЗОВ ЭЛЕМЕНТОВ В СОСТАВЕ САПР ШС

05.13.12 - "Система автоматизации проектировав' 1" (Проишленность)

-АВТОРЕОЕРАТ Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи УДК 681.618.54

г.Воронея - 1990

Работа выполнена в Институте адеетрогешх управлявших" машин ШШ "Эявктрошлаа"

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор ПРОХОРОВ Н.Л.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Псков В.Б.

кандидат технических наук Рыщуш A.A.

Ведуиае предприятие: Научно-исследовательский центр

олоктрошюй вычислительной техники

(ицрвг)

Запита диссертации состоится

•• /« titt-f,:' 1990 г. в "/V " часов на заседают специализированного совета по присуждению ученой crenetni кандидата технических неук в Воронежской политехническом институте по адресу: 394026, Ворокек, ИосеовокнЙ пр., 14, ВПИ.

С диссортецией колю ознакомиться в Воронежской политехнической институте. Tea.:

Автореферат разослан *(LCm 1990 г.

I

Ученый'секретарь специализированного совета " д.т.п..профессор

f /f, Я.Е.Льзович /■jtl-

ГСТЕРТ

тл-.л i I ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

сртл;..*:

"""Актуальность проблемы; Осноц, элементной базы современный ЭВМ составляют интегральнее микросхемы (ШС).

В настоящее время практически все Шг разрабатывается с помощью систем автоматизации проектирования (САПР). .

Надежность микросхем в значительной степени заяладьвается на этапах их проектирования и отладки технологии изготовления. Но, как показывает практика, полностью исключить ошибки на стадиях проектирования и освоения производства ШС не всегда удается. Часть наиболее слокных,взаимосвязанных скрытых дефектов, в том числе определяемых условиями, в которых работает данная ИМС в конкретном устройстве, проявляется период ее эксплуатации в составе реальной аппаратуры.

Для выявления всех видов дефектов необходим большой статистический материал и систематический анализ истинных причин отназов ШС. А это требует систематизации самого процесса .диагностики, формирования исходной базы данных, выбора методов оперативной диагностики, и, в конечном итоге, создания подсистемы в составе САПР ШС по анализу скрытых дефектов и источников отказов элементов радиоэлектронной аппаратуры (РЭА).

Результатом работы подсистемы должно быть введение обратной связи - выра'ботка рекомендаций по исправлению сшибок проектирования и совершенствованию технологии изготовления ШС.. .

Создание такой подсистемы одновременно решает к д^ .туп, не менее в&кяую задачу - вооружение отраслей народного хозяйства доступными и эффективней средствами диагностики причин отказов ИМС непосредственно на кавдои предприятии-производителе аппаратуры.

Это позволит:

- повысить ур-вень технологической дисциплины и культуры на предприятиях-производителях электронной аппаратуры (ЭШ, УЧПУЗ;

- разделить ответственность поставщиков и потребителей KUC путем выявления причин отказа.

Цель изботы - исследование и разработка подсистема анализа скрыгых дефектов и источников отказов элементов в составе САПР 12'": н;: шпарЕтно-программного и физико-технедот ческого ;-о;т :сг ■--<..»: . •> цель достигается решением следующих задач:

I Определенна конфигурации и создание проблешо-ориенти-ровакного комплекса AFM экспресс-диагностика дефектов и отказов элементов в гяруктуре САПР ШС.

2„ ^¿д.'чни'чация информационного, программного и методического обеспечений подсистеш САПР ШС,

3. Разработка математической модели и экспериментальное исследование режима тер.юдиклирования для САПР ШС.

Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач использовалась теория автоматизации проектирования, экспериментально-физические методы и аппарат дифференциальных уравнений математической физики при анализе терцомехаяических процессов в структуре интегральных схем.

Научная новизна работы. В диссертации в процессе разработки подсистеш анализа скрытых дефектов и ист_чников отказов злемеа-тов в составе САПР ИМС получены следующие научные результаты:

предложена архитектура автоматизированного рабочего места для экспресс-анализа скрытых дефектов и источников отказов элементов в составе подсистеш САПР ШС (АН.".-"Диагноз"), отличающиеся информационной совместимостью с подсистемами автоматизации проектирования ШС, использованием совместно й^зико-технологических средств для подготовки и проведения диагностики ИМС и аппаратно-программных средств на базе микроэвм (персональной ЭШ) для накопления и систематизации результатов диагностики;

предложены пути надежностного проектирования ИМС на основа анализа физико-технологических щичпн отказов, отличающиеся тем, что установлена корреляция этапов проектирования д отработки технологии ИМС с типичными механизмами их структурных дефектов;

разработаны принципы построения информационного и программного обеспечений подсистемы "Диагноз", отличавдиеся возможностью формирования данных экопресс-анализа в автоматическом и интерактивном режимах, обработки статистической пнфор* нации для ввдачи рекомендаций на этапы проектирования и изготовления ШС и аппаратуры, а такно формирования прогностических надежностных характеристик ИМС данного типа, завода, партии поставки и на этой основе надежностных характеристик электронной аппаратуры;

создана математическая модель рашшов терлоциюшровагаш,

отличавшаяся возможностью оптимизации этого вида ускоренных испытаний ШС для определенных видов дефектов, выявленных на остове экспериментальной информации о результатах диагностики»»

предложено в дополнение к традиционному электронному проектированию ШО ввести в структуру САПР учет структурной деградации и териомехашческих напряжений ШС.

Поактическур ценность представляет разработанная реальная промышленная подсистема анализа отказов ИМС в составе САПР на базе серийно-выпускаемых средств (АРМ-"Диагноз"), отлича-етаяся простотой заложенных в ней принципов и эффективностью определения доминирует« отказов ИМС, Указанный АШ позволяет оперативно определять возможную причину отказа, систематизировать отказц по видан, определять их взаимосвязь с заводами-поставшикаыи ИКС, накапливать результаты анализе в банке дан-Iих, помогать оператору вскрывать причину отказа ИМС по определении.! признакам, повшать э^ективность входного контроля и электротермотренировон путем выборочного экспресс-анализа отказавпих элементов при выполнении этих операций.

Резяизшгля результатов работы. "АИ-диагноз" внедрен на Винницком производственном объединении "Терминал" и в ИНЭУМ ШШ "ЭдектрошЕи". Кроме того, результаты диагностики отказавших ШС на указанном АРМ были использованы на б производственных объединениях, производящих средства вычислительной техники, УЧПУ и приборную продукцию, для устранения ошибок в проектировании и технологии изготовления аппаратуры, а такяе совместно с предприятиям электронной промышленности для устранения ошибок в проектировании, выборе инструкционных материалов и технологии производства ШС.

Апробация работ». Основные полохзния диссертационной работы докладывались и обсуздались на Всесоюзной научно-технической конференции "Применение интегральных микросхем, микропроцессоров, ыикроЭШ и шкроэлеетронной технологии в приборостроении" з г.Орло (1979г.), на Всесоюзном научно-техническом семинаре "Теоретические проблема электрометрии" з г.Тарту (1985г.), на пколе-семинарз по вопросам надежности в МПУ (1986г.) и на НГС ИНЗУН в" 1985-1Ш7гг.

Публикации. Основные материалы диссертации изложены в б

работах и научном отчете, выполненных в 1979-1988гг.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 106 стр. машинописного текста, содерлшг 28 рисунков, 25 таблиц, биб-лиграфив из 48 наименований использованной отечественной и зарубежной литературы и пяти приложений.

Положения. Енносиные на защиту:

-архитектура- и алгоритмы работы подсистемы анали-

за скрытых дефектов и источников отказов элементов в составе САПР ИМС, з том числе аппаратно-программного комплекса АРМ "Диагноз";

- принципы" построения • информационного, методического и программного обеспечений подсистемы "Диагноз" САПР ИМС;

- результаты анализа реального распределения отказов отечественных 'ЛЫС СМ ЭВМ и УВД по дсминирушш источникам отказов, как исходная база для надежностного проектирования ШС;

- иерархическая классификация механизмов отказов ИМС с учетом этапности развития деграляциогсГиК явления, как одно из условий определения степени корреляции типов дефектов с этапами проектирования и отработки технологии ИМС;

- математическая модель и результаты экспериментального исследования термоцикдирования ШС по повышение эффективности этого вида ускоренных испытаний в составе САПР ИХ.

П. СОДЕР&ШИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассматриваются пути повышения надежностного проектирования KUC на основе анализа современного состо,.ыя основных дефектов и отказов ИЗГ и методов их физической диагностики во взаимосвязи с этапами проектирования и отработки технологии ИМС.

Статистический анализ отказов и основанные на нем с&ше модели надежности позволяю? выявить основные тенденции развития и совершенствования элементной базы ЗКЗ. Но в отрыве от физической диагностики конкретных источников отказов эти обпке метода не могут служить конструктивной осповой для коррекции технологии и проектирования ШС, БИС, схемо- и системотехнических решений аппаратных средств ЗШ.

Многоиораэие механизмов отказов элементов ЭВМ, скрытых тех-

нологических дефектов и факторов, влиявших на ускоренную деградацию и отказ элементов, требуют обязательной автоматизации накопления реэультатор анализа данных по отказам, с последующей статистической обработкой и корреляцией причин отказа с этапами проектирования, изготовления и эксплуатации ИМС.

Вторая глава посвящена обоснованию необходимости создания АРЦ физической диагностики отказов элементов в структуре САПР ШС, разработке принципов его построения, выбору структуры, принципов формирования информационного и программного обеспечений подсистемы "Диагноз" САПР ШС.

Применение оперативной диагностики, основанное на простых 'ехнологических приемах и оборудовании, доступных каждому предприятию, репает одновременно несколько задач.

1. Систематизация и накопление результатов анализа истинных причин отказов ШС позволяют вырабатывать рекомендации по исправлению ошибок проектирования и совершенствованию технологии изготовления ИМС.

2. Зизическея диагностика позволяет во многих случаях своевременно обнаружить ошибки в проектировании апппаратуры, которые приводят к неблагоприятным режимам эксплуатации элементов.

3. Экспресс-диагностика, построенная на физических средстве* исследования структуры элементов, служит важным дополнением входного контроля.

4. Технологи предприятия непосредственно наблвдаюг слоя-цуга структуру современных элементов, а также дефекты, которые вызываются ошибками в их работе (неправильный монтаж, нарушение режима эксплуатации и т.д.). Это неизбежно должно содействовать повыпению индивидуального уровня каждого технолога.

5. Оперативно (в течение одной рабочей смены) устанавливается физическая причина отказа и принимаются меры к устранению его источников. Таким образом, не только снижается процент брака, по и вводится обратная связь, необходимая для повышения технологического уровня предприятия.

Реализация указанных возможностей требует комплексного системного подхода, охватывавшего функционально-тестовые и физико-технологические средства диагностики отказов, а также весь предпествуюиий опыт предприятия.

На основании анализа задач, решаемых подсистемой, построена и исследована семантическая модель предметной области САПР. В результате исследования такой модели выбрана рациональная организация физико-технологического и программно-аппаратного комплекса диагностики отказов ИМС в состава САПР С*АРМ-Диагноз"). Структурно он включает:

1) - вычислительный комплекс (ЕК , предназначенный для обработки и накопления результатов диагностики, с необходимым набором технических средств, информационного и программного обеспечения для функционирования комплекса, реализации диалогового режима работы оператора, визуализации требуемой информации и ее документирование (печать), а также хранения различной информации об ШС и возможности нарааивания внешней памяти для хранения архивных данных;

2) - универсальный набор технологического оборудования, физических приборов и методик для подготовки и проведения диагностического обследования ИМС;

3) - пакет прикладных программ, обеспечивяп^х реализацию всех необходимые алгоритмов по обработке, хранению, накоплении, представлению и документированию информации о диагностируемых ИЫС.

Характер и перечень решаемых на ABI задач ориентировали в основном на диалоговый (интерактивный) резгим работы оператора с ЭЕИ. Этот фактор вместе с постановкой задачи о создашш собственно автоматизированного рабочего места оператора по диагностике ИМС, накоплению и статистической обработке результатов обследования предопределяют выбор структуры вычислительного комплекса и некоторых основных его характеристик.

В качестве ядра ВК рекомендуется микроЭВМ типа CU 1800 и ее развитие (C2I 1810). Возмоето применение широкого класса персональных ЗШ. Отличительные особенности различных типов следует учесть при разработке программного обеспечениям ARi.

Информационная модель и программное обеспеченно подсистемы "Диагноз" содержат всю необходимую информацию и позволяют выполнять помимо проектных операций по проведению диагностического обследоопния ИКС и представлению результатов дкп: постики в требуемой форме, а том числе выполнение следующих1оси чшк фнукций:

1. Создание и поддержание архива данных по от ¡сазам микросхем.

2. Регистрация в архиве новых данных об отказах микросхем.

3.Вывод данных по заданным признакам, в том числе:

а) вывод данных в заданном интервале времени;

б) поиск и вывод данных по указанному набору признаков.

4. Статистическая обработка данных.

5. Систематизация данных по набору пдизнаков.

6. Оперативное прогнозирование ожидаемых результатов диагностики (а); рекомендации оператору по тактике анализа конкретного образца (б). Позиции 5 (а) и 5 (б) реализуются в интерак-/ивном режиме. Б ходе диагностики конкретного образца в АРМ вводятся новые данные, в результате чего ведается уточненный прогноз и уточненная рекомендация по тактике дальнейшие исследований.

По результатам обследования и статистической обработки информации по запросу оператора формируются рекомендации в другие подсистемы САПР ШС для устранения ошибок в проектировании ИКС, выборе конструкциошшх материалов, для совершенствования технологии изготовления К "С, или для устранения ошибок проектирования и технологии производства электронной аппаратуры.

Предлолсна ( структура соответствующей базы данных.

Закг отказа обнаруживается программно-тестовыми средствами, посла чего .тказавший элемент подвергается физической диагностике. Исходные данные вводятся в АРЫ. На основе сопоставления этих данных со статистическими данными диагностических испытаний элементов данного типа делается прогноз вероятных источников отказа (например, в виде номограммы на дисплее) и даются пред-Ераительные рекомендации по диагностике вновь поступившего элемента. По зэзершежи ка^дего этапа диагностики вновь полученные денные вводятся, в архив Aril.

Получаемая из архива информация мохет просматриваться на экране иЛли выводиться ка печать в виде заполненных бланков.

Соответственно запрашиваемой информации предусматривается 6 форм бланказ на зкргне к 5 форм бланков на бумаге.

3 архиве, регистрируется следушие данные по каждой отказавшей микросхеме:

- дата отказа;

- тип микросхемы;

- поставщик (завод-изготовитель микросхемы);

- изделие, в котором произошел отказ;

- блок изделия, в котором была установлена отказавшая микросхема;

- этап производства изделия или его эксплуатации, на котором произошел отказ;

- характер отказа микросхемы - катастрофический, параметрический обратимый;

- 19 конкретных видов дефектов микросхем, которые могут быть обнаружены при диагностике, в том числе три, связанные о процессом изготовления аппаратуры и ее эксплуатации и 16 технологических дефектов (брак завода-изготовителя микросхемы);

- экспертное заключение специалисте- по диагностике о причине отказа. '

Работа с пакетом ведется в диалоговой форме и не требует никакой специальной подготовки. Пакет контролирует корректность вводимых дат и временных интервалов, а также устансвф- нужных дисков с архивна: данными.

Пакет программ написан на языке высокого уровпя, благодаря чему достигается его мобильность: он может быть реализован сак на 8-разрядных микроЭВМ класса CM 1800„ так и на более jjoeieix 16-разрадных 3EEJ классов Искра 1030, ЕС 1840 и др.; допустимо применение широкой гаыиы периферийных устройств. В качества принтеров могут быть использованы устройства печати, с слрипоП страницы не менее 150 символов.

Действующая в настоялоо вреьш ворсия ППП "Диагноз" работает на микроЭВЫ Ш 1800 под операционной системой обпого назначения ОС 1800, совместимой с СРЛ1. Пакет занимает ояду дискету типа ЕС 5274. При работе Пакета создаются Архивные диски, количество которых может достигать 1000 вт. Каждый диск архива в пределе хранит информацию о 300 отказавших микросхемах.

В третьей главе описывается методическое обеспечеш!е АРМ "Диагноз" и, выбор вариантов методики подготовки ИИС и диагностическому обследованию с учетом требуемой производительности этой процедуры.

Приводятся обрбшенныв данные обследования свыэе 500 ИМС о распределении отказов по доыиниругаим видам.дефектов. Это ре-

зультаты выполнения верификационных процедур при автоматизации типового маршрута сквозного проектирования ИМС на AFîi "Диагноз".

В общем число проверенных ШС дефекты не обнаружены в 30,5$ схем. Отбраковка этих ИМС явилась результатов несовершенства методов и средств функционально-параметрического и программно-тестового контроля СНГ на уровне блоков. Для остальных ИМС обнаруженные дефекты имеют следующее распределение. Разрыв линий металлизации - 31$

. Дефекты диэлектрика - 14,2$

Замыкание линий металлизации - 13,1% Отказ ШС в связи с нарушением режимов работы, технологии сборки и монтажа по вине пользователя - 22,6% Остальные виды отказов - 19,1%

Наличие таких данных - об отказах ИМС, их распределении, взаимосвязи с типами микросхем, заводами-поставщиками, партия-га поставки и т.п. позволяет с большей достоверностью определять прогностические надежностные характеристики-конкретных I2ÎC (партий ИМС) и аппаратуры с их применением, пути повышения надежностного проектирования микросхем на основе анализа физических механизмов отказа.

Для решения этой' задачи и определения уровня корреляции различных типов дефектов с этапами проектирования, выбора конструкционных материалов, отработки технологии производства ИМС в рамках САПР в работе предложена иерархическая классификация механизмов отказов Ш'С с учетом этапности развития деградецион-кых явлений. Предложены 4 уровня иерархии дефектов - от грубого технологического брака до скрытых структурных дефектов, вызывающих эстафетные процессы в KMC.

Эффективность работы подсистемы "Диагноз" в составе САПР И?'С можно показать на ¿ледугаеи примере. Один из доминирующих видов отказов - кок видно из результатов диагностики - это обрывы внутренних линий металлизации, а также отрави внешних контактов кристалла (в том числе исчезающие обрывы). В частности, в IC/.C серий К155ПР6, К155ПР7, 559ИП1, 555ИП2, 555ИПЗ, КР555КПП h К293ЛП1А брак на трех заводах электронной промып-ленности из-зз исчезающих обрывов достигал от 6 до 32$.

3 результате проведенного анчлиээ было установлено, 4VO в композитной структуру корлус-кристалл-система внутренней и

внешней разводки возникали внутренние напряжения из-за того, что коэффициент теплового расширения пластмассы недопустимо высок. Был проведен анализ поведения указанных ШС при терыо-циклировании и установлено, что эквивалентный процент ИМС отказывает на первых 10 термоциклах.

В результате замены пластмассы и ряда других усовершенствований топологии и технологии ИМС процент брака указанных ШС снизился на порядок, а мерцашие отказы устранены полностью.

В четвертой главе рассмотрена математическая модель тершциклировяния, проведен количественный анализ воздействия стационарных и динамических температурных поиэй на испытываемую микросхему в стандартном корпусе. Полагается , что схема идеально спроектирована для стационарных условий, т.е. коэффициенты теплового расширения кристалла, его несуией основы, металлического теплоотвода, если он имеется, металлических рамочных бьтвсдой и материала корпуса практически равны (т.е. их различие достаточно мало, чтобы не вызвать опасных напряжений при ¡эксплуатации микросхемы в допустимом температурном диапазоне) .

Если материалы конструкции микросхемы оптимизированы ука-еаннда образом, то в стационарных тепловых условиях могут протекать только деградационше процессы.

Основное отлично стационарных и нестационарных фаз с точки зрения испытания КС заключается в следующем: стационарные фазы оказывают необратимое воздействие на все испытываемые микросхемы. ЖС с потенциально опасными скрытыми дефектами отличаются от полностью годных только по степени, этого воздействия. Нестационарные фазы Еычываю? катастрофическое разрушение только дефектных олеменгев структуры микросхем. На структурно совериекны микросхемы (не содержание скрытого технологического брака) ■ они практически не оказывают необратимого воздействия.

Анализ стационарных фаз гераоциклироваиия.

Для современных микросхем установлен показатель, наработки на отказ = 15000+25000 час. Задача хермоциклирования - выявление всех ИМС, обладавших фактическим показателем- Г* < Г . Бел:; допустимое время испытаний кзэдой микросхемы при 100% вход-ком контроле составляет ^ « 10 часов, т'>: дог.с::роо;-,кнь:е не-

пытания должны обеспечить ускорение на фактор > 1С00 раз.

С другой стороны технический!: условиями установлена верхняя температурная граница испытания Тмах=70°С. В работа показано, что в рамках ТУ практически невозможно достичь нэобходи-цого ускорения подавляющего числа механизмов отказа ИШ па счет чисто температурного ускорения.

Для фазового перехода I рода, диффузии и химических реакций, т.е. для тех физических механизмов, которыми практически исчерпывается процессы физической деградации микросхем, характерна кинетическая зависимость аррешусовского типа:

V ш Уо ехр < -ЕМ);

гдо V - скорость процесса, - некоторая постоянная, Е - энергия активации, К - пост .Больцмана <8,651С~° эВУК), Т - абсолютная температура.

йаотор ускорения, т.е. отношение скоростей:

г - «V Т1

где Т2 > т1, а в конкретном случав Т]- - 293°К, Т2 = 343 °К равен:

С <343). I а - I) . (Е 50 )

^ 293 «Р' к ТХ Т2 «р -

Рассмотрение зависимости фактора ускорения от температуры для различных энергий активации показывает, что только для энергии активации Е = 1,4 еУ фактор ускорения достаточен для проведения ускоренных, испытаний за счет чисто температурного формирования механизмов деградации в рассматриваемом диапазоне.

Однако при такой высокой энергии активации абсолртная скорость процесса при Т « 70°С пренебрегшие мала. Действительно скорость некоопера'тивных процессов лимитируется верхним пределом вида:

Умах и У о д охп ( - )

гдо -^величина, имевшая сшсл "плотности состояний",

4 Юхо см""2 Л/с-/ £ 5. Ю2^ см"3 для поверхностных и

объемных процессов соответственно. 10^ _ добаеи-

ская частота. Отсюда легко найти, что для всех пово'рхностних

процессов п от

^ 4 ^. 107 атомов см-2

а для объемных процессов:

4 2.5ЛО15 атомов см-3 с-1

Это означает, что при длительности испытаний V •> 10 час (3,6.10 *с), количество зешества, которое примет участие в поверхностных процессах,не превысит Й* < 2.10^ атомов см-^, а для объемных Со И* ** 10*® ат.см"3. Иными словами, в дегра-дационные процессы за время испытаний вовлекаются количества вещества, не превышающие Ю3 атомов деградирующего материала. Процессы такого типа могут быть обнаружены только по сверхслабым токам утечки через закрытые р-п переходы, т.е. по параметрическим, а не катастрофическим отказам, что и доказывает высказанное выше утверждение.

Анализ неегациорных фаз термоциклирования.

Традиционная стратегия оптимизации материала микросхемы и ее корпуса ориентирована на согласование коэффициентов теплового расширения, а также физико-химических свойств этих материалов. При этом обычно но учитывается различие в коэффициентах теплопроводности матср^алои. Более того, корпус специально сконструирован так, чтобы отдельные его элементы служили теплоотво-дами. Из последующего анализа будет ясно, что такая конструкция ШС испытывает опасныо напряжения в нестациорных тепловых режима. Эта особенность существующих конструкий ИМС может рассматриваться в двух аспектах оптимального режима терыоциклических испытаний к белее строгой оптимизации конструкции, с учетом нестационарных тепловых условий, возникавших в ыомент включения схемы. Для корпусов ШС с теплозотводом задату распространения тепла в корпусе можно сформулировать следующим образом. .

Бесконечную двухслойную пластину, имевшую первеначаль^то температуру Т0, помешают в термостат с температурой Т^ (В дальнейшем на границе пластины сохраняется температура Т]-). Будеи искать температуру пязсткнк как функцию координаты 2Г и времена '£ . Толщины слоев ¿С и Коэффициенты теплопроводности - Кт и К?_. Плотности -р г ИуО^'. Теплоемкости - С1 и Со.

Эта задача сводится к классической одномерной задаче Копи для уравнения теплопроводности в неоднородной среде:найти функ-щю Т , удовлетворяющую уравнению

в области иЛ)

а таете граничным и начальным условиям

Т(0,£) « Тх (2)

* Тт (3)

тсг.о) « т0 (4)

Здесь I «4 +й2' К(2) =<5'1®-к1 + б2(г)-К2 Р (2) -б"1(2)./'1С1 +б"2(2)./>2С2 «

Эункцииб^ и5*2 равны "I" на отрезках (0,0^) я соответ- .

ственно и "0я во всех других точках: Ишем решение задачи (1):(4) в вида

Решение этой задачи дает следушуга зависимость напряжения на границе раздела слоев Р от времени:

(с*т -ОС?) (Тт - Т0) Р » Рс + Рд, где Рс = 7 ^ , , а

V е

рд

Из начальных условий следует, что Р(0) = О При £ »оо Рд » 0 и Р = Рс.

Нсли же материалы пластины согласованы по термическому репегко, т.е. об ^ =<¿2, то Рс » 0.

Характерное время ^с, за которое Р (¿) достигнет знпчег'я, близкого к Рс, определяется наименьшим собственным числом Л

Это же время Тс является Характерным временем устанозле-Го!я температуры.

Однако Л I есть скорость затухания самой "медленной" икс-поненты ряда Р = -J.fi . А в первые моменты премонч,ког-

да £ « в сумме сутг ^твеши также и те чле-

кы, у которых 4: I. "ли < • Поэтому время, за

которое Р(£) достигнет, например, значения 0,75Рс, будет существенно меньше, чем то ей время, рассчитанное чсходя /з предположения, что липь первый член рк а существенен.

Аналогично находится аналитическое решение задачи распространения тепла б однородной пластине при нгстационврщ-и: гармонических гиаг-л^ных условиях. Результаты реиенкя г.тей зедатл и про-

веденных экспериментальных исследований позволили оптимизировать при проектировании условия терлоциклических испытаний, которые заключаются в минимизации периода циклов к уваличейию числа циклов. Механические напряжения, достигающие 90 $ максимальных, достигаются за время от 2 до 6 мин., в зависимости от типа корпуса. При б тем это время втрое меньше, например, времени, необходимого для достижения 99» % максимального шпрякения.

■ Термические испытания без электрической нагрузки фактически обеспечивают проварку механической прочности кристалла Е корпуса, а такие выявление скрытых дефектов, снияагщих прочность и адгезию планок и внешних выводов.

Ш. ОСНОВНЫЕ Е23УЛБТА1Ы

1. В общую структуру САПР ШС введена новая подсистема, которая решает задачу физической верификации структуры ШС на . всех этапах технологического процесса производства и эксплуатации, и, таким образом, способствует устранению ошибок проектирования и совершенствования» технологии изготовления ШС.

2. Разработаны архитектура а_ш для. экспресс-диагностики физико-техна?оги*оских источников отказов элементов ЭВМ и УЧПУ, который представляет комплекс, технологических, методических и программно-аппаратных средств.

3. Разработаны принципы построения информационного и nporpaf.Miiого обеспечений подсистемы "Диагноз" САПР KMC.

4. На основе предложенных в работе принципов проведена разработка "АШ-дяагвоз". "AHJ-дкагноз" внедрен в ПО "Терминал"

г.Винница и в ИНЭУМ ШЛО "Электронмаш" и находится в опытной эксплуатации.

Суммарный подтвервденный экономический эффект от внедрения "ЛРй-диаггоз" составил 370 тис.руб.

Б. Проведен анализ реального распределения отказов мшсро-&лектронной элементной базы СИ ЗВ5Д я УЧПУ по доминирующим источникам отказов, предлоаена иерархкчеекая классификация механиз- • мов отказов ШС с учетом эталвости развития доградационшх явлений и на основе этого определена корреляция причин отказа с этапами проектирования, конструирования п отработки технологии производства ШС в составе САПР.

6. Разработана математическая модель и проведен эксперимен-

тальннй анализ динамических теплошх и терломеханических процессов, происходящих в микросхемах при их испнтоштях (термо-циклирование). Проведен оптимальный выбор режимов этих испытаний, n 5*10 раз сокращающих враг,я испытаний и повышающих их производительность.

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИЙ СПУБЖКОВАШ СЛЕДУИ1МЕ РАБОШ:

1. Баршпев В.Г., Кешек Э.В. Применение изделий микроэлектроники в отрасли приборостроения // Применение интегральных микросхем, микропроцессоров, микроЭВМ и микроэлектронной технологии в приборостроении: Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции. М., 1979. С.2-3.

2. Дорфман В.Ф,, Кешек Э.В., Филинов E.H. Физические оредства обеспечения надеяности электронных изделий приборостроения // Физико-технологические проблемы микроэлектрониого приборостроения: Сб. науч. тр. М.: ИНЭУМ, 1983. Rm.99. С. 98-108.

3. Матросов В.А., Векшин Е.В., Кеыек Э.В. Комплекс приборов и систем измерения сверхмалых сигналов для физических и фп-фпзпко-химических исследований // Аппаратура и метод« физико-хиляческпх измерений.. Киев: ВНИИАП, 1984. С.3-15.

4. Комплекс приборов и систем измерения сверхмалых сигналов: сопоставительный анализ о мировым уровнем; программа комплексной отандартизоции/Матросов В.д., Вгеденко В. Г., Кабанов М.А.,

Э.В.Кешек, Л.Н.Куличенко // Теоретические проблемы электрометрии: Тезисы докледов Всесоюзного научно-технического семинара. Торту, 1985. С.8-10.

5. Богородицкий A.A., Кашэк Э.В., Зацепина Л.Г. Контрольно-пзт.тарптельное оборудование для входного контроля изделий электронной техники // Прибор! и еноте да управления. М., 1986. J« 9. С.13-14.

6. Исследование принципов построения АШ экспресс-диагностики структурных дефектов элементов СМ ЭВМ: Отчет пс теме. JЬ проблемы 107005; руководитель Э.В.йзшек; .'s ГР 0I860II335I; Инв. ü 02860II4892, 19CG.

7. Кешек Э.В. АРМ экспресс-диепюстшш физичеоних ноточ-нлков отказов элементов ЭВМ и УЧПУ // Вопросы применения