ГОСТ Р 57394-2017 Микросхемы интегральные и приборы полупроводниковые. Методы ускоренных испытаний на безотказность

     5 Подготовка к введению ускоренных испытаний на безотказность

5.1 Подготовка к введению УИБ включает в себя исследование форсированных режимов и механизмов отказов в этих режимах, определение коэффициента ускорения и энергии активации и обобщение статистических данных о проведенных ранее испытаниях.

Форсирование при УИБ может быть осуществлено увеличением температуры кристалла (перехода), напряжения или тока.

Основные механизмы отказов элементов изделий, ускоряющие факторы, модели коэффициента ускорения (аналитические зависимости, связывающие коэффициент ускорения с ускоряющим фактором) и значения констант модели коэффициента ускорения приведены в приложении А.

5.2 Общий коэффициент ускорения для изделий в форсированном режиме при одном ускоряющем факторе определяется на основе изученных механизмов отказов отдельных элементов изделий по формуле

,                                                     (1)

где q - весовой коэффициент, характеризующий относительную долю вероятности отказа изделий из-за i-го элемента вследствие j-го механизма отказа при нормальных испытаниях;

K - коэффициент ускорения j-го механизма отказа в i-ом элементе изделия.

Модель коэффициента ускорения отказов отдельных элементов (K) и изделия в целом (K)  может определяться на основе ускоренных испытаний этих элементов (тестовых структур) или изделий, а также на основе ранее изученных механизмов отказов элементов изделий, являющихся конструктивно-технологическими аналогами. При отсутствии этих данных и экспериментальных результатов используют модели, приведенные в приложении А.

Весовой коэффициент влияния отдельного механизма отказа на отказ изделия (q) определяют на основе обобщения данных об отказах исследуемых типов изделий и их конструктивно-технологических аналогов на различных этапах жизненного цикла и испытаний, а также на основе топологического анализа кристалла изделий, определения режимов и температуры различных элементов изделий, соотношения площадей активных неравномерно нагруженных элементов изделия. Методы определения qприведены в приложении Б.

5.3 Для большинства механизмов отказов повышение температуры кристалла является ускоряющим фактором. Коэффициент ускорения при этом определяется значением энергии активации.

Для расчета коэффициента ускорения K (модель Аррениуса) применяют формулу

,                        (2)

где E - энергия активации механизмов отказов, эВ;

k - постоянная Больцмана, равная 8,6x10, эВ/К;

T - температура кристалла (перехода) в нормальном режиме, °C;

T - температура кристалла (перехода) в форсированном режиме, °C.

5.4 В качестве модели коэффициента ускорения при форсировании током (K) для изделий рекомендуется использовать степенную модель

,                                                   (3)

где J, и J - значения плотности тока через элемент изделия в форсированном и нормальном режимах соответственно;

n - константа модели.

При расчетах K в широком диапазоне плотностей токов, в котором n имеет различные значения, общий коэффициент ускорения рассчитывают как произведение коэффициентов ускорения в различных диапазонах токов.

5.5 В качестве модели коэффициента ускорения при форсировании напряжением (K) для изделий рекомендуется использовать экспоненциальную модель

,                                                   (4)

где U и U - значения напряжения на элементах изделий в форсированном и нормальном режимах соответственно;