Файл: Данилин Н.С. Теория и методы неразрушающего инфракрасного контроля радиоэлектронных схем.pdf

совпадает с определением функции интенсивности отказов, приня­ той в вероятностных моделях теории надежности:

конструктивных особенностях прибора, так и о характере протека­ ния физико-химических процессов;

2) интенсивность отказов может быть велика за счет неболь­ шого количества изделий с аномально большими скоростями из­ менения энтропии.

Таким образом, получив функциональный вид зависимости между интенсивностью отказов и характеристиками физико-хими­ ческих процессов, мы можем решить задачу определения показа­ телей надежности в номинальном режиме по результатам испыта­ ний в более жестких режимах, т. е. решить задачу форсированных испытаний.

Согласно выражениям (3.13) и (3.9) аномально большие ско­ рости изменения энтропии должны быть у приборов, имеющих аномально большие составляющие термодинамических сил, в частности, градиенты температуры или потенциала.

Аномалия градиентов температуры и потенциалов сравнитель­ но легко поддается обнаружению методами интроскопии или в результате наблюдения электрических параметров. Выбирая ука­ занными методами из исследуемой совокупности изделий приборы с большими значениями градиентов потенциала или температуры, можно осуществить отбраковку потенциально-ненадежных изде­ лий и тем самым понизить интенсивность отказов оставшихся при­ боров;

3) из уравнения (3.13) следует, что любое форсирование ре­ жима приведет к росту парциальных скоростей изменения энтро­ пии и, как следствие, к увеличению значения интенсивности отка­ зов. Способов повышения парциальных скоростей изменения эн­ тропии может быть несколько:

1) за счет увеличения феноменологических коэффициентов;

2)за счет увеличения термодинамических сил, либо их слагае­

мых;

3)за счет увеличения и термодинамических сил и феноменоло­ гических коэффициентов.

Функциональная связь феноменологических коэффициентов с интенсивностью внешних воздействий, как правило, известна. При­ мером может служить широко известное соотношение Аррениуса— Эйриига для скоростей химических реакций или показанная в гла­ ве 5 для скоростей распада твердых растворов экспоненциальная зависимость■от температуры-

Задача выбора метода ускорения сводится к задаче классифи­ кации приборов по характеру протекания физико-химических про­

39

цессов. Методика ускоренных испытании предполагает увеличение феноменологических коэффициентов при сохранении величин тер­ модинамических сил, описывающих перенос заряда и тепла, спра­ ведлива в отсутствии эффектов наложения, т. е. для маломощных элементов.

Для мощных приборов, где эффекты взаимодействия потоков тепла и вещества значительны, применение методов увеличения только феноменологических коэффициентов за счет температуры малоэффективно.

После выбора метода ускорения и оценки количества неизвест­ ных параметров соотношения (3.12) задача ускоренных испытаний сводится к задаче определения этих параметров по данным испы­ таний, полученных в форсированных режимах.

Целесообразно, чтобы выбираемый метод ускорения позволял использовать уже известные функциональные зависимости фено­ менологических коэффициентов, термодинамических сил или их слагаемых, позволяя тем самым сохранить число параметров за­ висимости (3.12), подлежащих экспериментальному определению.

Выражения (3.12) и (3.13) указывают также путь построения методов оценки надежности высоконадежных изделий по резуль­ татам неразрушающего контроля.

Методами интроскопии могут быть определены градиенты тер­ модинамических сил при неизменных феноменологических коэф­ фициентах и рассчитаны значения % при известных механизмах отказов.

§ 3.3. ИНФРАКРАСНЫЙ КОНТРОЛЬ И НАДЕЖНОСТЬ СХЕМ

Связь уровня инфракрасного излучения с энергией, рассеивае­ мой в данной точке тела и с температурой в этой точке, свидетель­ ствует о том, что исследование влияния инфракрасного излучения на надежность и качество электронных блоков, это прежде всего исследование связи между мощностью, рассеиваемой элементами схемы (температурным полем), с одной стороны, и дефектами, с другой-

Известны (17]—[22] способы контроля материалов и элементов электронных схем по уровню инфракрасного излучения путем ре­ гистрации изменений температурного поля. Основой при этом яв­ ляется изменение однородности теплового поля в месте дефекта,

характеризуется изменением теплового сопротивления между про­ водящим слоем резистора и контактной площадкой. Данный де­ фект относится к числу «скрытых» по отношению к обычно контро­ лируемой величине сопротивления. Сопротивление резистора из­ меняется в заданном по ТУ допуске, однако изменение теплового сопротивления свидетельствует о нарушении конструктивных пара­

40

метров резистора, что может привести к его физическому разру­ шению. Подобные зависимости могут быть получены для различ­ ного рода механических дефектов детален и материалов, при этом обнаруживаются трещины, раковины, отслоения и т. д.

Ограничиваясь областью исследовании электронных систем, не будем подробно останавливаться на подобного рода дефектоско­ пии.

Отказ системы, прошедшей серию испытаний, в случае скры­ того дефекта может произойти в основном по двум причинам:

—из-за необратимых физико-химических процессов, происхо­ дящих в элементах;

—сбой из-за помехи, вероятность которой никогда не равна О,

несмотря па принятые меры по обеспечению помехоустойчивости. Рассмотрим возможность оценки надежности системы при оценке с помощью инфракрасного контроля скорости физико-хи­ мических превращений и помехоустойчивости системы, учитывая

41

Соотношение (3.17) следует из известных'теорем для математичес­ кого ожидания и дисперсии суммы случайной и неслучайной вели­ чины.

Надежность элемента, как функция времени, может быть пред­ ставлена вероятностью безотказной работы в интервале времени [ОД], и определяется

р — с о

а интенсивность отказов

Зависимость между температурой и уровнем инфракрасного излучения (W) в предположении линейной связи можно предста­ вить выражением

Используя выражения (3.22), (3.23), можно получить неравен­ ство, служащее критерием при отбраковке потенциально нена­ дежных элементов по уровню инфракрасного излучения:

где АХ, допустимое увеличение интенсивности отказов.