第3-1电气可靠性设计.pptVIP

第3章 电子元器件的可靠性使用 浪涌电流 开关过渡电流Ipt 对负载电容充电电流Iot 浪涌电压 在芯片封装寄生电感上的浪涌电压VN1 在PCB布线寄生电感上的浪涌电压VN2 芯片内 采用电感成分小的封装：小型大型，CSPBGAQFPDIP 增加接地端的数目 限制输出电路的电流变化率 芯片外 采用旁路电容 尽量减少PCB板电源线的电感成分 限制IC端子同时变化的信号数，尽量不要使多个输入数据线同时变化 宇宙射线，来自银河系和太阳系的某些星球 内辐射带：距地面600～6000km，高能质子（～100MeV，影响中低轨道卫星） 外辐射带：距地心2万km，高能电子（20keV~1.6MeV)，影响高轨道卫星 累计效应为主：总剂量，rad(Si) 辐射使晶格原子位移→空位、间隙原子 中子辐射显著：不带电，能量大，穿透能力强 引入辐射诱生能级 复合中心→少子寿命↓ 杂质补偿中心→多子浓度↓ →电阻率↑ 散射中心→载流子迁移率↓ 永久性损伤：不可恢复 双极器件(对中子辐射敏感) 二极管：正向动态电阻↑，反向击穿电压↑,漏电流↑ 放大管：电流放大系数↓，饱和压降↑ 开关管：上升时间↑,存储时间和下降时间↓,低电平阈值↑ MOS器件(对电离辐射敏感） 阈值电压漂移 跨导退化 隔离结漏电流 单粒子引起误触发 不同类型元器件 无源元件有源器件 二极管三极管 JFETBTMOSFET 分立线路集成电路（对于电离辐射） 数字集成电路模拟集成电路 高频、高速运用低频、低速运用 大电流运用中小电流运用 高电源电压运用低电源电压运用 双极晶体管 大功率管小功率管 高频管低频管 开关管放大管 锗管硅管 NPN管PNP管 分立元器件 无源元件有源器件 闸流管、单结晶体管和太阳能电池的抗辐射能力最差 隧道二极管电压调整与基准二极管整流二极管 采取严格的屏蔽措施 器件外壳、设备机箱、系统蒙皮 金属壳越厚，屏蔽效果越好 布局安排 抗辐射能力差的器件尽量放在设备的中心部位 含有许多辐射敏感器件的单元应尽量靠近 装有辐射敏感器件的机盒应放在靠近厚重构件的位置 原理 同批器件抗辐射能力的离散性可达2～3个数量级 通过小剂量辐照，剔除参数变化大的器件 要点 选择辐照敏感参数为测量参数：双极为hFE，MOS为VT 选择合适的辐照源：中子辐射需要高温退火，适合圆片级预筛选；γ射线穿透能力强，适合大功率深结器件 选择合适的辐照剂量：中子辐照，5x1012~4x1015/cm2，E≥0.1MeV；γ辐照，2～3x107rad(Si) 选择合适的退火温度和退火时间：成品器件，120～180℃；未封装芯片， 200～400℃ 冗余图形 3.4 防辐射应用 结构设计 3.4 防辐射应用 系统设计 采用“回避”技术 3.4 防辐射应用 辐照预筛选 防静电材料 不易产生静电 安全泄放静电 放电电流与时间适中 绝缘材料＋半导电添加剂 105~109?/□ （体电阻率104~1011?·cm) 静电耗散材料 放电时间过长 木制品、纸制品、棉制品 109~1014?/□ 抗静电材料 放电电流过大 金属材料和体导电塑料 109?/□ 导电防护材料 放电情况 构成 表面电阻率 分类 静电防护区 A1接地轮 A2接地滑片 A3接地面 B1腕套测试器 B2脚跟接地测试器 B3脚跟接地底脚板 C1腕套和腕套绳 C2接地线 C3静电放电接地设施 C4地 C5接地搭接点 C6大地接地点 C7手套 C8脚趾和脚跟带箍 D1电离剂 E1工作面 F1腿和座套已接地的转椅 G1人体接地地板 H1工作服 H2工作帽 I1具有接地面的搁板 I2接地机架 J1静电放电保护区标志 静电防护区 I类：静电电位100V II类：静电电位500V III类：静电电位1000V 3.2 防静电应用 防静电工作台 3.2 防静电应用 防静电操作 3.2 防静电应用 相对湿度对静电电压的影响 600V 7，000V 塑料文件袋 RH 65～90％ RH 10～20％ 100V 6，000V 坐在椅子上的工人 250V 12，000V 在塑料地板上走动 1500V 35，000V 在地毯上走动 环境控制 湿度：抗静电要求湿度不能过低，但抗腐蚀要求湿度不能过高，最佳值在40～60％ 离子风：中和表面静电电荷 防静电涂剂：促进静电耗散，减少摩擦生电 接地控制 接地回路