Xx международная научно-техническая конференция и Российская научная школа молодых ученых и специалистов Системные проблемы надёжности

JTAG-тестирование позволяет выявить дефекты паяльного соединения в выводах цифровых микросхем с разными типами корпусов, включая ВGА, замыкания, обрывы, а также нерабочие микросхемы с цифровыми интерфейсами. Очень важно выявить все эти дефекты, так как если непроверенная плата переходит на этап программирования, могут возникнуть проблемы с запуском памяти и периферии. При этом будет сложно установить, в чем причина неполадок: в неверных настройках ПО или дефекте монтажа. JТАG-тестирование позволяет предупредить эту проблему. Однако у JТАG-тестирования есть свои недостатки: - невысокая производительность по сравнению с функциональным тестированием; - метод предназначен для тестирования цифровой электроники, соответственно, исключаются аналоговые части устройства; - JТАG-тестирование проверяет только целостность связей, но не их качество; - невозможно обнаружить дефекты монтажа, связанные с цифровыми или аналоговыми элементами, которые не имеют JТАG-поддержки, недоступна также диагностика дефектов связей между ними; - невозможно выполнить функциональные тесты или тесты, направленные на обнаружение неисправностей, которые являются той или иной функцией времени; - невозможно выполнить тесты, направленные на обнаружение таких дефектов шин данных, как дрожание фазы, паразитные связи, интерференция (тесты для шины РСI). Но в то же время JТАG-тестирование обладает серьезным преимуществом: это глубокий анализ работоспособности микросхем и модулей для выборочной проверки электронных устройств в промышленной партии. JТАG- позволяет оптимизировать оборудование для полноценного тестирования либо сократить время на тестирование при комплексном подходе, когда оно используется совместно с другими методами. JTAG-тестирование позволяет контролировать качество монтажа и отбраковывать устройства еще до стадии функционального тестирования. Внутрисхемное тестирование (IСТ/FIСТ) - проверка соединений и компонентов на печатной плате, анализ электрических параметров всей схемы либо отдельных ее участков. Внутрисхемное тестирование - это технология проверки отдельных компонентов на плате или фрагментов схем с помощью специального оборудования (IСТ-станций) и оснастки (игольчатого адаптера). Благодаря этой методике тестирования можно анализировать отдельные компоненты и аналоговые части схем. Условно внутрисхемное тестирование можно разделить на аналоговое и цифровое. При аналоговом внутрисхемном тестировании обычно проверяются следующие характеристики: - наличие коротких замыканий и обрывов; - номиналы дискретных компонентов (резисторов, конденсаторов, индуктивностей, дискретных полупроводниковых приборов); - наличие и правильность установки микросхем. Этот метод тестирования позволяет обнаружить большое количество дефектов сборки. При цифровом внутрисхемном тестировании цифровые микросхемы проверяются на соответствие таблице истинности. Поскольку эта технология основана на физическом контакте иголок с контактами тестируемых компонентов, возникает ряд трудностей при реализации этого подхода в тестировании. Постоянная миниатюризация компонентов приводит, в том числе, к уменьшению физических размеров контактных площадок и перемещению их под корпус. Также в многослойных печатных платах значительное количество соединений реализовано во внутренних слоях. Все это приводит к необходимости вывода контактных площадок для IСТ-адаптера на одну из сторон платы, что в свою очередь вызывает увеличение ее габаритов и усложняет их трассировку, а зачастую, например в высокочастотных шинах, это невозможно в принципе. Визуальный автоматизированный контроль (АОI,АХI) — это предварительная проверка качества. Она проходит на разных стадиях монтажа печатных плат для проверки мест невидимых глазу или стандартным оптическим системам. При отсутствии АОИ на производстве оператору или наладчику сложно оперативно определить на каком этапе технологического процесса происходит сбой, который влечет за собой возникновение брака. При выборе АОИ системы первостепенными факторами считают гибкость, скорость переналадки и возможность взаимодействия со всеми технологическими единицами процесса. Компания ViTechnology предлагает конвейерные АОИ с интеграцией новых технологий. Рассмотрим некоторые новые решения в системах автоматической оптической инспекции. Голова захвата, установленная на системе АОИ, напрямую влияет на качество и скорость инспекции печатного узла. Компания ViTechnology предлагает два типа голов захвата - Perform (черно-белая камера) и Spectro (цветная камера). Каждая из них имеет специальные телецентрические объективы, которые обеспечивают качественный обзор без теневых зон. Селективная трехмерная технология. С помощью селективной трехмерной технологии можно обнаружить дефекты компланарности компонентов поверхностного монтажа, следовательно, она позволяет избавиться от многочисленных систем видеокамер. Эта опция дает возможность без увеличения времени цикла произвести точный контроль компланарности в микросхемах, проинспектировать разъемы и пассивные компоненты печатных плат. Такой структурированный подход, базирующийся на сканировании, дает высокий уровень эффективности даже при проверке зеркальных, деформированных поверхностей и BGA. Технология I-Lite. Разработка технологии I-Lite является результатом оптического и механического моделирования, применяемого в широком диапазоне: от отдельных компонентов до готовых печатных плат. Инновационная система сбора информации сочетает в себе надежную цветную диодную подсветку с мультиугловым падением света с камерой высокого разрешения и высококачественными телецентрическими объективами. Для определения оптимальной длины волны диодов, используемых в инспекции поверхностного монтажа, был применен спектральный анализ. В результате выбора оптимизированной инспекции на дисплей оператора выводится цветное изображение. Улучшение качества изображения - основополагающее преимущество, так как I-Lite воспринимает дефекты, которые не может заметить человеческий глаз. Тем самым уменьшается количество брака и увеличивается процент годных плат. Технология Kaleido позволяет получить качественную цветную фотографию, которую можно просмотреть с помощью Defect Viewer, что помогает оператору принять обоснованное решение о дефекте. Это особенно полезно при анализе подозрительных паяных соединений, скрывающих дефекты. Новое решение DirectViewer дает возможность операторам проинспектировать даже самые маленькие компоненты, например 01005. Все оборудование, от начального до высшего уровня, имеет обширную библиотеку компонентов стандартов JDEC и IPC, которые могут быть модифицированы и добавлены в процессе использования. Таким образом, при планировании производства необходимо учитывать производительность всех методов тестирования и такое их сочетание, чтобы получить минимальное время на тестирование одного устройства при максимальном покрытии тестами. Соответственно, именно комплексное тестирование, то есть совмещение различных технологий в грамотной пропорции, сегодня является оптимальным вариантом для проверки и анализа качества электроники на производстве. Предпроектный анализ тестопригодности позволяет изначально спланировать и обосновать применимость и степень использования описанных выше подходов в каждом конкретном случае. ВИБРАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ НАДЕЖНОСТИ ПАЯНЫХ СОЕДИНЕНИЙ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ МОДУЛЕЙ Атлин Н.М., Суслова О.Е., Турецкий А.В. (ФГБОУ ВПО ВГТУ) The vibration test reliable solder compounds radio electronic modules. Atlin N.M., Suslova O.E, Turetsky A.V. The problems of reliability of solder joints of electronic modules. Proposes the use of specialized shakers to identify defective products В настоящее время основным способом повышения качества и надежности электронных модулей является проведение технологических отбраковочных испытаний. Подсчитано, что при доле дефектности партии интегральных микросхем в пределах 0,01% количество отказов электронных модулей, на которых смонтировано по 100 микросхем, может составить 1%. При этом расходы на восстановление электронной аппаратуры в процессе эксплуатации на порядок выше, чем при ее изготовлении [1]. Для определения соответствия изделий подобным высоким требованиям необходимо проведение длительных испытаний для больших объемов выборок. Для подавляющего большинства изделий длительность такого рода испытаний составляет несколько тысяч часов. В современных условиях такой подход может оказаться совершенно неприемлемым, так как повышается себестоимость изделия, увеличивается срок выпуска изделий, при большой длительности не обеспечивается необходимая оперативность контроля надежности изделий. В таких случаях для выявления дефектных соединений на этапе технологической тренировки электронных модулей применяют различные методы ускоренных испытаний. Ускоренные испытания — вид испытаний, позволяющих оценить надежность изделия, сократив время испытаний и увеличив интенсивность нагрузки. К ним относятся методы термоциклирования при повышенной температуре, а также методы ускоренных вибрационных испытаний. Такие методики уже были разработаны по отношению к температурным воздействиям. Это методики HASS (Highly Accelerated Stress Screens) и HALT (HighlyAccelerated Life Test). Моделирование и описание температурных процессов основывается на положениях, выдвинутых в свое время Аррениусом. Энергия активации — это минимальное количество энергии, которое требуется сообщить системе, чтобы произошла реакция. Для начала процесса, к которому можно отнести инициацию скрытого дефекта, области образца с дефектом необходимо передать энергию, превышающую порог энергий, который активирует процесс выявления дефекта. Режимы испытаний, основанные да данном методе, приведены в стандартах IEC-60068-2-14 Na, JIS C 0025 Na, DIN EN 60068-2-14 Na, MIL-202G Method 107 G, MIL-883F Method 1010.8, EIAJ ED-7407, EIAJ ED-2531A, JASO D001, EIAJED 4701JEDEC, EIA/JESD22-A110-A, IEC60068-2-66 [2]. В методах ускоренных вибрационных испытаний вероятной динамической моделью разрушения соединения является образование усталостных трещин в местах микро- и макродефектов и их рост до разрушения соединения. Скорость роста трещин зависит от свойств материалов соединения, характера прилагаемой нагрузки и внешних факторов и может быть аппроксимирована по формуле Пэриса: dl/dN = C(σ√π)m , (1) где l— длина трещины; N— количество циклов испытаний; σ — напряжение в материале; С и m — эмпирические коэффициенты. Механические воздействия на электронный модуль, являющиеся функцией времени, могут быть количественно оценены следующими параметрами: силой F(t); перемещением S(t); скоростью V(t) = dS/dt; ускорением V(t) = d2S/dt2 и спектром колебаний P(t). При испытаниях на вибрационные воздействия задают форму вибрации F(t), амплитуду А или перегрузку g. Основной причиной появления трещин в паяном соединении является воздействие переменного напряжения σm . Число циклов до появления трещины зависит от величины возникающего механического напряжения. Усталостная прочность определяется только амплитудным значением σm и не зависит от закона его изменения во времени и частоты колебаний. Проводя многократные испытания, можно определить число циклов N, которое выдерживает Образец до разрушения, в зависимости от величины σm цикла. Напряжение σm называют пределом усталости, при котором деформация остается упругой и образец не подвергнется разрушению при любом количестве циклов. При σm> σ-1 общее число циклов до разрушения произойдет за время: где T, f –период и частота воздействующих колебаний. Для различного рода материалов существуют диаграммы усталостных напряжений, по которым можно определить число циклов, которое может выдержать материал при возникновении в нем определенного напряжения. Процесс проведения ускоренных виброиспытаний заключается в следующем: на электродинамическом стенде закрепляют опытный образец электронного модуля, на который устанавливают один или несколько датчиков, дополнительный датчик устанавливают на плиту стенда для отслеживания параметров вибрации. По данным датчиков, установленных на образце, оценивают его реакцию на воздействие вибрации. Стенд формирует механические воздействия заданной частоты и амплитуды. В соответствии с программой проведения испытаний задаются параметры механических воздействий, с помощью которых имитируются реальные условия эксплуатации. После проведения испытаний оценивается состояние образца и проверяется его работоспособность. Для большего ускорения процесса испытания может применяться и термоциклирование. В работе [3] предлагается структура испытательного стенда для определения надежности паяного соединения. Таким образом, применение ускоренных вибрационных испытаний электронных модулей на электродинамических стендах позволяет достаточно быстро выявить дефектные монтажные соединения, при этом сокращаются время и стоимость испытаний. Литература 1 М.И. Горлов, В.А. Емельянов, Д.Л. Ануфриев. Технологические отбраковочные и диагностические испытания полупроводниковых изделий. Минск: Белорусская наука, 2006. 2 Кашапов М. Ускоренные вибрационные испытания. Технологии в электронной промышленности, №3, 2010, С.50-53 И.А. Лозовой, А.В. Турецкий Подсистема испытания паяных соединений электронных компонентов на механические воздействия // Радиотехника 2012. №8 С. 80-84. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЦЕЛОСТНОСТИ СИГНАЛОВ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ Хорошайлова М.В. (ВГТУ; ОАО «НИИЭТ») Ensure the integrity of signal in design high-performance computing devices. Muratov A.V., Horoshaylova M.V. Consider the development and implementation IBIS-models for high-frequency large-scale integrated circuits (VLSI). The expediency IBIS modeling digital devices. Постановка задачи. Учет паразитных эффектов, конфигурирование микросхемы для получения правильных состояний на выходах, точное определение высокоскоростных передаточных характеристик и данных, изменяющихся в процессе её функционирования – целесообразность разработки IBIS-модели (I/O Buffer Information Specification – Спецификация буфера ввода/вывода информации). Отечественные разработчики микросхем не предоставляют такие модели для разрабатываемых ими элементов, хотя, с учетом разработок (достигающих сотни мегагерц) подошли к этой проблеме. В этой связи возникают задачи, во-первых, создания таких моделей для отечественных компонентов и, во-вторых, включения их в системы моделирования устройств на печатных платах. IBIS-модели используются для анализа целостности сигналов и перекрестных искажений в цифровых печатных платах (ПП). IBIS-модели получаются на основе вольтамперной характеристики для различных логических состояний выводов по постоянному току, паразитных параметров корпуса и передаточных характеристик на идеальной резистивной нагрузке. Такой подход означает, что получить IBIS-модель можно либо выполнив ряд тестовых измерений при соответствующих условиях, либо выполнив полное SPICE-моделирование внутренней схемы устройства.

Похожие:

	Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов...		Xх І і международная научно-практическая конференция для студентов,... Хіі международная научно-практическая конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых
	Xх І і международная научно-практическая конференция для студентов,... Хіі международная научно-практическая конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых		Xvi международная научно-практическая конференция студентов и молодых... Общества Электронных приборов (eds) Института электро- и радиоинженеров (ieee,usa) на базе Томского политехнического университета...
	Вторая международная молодежная научная конференция (форум) молодых... Ссионального образования «Башкирский государственный аграрный университет» (Башкирский гау) проводит Вторую международную молодежную...		Ххiіі международная научно-практическая конференция молодых ученых и студентов Совет студенческого научного общества Национального фармацевтического университета приглашают Вас принять участие в ХХIІІ международной...
	Международная научная конференция студентов и молодых ученых на английском языке Конференции студентов и молодых ученых на английском языке «Актуальные вопросы медицины», которая состоится 28 апреля 2015 года в...		V международная молодежная научная конференция «Актуальные проблемы... Представлены материалы конференции молодых ученых «Актуальные проблемы современной механики сплошных сред и небесной механики», прошедшей...
	Рассказов Д. А. 21 Хіі международная научно-практическая конференция для студентов, аспирантов и молодых ученых		Межвузовская научная конференция студентов и молодых ученых с международным... Межвузовская научная конференция студентов и молодых ученых с международным участием на английском языке