dodał
Aerospace Vehicle Systems Institute (AVSI) przeprowadził badania nad tym pytaniem.
„Dokładne podejście ilościowe w zakresie fizyki awarii do niezawodności układu scalonego”
Ich wnioski opierają się na fizyce i analizie przyczyn źródłowych, zwłaszcza że rozmiary obiektów zmniejszyły się o rząd wielkości w ciągu ostatnich 30 lat.
1) ElectroMigration (EM) (zanieczyszczenie półprzewodnika spowodowane powolnym wyciekiem jonów metali)
2) Zależny od czasu rozkład dielektryczny (TDDB) lub powolne tunelowanie ścieżki przewodnika przez izolator tlenkowy ze słabych pól (i promieniowania gamma)
3) Wtrysk gorącego nośnika (HCI) , gdy koncentracja dziur przeskakuje barierę dielektryczną w pułapkach ładunkowych wykorzystywanych przez komórki pamięci do trwałej zmiany stanu pamięci spowodowanego promieniowaniem stopniowo erodującym margines aż do awarii.
4) Niestabilna niestabilność temperaturowa (NBTI) Naprężenia NBTI, które przesuwają napięcia progowe tranzystora PMOS, stały się bardziej widoczne, gdy geometria tranzystora osiąga 90 nm i poniżej, i pogłębiają się przez statyczne pułapki ładunkowe o długiej trwałości wystarczające do spowodowania awarii.
Te CZTERY POWODY powyżej są najbardziej powszechne w przypadku układów scalonych w przestrzeni kosmicznej, a także układów scalonych konsumenckich. Przestrzeń kosmiczna ma więcej czynników promieniujących i środowiskowych. Prawo Moore'a przyspieszyło także nowe tryby awarii.
Historycznie, najczęstszym ogólnym powodem, dla którego układy scalone starej technologii były ograniczone, musiał być ograniczony zakres temperatur z powodu pracy z opakowaniem i obciążeniem środowiskowym.
Szok termiczny, kondensacja i szybkie parowanie, a także analogowe skutki dryfu termicznego Consumer IC są ograniczone w 0 ~ 85 ° C w plastikowych obudowach z tego właśnie powodu. Nie jest to idealne uszczelnienie i możliwe jest wnikanie wilgoci. Ale nawet ceramiczne układy pasywne ze szkła hartowanego przestrzennie mają ograniczenia termiczne. Oprócz wymienionych poniżej problemów z wilgocią przeczytaj najnowsze potwierdzone problemy powyżej.
Zakończ edycję
Jeśli z czasem jest wystarczająca ilość cząsteczek wilgoci, która zamarza i pęka podłoże, to się nie udaje. Jeśli działa dobrze w stanie zamrożonym z zamrożonymi cząsteczkami wilgoci, a następnie topnieje i powoduje korozję lub wyciek i zawodzi. To Twoja wina. Niektóre plastikowe uszczelnienia są nieco lepsze, a samonagrzewanie zapobiega zamarzaniu niektórych poniżej pewnych temperatur, co również zmniejsza migrację wilgoci.
Na najwyższym poziomie efekt popcorm powoduje, że wilgoć wysadza wióry, a czarny epoksyd poprawił się znacznie w ciągu ostatnich 40 lat dzięki Sumitomo. Przezroczysta żywica epoksydowa nie jest tak dobra i jest stosowana w niektórych obudowach LED lub urządzeniach IR. Tak więc diody LED muszą pozostać zapakowane przed lutowaniem. Nowoczesne konstrukcje dużych silników LED bez złotych drutów z wąsami są oceniane do pewnego RH @ Temp w nieskończoność, a reszta stanowi ryzyko po kilku dniach otwartego narażenia na wysoką RH. Naprawdę jest to uzasadnione ryzyko i tak złe, jak zranienie ich ESD, z tym wyjątkiem, że przecina złoty drut.
Właśnie dlatego wszystkie części kosmiczne lub wojskowe o zakresie temperatur są zwykle ceramiczne z powłoką szklaną na ołowiu, a części konsumenckie mają temperaturę 0 ° C.
Wszelkie wyjątki, takie jak zakres temperatur przemysłowych i wojskowych, wynikają z bardziej rygorystycznych specyfikacji wymaganych dla wojska w szerszym zakresie temperatur niż przemysłowe, ale oba działają w szerokim zakresie, ale nie są gwarantowane specyfikacje analogowe.
CMOS działa szybciej na zimno niż na gorąco. TTL bawi się szybciej niż zimno, a temperatura połączeń spada, aby rozproszyć mniej ciepła. Testowałem dyski twarde HDD 8 "na torbie suchego lodu <-40'C po godzinie tylko po to, aby wojsko udowodniło, że działa, ale nie ma gwarancji z kondensacją zapobiegającą wypadkowi głowy (łożyska silnika pisnęły kilka razy) kilka sekund .... ale przekroczenie 0 ° C od zamarzania idzie w górę ... to ryzyko wilgotności.
dodano odniesienia do czasopisma jako dowód.
Ograniczającym współczynnikiem niezawodności, który wpływa na temperaturę WSZYSTKICH układów scalonych (zwłaszcza dużych układów, takich jak mikrokontrolery), jest bardziej mechaniczne opakowanie niż funkcja półprzewodnika. Istnieją setki artykułów na temat niezawodności, aby to wyjaśnić. Istnieją również artykuły wyjaśniające, dlaczego istnieje rozbieżność limitów niskich temperatur. Niektóre zostały obniżone z -40 ° C z dobrego powodu, a te z 0 ° C mogą być z złych powodów. Chociaż nie stwierdzono wyraźnie, że zysk jest powodem, młodsi inżynierowie niewłaściwie stosują HALT w niewłaściwy sposób, aby rozszerzyć kwalifikowane zakresy zagrożone z powodu nieporozumień dotyczących migracji chemicznej i naprężeń strukturalnych. Mądrzejsze firmy obniżą wartość z dobrych powodów, które poprę poniższymi referencjami.
1. Hermetycznie zamknięte właściwości nie są zjawiskami cyfrowymi.
Jest analogiczny i odnosi się do ilości wnikania lub wycieku wilgoci atomowo owija się w mechaniczne opakowanie.
Jak podano w powyższym linku
„wewnętrzne odgazowanie może indukować tworzenie się kondensacji kropelek wody, pogarszając w ten sposób działanie urządzenia, a nawet prowadząc do awarii urządzenia”. 2. "wyprodukowane uszczelnienia były początkowo hermetyczne, ale miały tendencję do katastrofy podczas długotrwałego moczenia i cyklicznej zmiany temperatury w soli fizjologicznej ze względu na różnicę CTE między ścianą szklanej kapsułki (5,5 × 10–6 / ◦C) a 90% Przepływ Pt – 10% Ir (8,7 × 10–6 / ◦C). ”
„Na podstawie nomogramu na ryc. 6 widać, że przy 1,0 atm i 0 ° C stężenie wilgoci potrzebne do tworzenia kropel wody wynosi 6000 ppm. Przy poziomach poniżej tego odsetka pary wodnej krople cieczy nie będą w stanie W związku z tym większość materiałów i procesów zgrzewania dobiera się tak, aby utrzymać wewnętrzne środowisko opakowania na poziomie lub poniżej 5000 ppm wilgoci przez cały okres użytkowania urządzenia. ” Jednak zanieczyszczenie może to zmienić.
Mógłbym napisać książkę na ten temat, ale wiele innych już to zrobiło, więc po prostu odwołam się do literatury, która potwierdzi, że moja odpowiedź jest prawidłowa .
Słowa kluczowe z linkami