电子设计可靠性工程1_电子可靠性设计基础.pdf

1 第1章 电子可靠性设计基础 主讲 庄奕琪主讲 庄奕琪 电子设计可靠性电子设计可靠性 工程工程 2 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 1 1 可靠性概念 1 2 可靠性定量表征 1 3 可靠性技术概要 1 4 可靠性设计 本章概要 2 3 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 引例甬温线动车追尾事故 经过 2011年7月23日20时30分 由北京开往福州的D301次动车组在浙江省温州市 境内 与杭州开往福州的D3115次列车发生列车追尾事故 造成40人死亡 172人受伤 直接经济损失19371 65万元 是中国铁路史上损失最为惨重的安 全事故 根据国务院调查组于2011年12月25日发布的 7 23 甬温线特别重大铁路交 通事故调查报告 此事故的发生既有管理方面的原因 也有技术方面的原 因 而技术方面的原因可以归结为应用可靠性设计出现了问题 甬温线动车追尾事故现场示意图 4 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 车站列控中心轨道电路列车超速防护系统 列车运行控制系统的构成 引例甬温线动车追尾事故 技术故障 事故当晚 现场雷电频繁 据统计 共发生雷电对地放电 俗称 地闪 多于 340次 其中放电电流幅值超过100kA的就有11次 雷击一是导致轨道电路若干部件损坏 包括4个发送盒 2个接收盒和1个衰耗 器 二是导致列控中心设备 型号为LKD2 T1 中采集驱动单元的电源保险 管烧断 250V 5A 上述故障导致轨道电路与列控中心信号传输的CAN总线阻抗下降 造成轨道 电路与列控中心的通信出现异常 发送器的状态在无码 检测码 绿黄码之 间随机变化 列控中心未能采集到列车的占道状态 导致出现故障后轨道上实际有车占用 时 仍然按故障前无车占用状态显示 使区间信号灯错误地显示绿灯 从而 最终导致追尾事故的发生 3 5 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 引例甬温线动车追尾事故 可靠性设计缺陷 防雷设计防雷设计 铁路设备极易受到雷击的影响 遍布全线的供电与信号电缆 高出地面的钢轨 无处不在的交流电源与变电设备 都将成为雷电侵入的便利途径 可采用防雷电保护接地 内部设备的严格屏蔽 浪涌保护元件等多种可靠性防护 手段来防止雷电袭击 本课程第4章和第5章 冗余设计冗余设计 列控中心采集电路的供电电源只有一路独立电源 一旦失效就会导致系统故障 对于要求高可靠的系统 应同时配备两路独立电源 只有当两路电源同时失效时 才会导致系统故障 列控中心采集电路虽然有两路输入 但采集的是同一个源点信号 应采用两路独 立采集输入回路 而且对两路采集到的信号进行比较 仅当两路信号相同时 才 视为正确信号 本课程第7章 潜在通路分析潜在通路分析 采集驱动单元虽然将故障信息传送给了列控中心主机 但传送给主机的状态信息 仍然为正常 列控中心主机虽然收到故障信息 但未采取任何防护措施 这些均 属于设备设计重大缺陷 设计时 应对设备可能出现的故障类型及其形成通道进行详细分析 并通过硬件 和软件的改进 尽可能避免故障的发生 如无法避免 必须能够提供故障信息的 发送通道 使设备的管理者及时知晓 及时采取有效措施 本课程第7章 6 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 1 1 可靠性概念什么是元器件 元器件元器件 电子与电气系统的基础产品 如半导体器件 集成电路 阻容元件 变压器 继电器 电缆等 亦称 电子元器件 零部件零部件 机械系统的基础产品 如螺栓 螺帽 轴承 销子 弹 簧 软管 齿轮 密封件等 亦称 机械零部件 装备装备 由各种元器件 零部件组装而成的具有独立功能的系统产 品 如一台电子设备 一颗卫星 一架飞机 一艘潜艇等 产品产品 指系统 设备 部件 元器件甚至软件等 4 7 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 1 1 可靠性概念元器件的分类 器件器件 有源 除了输入信号 外 还需外加 电源才可以正 常工作 可对 信号进行放大 元件元件 无源 只需输入信 号 无需外加 电源即可正常 工作 无法对 信号进行放大 8 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 可靠性可靠性 产品在规定时间内 规定条件下完成规定功能的能力 是产品质量 的重要方面 失效或故障失效或故障 在规定时间内 规定条件下产品失去了规定的功能 可修复产品 如电子整机 经更换元器件可以修复 为故障 不可修复产 品 如电子元器件 只能更换 无法修复 为失效 短时间内失去规定功能的为故障 如电磁干扰 永久失去规定功能的为 失效 如雷电引发烧毁 1 1 可靠性概念可靠性 5 9 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 规定功能规定功能 功能 产品所具备的完成指定任务的能力 定性 性能指标 产品完成指定任务时能达到的数量指标 定量 规定时间规定时间 平均工作 储存 寿命 不可修复产品在失效前经历的平均工作 储存 时间 亦 称平均无故障时间 MTTF Mean Time to failure 亦称平均故障前时间 平均故障间隔时间 MTBF Mean Time Between Failure 可修复产品在相邻两 次故障之间的平均时间 时间单位不只是日历时间 也可能是动作次数 如开关 重写次数 如存储 器 距离 如汽车的行车公里数 等 规定条件规定条件 使用条件 动力负载条件 电源 输出功率 载荷等 使用频率条件 工作频 率 速度 数据率等 过电应力条件 静电 浪涌 过电压 过电流 雷击等 环境条件 气候环境 温度 湿度 空间辐射 气压等 生物和化学环境 霉 菌 盐雾 臭氧 污染等 机械环境 振动 冲击 加速度等 电磁环境 电 场 磁场 电磁场等 1 1 可靠性概念可靠性 续 10 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 1 1 可靠性概念可维修性和可保障性 MLDTMTTRMTBF MTBF A 可用度 表征可用性 Availability 平均故障间隔时间 表征可靠 性Reliability 平均维修时间 表征可维修性 Serviceability 平均保障延误时间 表 征可保障性 可用性可用性是指可维修 可保障产品在某时刻具有或维持规定功能的能力 它 比可靠性表征的范围更广 可用性有时称为可信性 可维修性可维修性是指产品在固定的时间内 按规定的程序和方法进行维修时 恢 复到能完成规定功能的能力 可保障性可保障性是指产品在规定的时间内 按规定的程序和方法进行保障时 保 持完成规定功能的能力 6 11 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 1 1 可靠性概念安全性和健壮性 安全性 Safety 正确地安装 维护和使用设备 使之不会危害人 家畜和财产 健壮性 Robustness 系统从各种出错条件下恢复原有功能的能力 亦称鲁棒性或坚固性 12 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 1 2 可靠性定量表征可靠度与失效概率 可靠度可靠度R t 产品在t时间内不失效的概率R t P t 为产品的寿命 若N个产品工作到t时间有n t 个失效 N t 个未失效 则R t 的估计值 实际的可 靠性定量指标只能通过试验或现场观测得到其近似值 亦称观测值 R 0 1 产品在刚投入使用时不会失效 R 0 产品只要使用时间足够 长 最终一定会失效 失效概率失效概率F t 产品在t时间内失效的概率F t P t 为产品的寿命 显然 F t R t 1 F t 亦称不可靠度 若N个产品工作到t时间有n t 个失效 则 F 0 0 F 1 tnN N tN N tnN tR 如 1 tnN N tn tRtF 如 可靠性可用定量的指标来表征 我们无法准确预计产品在何时失效 只能得到 产品在何时失效的可能性高低 故可靠性的定量表征指标均为概率 7 13 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 1 2 可靠性定量表征失效密度与失效率 失效密度 亦称累积失效率或失效概率密度 失效密度 亦称累积失效率或失效概率密度 f t 产品在t时刻附近的单位时间段发生失效的概率 失效率 瞬时失效率 失效率 瞬时失效率 t 在t时刻尚未失效的产品在t时刻附近的单位时间段内发生失效的概率 t 的单位 1Fit 10 9 h 每十亿个小时的失效元件数 或者1Fpmh 10 6 h 每百 万个小时的失效元件数 t tn N tf dt tdF tf 1 t dxxftF 0 1 0 dxxfdxxftR t Q t tn tN tR tf t dt tdR tRtR tf tR tF t 1 1 14 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 1 2 可靠性定量表征失效率的重要性 t duutR 0 exp 失效密度和失效率均反映可靠性的瞬态特性 但前者考核的是整批产 品 包括失效的和未失效的 的失效概率 后者考核的是未失效产品 的失效概率 在反映失效概率变化速率上 失效率比失效密度更灵敏 已知失效率 可求出可靠性的其它指标 t duutF 0 exp1 t duuttf 0 exp 因此 失效率是表征产品可靠性的一个最重要的指标 8 15 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 1 2 可靠性定量表征寿命 计算公式 0 22 寿命方差dttft 368 0 1 5 0 0 特征寿命 中位寿命 可靠寿命 eR R RR tr tr tr 00 平均寿命dttRdtttf 16 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 1 2 可靠性定量表征寿命 估值公式 不可修复产品 是MTTF的估计值 当所有试验样品都观察到寿命终了的实际值时 是它们的算术平均 值 若有N个产品投入试验 都观察到寿命终了期 寿命为ti的有ni个 i 1 2 k 则 当不是所有试验样品都观察到寿命终了时 为累计试验时间T与失效数 r之比 k k i i i nnnN N n t L 21 1 式中 r T 可修复产品 是MTBF的估计值 是在产品使用寿命期内的某个观察期间累计工作时间T与故障次数r之 比 r T 对定时截尾试验 即试验进行到给定的时间终止试验 试样总数为n 个 到截尾时间t0时 有r个失效 失效时间分别为t1 t2 tr 则 r i i trntT 1 0 9 17 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 1 2 可靠性定量表征 浴盆 曲线 工艺缺陷固有质量材料极限工艺缺陷固有质量材料极限 筛选点 寿命预报点 早期失效期早期失效期 失效率较高且呈下降趋势 主要是由于设计错误 工艺缺陷 装配问题 管理不当等原因引 起的 但可以通过筛选老化的方法来剔除部分早期失效的产品 提高出厂产品的可靠性 偶然失效期偶然失效期 失效率较低且基本保持常数 是产品的最佳工作阶段 在此阶段的失效大多数是由于产品的 固有质量或者偶然因素引起的 耗损失效期耗损失效期 失效率再度呈现上升趋势 这是由于元器件材料磨损 疲劳 老化等原因造成的 只能采取 更换元器件等方法来解决 相对于一般电子设备或电子元器件 半导体器件在损耗期的上升更缓慢一些 18 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 1 2 可靠性定量表征失效分布 可靠性定量表征参数随时间的变化规律称为 失效分布 对于不同的产 品 不同的失效模式 不同的失效时间段 可能会有不同的失效分布 常见失效分布有二项分布 泊松分布 指数分布 威布尔分布 正态分 布和对数正态分布等 处于偶然失效期的绝大多数电子元器件 以及由许多元器件独立组成且 无过多冗余的电子系统 均符合指数分布 若电子产品的失效服从指数分布 则有 常数 0 01 1 0 tR tF t te dt tdF tf tetRtF tetR t t t 2 2 0 1 1 dte t 10 19 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 1 2 可靠性定量表征指数分布的特点 指数分布通常用于描述由于偶然冲击引起的失效 偶然冲击的含义 是在很短的时间间隔内几乎不会发生多于一次的冲击 而且发生各 次冲击的事件是彼此独立的 若失效满足指数分布 则失效率是常数 反之 若失效率是常数 则失效满足指数分布 平均寿命 包括MTTF和MTBF 与失效率互为倒数 平均寿命在数 值上等于特征寿命 指数分布的无记忆性 若工作到t时刻仍然正常的产品 就像产品有 时刻t开始工作一样 t以后的寿命仍为指数分布 也就是说 旧的产 品与新的一样 具有 永远年轻 的性质 20 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 1 3 可靠性技术概要全寿命周期的可靠性保证技术 可靠性设计可靠性设计 设计设计制造制造工作工作测试检验测试检验 工艺质量控制工艺质量控制 可靠性试验可靠性试验 失效分析失效分析 可靠性应用可靠性应用 抽 样 早期失效 耗损失效 加速失效 失效产品 在不同的阶段 必须采用不同的可靠性技术手段来保证电子产品的可靠性在不同的阶段 必须采用不同的可靠性技术手段来保证电子产品的可靠性 失效监测与 寿命预报 失效监测与 寿命预报 老化筛选老化筛选 全 样 第一代技术第一代技术 第二代技术第二代技术第三代技术第三代技术 失效失效 11 21 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 1 3 可靠性技术概要可靠性筛选技术 可靠性筛选是对元器件进行100 的非破坏性测试与应力试验 用以剔除早 期失效的元器件 可靠性筛选项目通常包括高温存储 功率老化 热冲击 振动与冲击 潮 热 密封检漏 抗潮湿和电气参数测试等 具体项目和方法见相关文献 可靠性筛选的效果可以由以下参数表征 筛选效率 设一批产品的总数为N 其中早期失效的产品为R 筛选后共 淘汰了n个产品 其中包括实际淘汰的早期失效产品r个 则筛选效率为 筛选剔除率 被淘汰的产品占产品总数的比率 1 01 RN rn R r 淘汰的比率不应该被淘汰的产品被品实际被淘汰的比率应淘汰的早期失效的产 N n P 22 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 筛选应力及其施加时 间与早期失效率之间 的关系 1 3 可靠性技术概要筛选条件的选择 筛选条件主要是筛选应力的大小以及应力施加的时间 应保证早期失效的器件 能够被发现并剔除 同时不会对无早期失效的器件带来损伤 筛选应力越大 则应力施加的时间应越短 如125 100小时的筛选与 100 240小时的筛选 效果是相同的 12 23 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 筛选一次筛选二次筛选 按元器件生产标准或订货合同要 求进行的筛选 通常在元器件生 产方完成 元器件验收合格后或者采购 后进行 通常在元器件使用 方完成 何时需要进行二次筛选 何时需要进行二次筛选 元器件供应单位所进行的筛选条件低于产品使用要求 元器件供应单位虽以合同或要求进行了筛选 但不能有效剔除某种失效模式时 对进口元器件原则上应按所选择的质量等级标准进行二次筛选 1 3 可靠性技术概要一次筛选与二次筛选 24 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 1 3 可靠性技术概要可靠性与成本的权衡 最佳点最佳点 研发生产成本研发生产成本 研发生产成本包括原材料采购 设计 工艺改进等方面的成本 运行维护成本 包括修理 备件和保障等方面的成本 二者之和为寿命周期成本 随着产品可靠性要求的提高 在前期开发中必然要投入更多的研发生产成本 但会降低后期的维护保障成本 因此性价比最好的是寿命周期成本的最低点 13 25 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 1 3 可靠性技术概要可靠性与效费比 内建可靠性理念认为 可靠性是被 设计 到产品中去的 而不是被 附加 进去 的 或是 筛选 出来的 在设计阶段来解决可靠性问题 要比在测试乃至生产阶段来解决 不仅可用的 技术手段多 而且投入经济成本少得多 产品开发进程产品开发进程 26 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 1 3 可靠性技术概要可靠性与研发成本 在产品研发中 越早考虑可靠性设计 投入的成本就会越低 国外某短程导弹项目在研制阶段的七个节点进行设计修改所付出的 平均花费 14 27 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 组织机构的建立与职责确定 体系建立与运行 保证大纲制订与实施 方针与政策 目标与规划 监督与控制 指导与服务 1 3 可靠性技术概要可靠性管理工作 标准与法规 资源配备与管理 培训教育与情报 信息收集与交换 故障审查与归零 用户服务与保障 28 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 概念概念 固有可靠性固有可靠性 器件制造完成时所具有的可靠性 取决于器件的设 计 制造工艺和原材料 应用可靠性应用可靠性 器件用于整机系统时实际表现出的可靠性 除与固 有可靠性有关之外 还与器件的工作与非工作条件有关 比较比较 应用可靠性应用可靠性 固有可靠性固有可靠性 整机设计时采取了降额 冗余 容错 等措施 三类元件装出一类整机 使用应力更宽松 应用可靠性应用可靠性 固有可靠性固有可靠性 整机装配时器件受到了不当应力或误 操作的作用 一类元件装出三类整机 使用应力更严酷 1 4 可靠性设计什么是应用可靠性 15 29 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 储存 海上 沿海 亚热带地区高湿度 盐雾 低气压气候应力 安装 运送 航天器 航空器 移动设 备 振动 冲击 加速度机械应力 大功率工作 间歇工资 高寒地区 焊 接 高温 低温 温度循环温度应力 工作 安装 测量静电 浪涌 过电压 电磁干扰电应力 应用场合应力形式应力类别 1 4 可靠性设计影响可靠性的使用应力 按应力类型分按应力类型分 30 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 1 4 可靠性设计引起电子设备故障的环境应力分布 温度 40 振动 27 湿度 19 其它 14 温度 40 振动 27 湿度 19 其它 14 野外地面电子设备 温度 32 振动 53 湿度 10 其它 5 温度 32 振动 53 湿度 10 其它 5 航空电子设备 温度 22 19 振动 11 38 其它 47 29 盐雾 1 94 砂尘 4 16 潮湿 10 00 低气压 1 94 机械冲击 1 11 温度 22 19 振动 11 38 其它 47 29 盐雾 1 94 砂尘 4 16 潮湿 10 00 低气压 1 94 机械冲击 1 11 机载电子设备 16 31 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 按应力强度 从小到大 及产生的后果分按应力强度 从小到大 及产生的后果分 A级 设备仍然能在规定的环境中实现正常功能 但性能有所下降 如电脑运 行速度变慢 B级 设备出现误动作或丧失局部功能 但设备总体上仍在正常运转 干扰消 失后 设备可以自动恢复正常状态 不再出现误动作或局部功能失常 如电 脑个别软件无法运行 C级 设备运行停止 需要外部干预 如操作者重新启动 才能重新开始运行 如电脑死机 重新开机可恢复正常 D级 故障现象同上 但已给设备引入不可恢复的潜在损伤 设备的寿命及抗 环境应力能力已下降 如电脑死机后重新开机可正常运行 但之后会频繁死 机 E级 设备即时永久丧失功能 必须进行维修 如电脑死机后再也无法开机 1 4 可靠性设计影响可靠性的使用应力 续 如应力类型为电应力 则产生上述后两种情况的通常叫做 电过应力 如浪涌 静电放电 雷击 核辐射等 通常由元器件的永久性失效所致 产生前三种 情况的通常叫做 干扰 如电磁干扰 噪声等 通常由元器件的暂时功能失常 所致 32 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 1 4 可靠性设计使用失效 统计数据统计数据 资料来源 航天部失效分析中心 在电子设备现场失效中 元器件失效约占50 其中元器件选用不 当的又占30 50 使用失效的类型使用失效的类型 即时失效 影响整机装配的合格率及成本 比较直观 潜在失效 影响整机寿命及环境适应能力 比较隐蔽 46 45 56 40 61 使用失效比例 19931992199119901989年份 17 33 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 1 4 可靠性设计元器件使用失效增多的原因 片内原因片内原因 芯片集成度 工艺尺寸 工艺层次 片 内电流密度 电场强度 热不匹配性 芯片工作电压 噪声容限 抵抗外界过 电压的余度 数字电路工作频率 模拟电路灵敏度 片 内防护电路设计制造难度 片外原因片外原因 系统高频高速化 电过应力与干扰的传播路 径多样化 复杂化 应用环境多样化 如航天 航空 车载 手 持移动设备等 保护手段低成本化 如采用无屏蔽作用的塑 料机箱取代金属机箱 用塑料封装取代高可 靠的金属 陶瓷封装等 集成电路内部物理结构示意图 集成电路的工作电压逐年下降 34 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 电子管晶体管 集成电路 1 4 可靠性设计尺寸缩小 抗应力强度 超大规模集成电路 0 1uJ 18 35 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0Copyright by Yiqi Zhuang 2013 V1 0 1 4 可靠性设计片内防护成本不断上升 实现ESD保护的成本 随着集成电路工艺尺 寸的缩小 集成电路 工作电压的降低和集 成电路速度的提升 要保证同样的片内静 电防护级别 所需的 成本将会按指数规律 上升 从成本和良率考虑 芯片制造厂已将片内 防护标准从2kV降低到 500V 而转为靠片外 保护来达到所需的高 防静电等级要求 36 Copyright by Yiqi Zhuang 2013