Способ разделения аналоговых интегральных схем по надежности

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам определения потенциально ненадежных аналоговых интегральных схем (ИС) в процессе производства, а также при изготовлении радиоэлектронной аппаратуры. Сущность: на ИС типа операционных усилителей, выполненных по технологии КМОП, включенных по схеме повторителя с заземленным неинвертирующим входом, измеряют среднеквадратичное напряжение шума по выводам «питание-общая точка» на частоте 1 кГц при полосе частот 200 Гц и времени усреднения 2 с при минимальном и максимальном значении напряжения питания по техническим условиям без пропускания импульса тока. Находят коэффициент где , - среднеквадратичное напряжение шума при максимальном и минимальном напряжении питания соответственно. По значению коэффициента К ИС разделяют по надежности. Техничский результат: повышение достоверности.

 

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам определения потенциально ненадежных аналоговых интегральных схем (ИС) в процессе производства, а также при изготовлении радиоэлектронной аппаратуры.

Известен способ [1], применимый для контроля ИС и включающий в себя циклическое воздействие высоких и низких температур, а также расчет информативного параметра (площади петли гистерезиса), получаемого на основе критических напряжений.

Недостатки данного способа: большая трудоемкость, применение более одного информативного параметра, сложность автоматизации процесса.

Наиболее близким аналогом является способ [2], состоящий в том, что проводят измерение интенсивности шума до и после пропускания импульса тока, в 1,5-5 раз превышающего по амплитуде предельно допустимое значение по техническим условиям (ТУ), после чего по отношению двух измерений судят о потенциальной надежности приборов.

Недостатком способа является подача импульса, в 1,5-5 раз превышающего по амплитуде допустимое по ТУ значение на прибор, что может вызвать необратимые процессы в структуре приборов, которые могут привести к недостаточной достоверности результатов и к катастрофическим отказам приборов в эксплуатации.

Изобретение направлено на повышение достоверности и расширение функциональных возможностей.

Это достигается тем, что в предлагаемом способе разделения аналоговых интегральных схем по надежности у схем дважды измеряют интенсивность шума при минимальном и максимальном значении напряжения питания по техническим условиям (ТУ).

Способ осуществляется следующим образом.

На представительной выборке аналоговых ИС одного типа проводили измерение среднеквадратичного напряжения шума по выводам "питание - общая точка" при минимальном и максимальном напряжении питания согласно техническим условиям без пропускания импульса тока. После чего находили коэффициент, характеризующий надежность аналоговых ИС:

где , - значение шума при максимальном и минимальном напряжении питания соответственно.

Более высокую надежность будут иметь те ИС, которые имеют минимальное значение этого коэффициента.

Измерение шума при напряжениях питания согласно ТУ без подачи импульса тока не вызывает необратимые процессы в структуре приборов и позволяет повысить степень достоверности.

Пример осуществления способа.

Методом случайной выборки было отобрано 12 интегральных схем типа ОРА735 (операционный усилитель, выполненный по технологии КМОП с диапазоном значений напряжения питания по ТУ от 2,7 до 12 В) в 8-выводном корпусе DIP. Среднеквадратичное напряжение шума измерялось методом прямого измерения [3] по выводам "питание-общая точка" на частоте 1 кГц. Ширина полосы измерения частот Δf=200 Гц, время усреднения τ=2 с. Схема включения ИС-повторитель (инвертирующий вход соединен с выходом) с заземленным неинвертирующим входом.

Результаты измерений 12 ИС при напряжениях питания, равных 2,7 и 12 В, т.е. минимальном и максимальном значениях по ТУ, представлены в таблице, где также даны величины относительного изменения К, вычисленного по выражению (1).

Таблица
№ ИС	, мкВ2, при напряжении питания, В	К
2,7	12
1	2,14	2,72	1,27
2	2,18	2,80	1,28
3	2,22	3,11	1,40
4	2,30	2,88	1,25
5	2,30	2,86	1,24
6	2,20	3,23	1,47
7	2,30	2,67	1,16
8	2,27	2,75	1,21
9	2,25	2,74	1,22
10	2,30	3,37	1,46
11	2,27	2,90	1,28
12	2,24	2,67	1,19

Если выбрать критерий, что для надежных схем К<1,4, то схемы 3, 6, 10 будут потенциально ненадежными.

Можно разделить партию по надежности на три группы: ИС, имеющие более повышенную надежность со значением К≤1,2 (схемы №7, 12); ИС с надежностью, соответствующей техническим условиям, имеющие значения 1,2<К<1,4 (схемы №1, 2, 4, 5, 8, 9, 11) и ИС потенциально ненадежные, имеющие значение К≥1,4 (схемы №3, 6, 10).

Экспериментальное подтверждение разделения партии ИС на надежные и потенциально ненадежные было получено в результате испытаний на безотказность (500 ч, повышенная температура, максимально допустимая нагрузка), когда ИС №3, 6, 10 имели параметрический отказ.

Источники информации

1. Пат. России №2018148, G01R 31/28, опубл. 1994.

2. Авторское свидетельство СССР №490047, G01R 31/28, 1976.

3. Ван дер Зил А. Шум - источники, описание, измерение: Пер. с англ. / Под ред. А.К.Нарышкина. М.: Советское радио, 1973. 178 с.

Способ разделения аналоговых интегральных схем (ИС) по надежности, в соответствии с которым дважды измеряют среднеквадратичное напряжение шума, отличающийся тем, что на представительной выборке ИС типа операционных усилителей, выполненных по технологии КМОП, включенных по схеме повторителя с заземленным неинвертирующим входом, измеряют среднеквадратичное напряжение шума по выводам «питание-общая точка» на частоте 1 кГц при полосе частот 200 Гц и времени усреднения 2 с при минимальном и максимальном значениях напряжения питания по техническим условиям без пропускания импульса тока, находят коэффициент

где , - среднеквадратичное напряжение шума при максимальном и минимальном напряжениях питания соответственно,

и по значению коэффициента К ИС разделяют по надежности.