Проектування гібридної інтегральної тонкоплівкової мікросхеми радіомікрофона, страница 12

         Отже, тепловий розрахунок показує, при температурі корпуса  = 60⁰С всі навісні компоненти можуть працювати до 125⁰C, плівкові резистори до 110⁰C і плівкові конденсатори та індуктивності до 85⁰C. Загалом мікросхема може працювати до 85⁰C, при умові, що ні один елемент не вийде з ладу.

8 Розрахунок надійності мікросхеми

 Надійність мікросхеми визначається часом напрацювання на відмову, який визначається за формулою:

 ^,                                                   (8.1)

де l_å – сумарна інтенсивність відмов компонентів та елементів мікросхеми.

Значення інтенсивності відмов гібридної ІМС, яка містить плату з повним набором плівкових елементів та компонентів та гнучким дротяним монтажем, з урахуванням режиму роботи та умов експлуатації визначається за виразом:

   

      (8.2)

де l_0т, l_0R, l_0С, l_0дп, l_0кп, l_0н, l_0пр, l_0зєд, l_0п – інтенсивність відмов транзисторів, плівкових резисторів, плівкових конденсаторів, друкованих провідників, контактних площадок, навісних компонентів, дротяних перемичок, з’єднань, підкладки;

N_Т, N_R, N_С, N_н, N_дп, N_кп, N_вк – кількість транзисторів, плівкових резисторів, плівкових конденсаторів, навісних елементів, друкованих провідників, контактних площадок, виводів корпусу;

 a – поплавковий коефіцієнт, що враховує вплив температури і електричного навантаження [9];

 к_і – коефіцієнт, що враховує вплив навколишнього середовища. Він визначається за наступною формулою [2]:

                                                (8.3)

де к₁=1.07 – коефіцієнт, що враховує дію механічних навантажень;

     к₂=2 – коефіцієнт, що враховує дію вологості (мікросхема повинна витримувати вологість 90÷98 %, температура 60÷125ºС);

     к₃=1,15 – коефіцієнт, що враховує наявність атмосферного тиску         (760 мм рт. ст. (101 325 Па)).

Тоді, за формулою (3):

.

Визначаємо коефіцієнти навантаження пасивних елементів. Для резисторів маємо:

                                                             (8.4)

Визначаємо коефіцієнт навантаження для кожного резистора:

Для конденсаторів користуємося наступною формулою:

                                                       (8.5)

 Для навісних конденсаторів:

                                                                                                                                 (8.6)

                                                             

Для транзистора коефіцієнт навантаження визначається наступними виразами:

                                                       (8.7)

                                                                                                 (8.8)

де І_і – струм колектора транзистора; І_ідоп – максимально допустимий струм колектора; U_к – напруга на ділянці емітер – колектор; U_допк – максимально – допустима напруга на ділянці колектор – емітер.

Рисунок 7.1 – Залежності поплавкових коефіцієнтів  від температури та коефіцієнта навантаження k_н для плівкових резисторів (а), плівкових конденсаторів (б) та транзисторів (в)

В залежності від умов експлуатації, з рисунка 8.1 визначаємо коефіцієнти, які враховують вплив температури та електричного навантаження. Для резисторів маємо вибираємо криву 1 де: α_R ≈ 0,025, при температурі 110⁰C; визначаємо коефіцієнти для конденсаторів: α_нС= 0,5; для транзисторів маємо: α_нVT=0,85.

Результати підрахунків заносимо до таблиці 8.1.

Таблиця 8.1 – Характеристики елементів

Тип елемента	Кількість, шт.			l0, год-1	a
Плівкові елементи
Резистори	4			1·10-9	0,025
Конденсатори	9			10·10-9	0,5
Індуктивності	1			1·10-8	-
Навісні компоненти
Транзистори	2			1·10-8	0,85
Керамічні конденсатори	2			1·10-8	-
Деталі плати
Друковані провідники	10			1·10-9	-
Контактні площадки	18			1·10-9	-
Підкладка	1			5·10-10	-
Дротяні перемички		1	1,1·10-9		-