Методи пiдвищення надiйностi електронних апаратiв (ЕА)

1. Загальнi методи пiдвищення надiйностi

конструктивний мiкроелектронiка апарат технологiчний

Надiйнiсть ЕА залежить вiд багатьох факторiв. Розглянемо цi фактори. Висока надiйнiсть апаратури на стадii проектування забезпечуiться:

- вибором схемних i конструктивних рiшень;

- замiною аналоговоi обробки сигналiв на цифрову;

- вибором елементiв i матерiалiв;

- замiною механiчних перемикачiв i пристроiв, якi управляються, електронними;

- вибором режимiв роботи рiзних елементiв i пристроiв;

- розробкою заходiв щодо зручностi технiчного обслуговування та експлуатацii;

- урахуванням можливостей оператора (споживача) та вимог ергономiки.

При виборi схем електричних принципових перевага надаiться схемам, якi мають мiнiмальну кiлькiсть елементiв, схемам з мiнiмальною кiлькiстю органiв регулювань, тривало працюючих у широкому iнтервалi дестабiлiзуючих факторiв. Але задовольнити всi цi умови неможливо, i конструктору доводиться шукати компромiсне рiшення.

Не слiд забувати, що головне в апаратурi, яка проектуiться тАУ використовувати елементи, надiйнiсть яких вiдповiдаi вимогам до надiйностi самоi апаратури.

Конструктивнi рiшення також впливають на надiйнiсть апаратури. Крупноблочна конструкцiя технологiчно складна i незручна при ремонтi. Конструктивнi рiшення мають забезпечити i необхiднi тепловi режими елементiв ЕА, безвiдмовнiсть в умовах пiдвищеноi вологостi, в умовах дii механiчних навантажень.

На пiдвищеннi надiйностi помiтно позначаiться вiрний вибiр режимiв роботи елементiв, вiрний вибiр конструкцiйних матерiалiв. Матерiали, якi використовуються, повиннi мати таку швидкiсть старiння, яка б забезпечила нормальну експлуатацiю протягом всього термiну служби.

Конструктивнi рiшення мають забезпечувати зручнiсть технiчного обслуговування i експлуатацii апаратури.

В апаратурi мають бути передбаченi контрольнi гнiзда, легкий доступ до всiх блокiв апаратури, зручнiсть контролю ii стану i настроювання, замiни блокiв, якi б забезпечували безпеку обслуговуючого персоналу тощо.

Ергономiка потребуi урахування i психофiзiологiчних можливостей операторiв, i створення для них оптимальних можливостей. Органи керування i контролю мають бути розташованi таким чином, щоб не вимагати великого фiзичного зусилля.

Отже, у процесi конструювання перед конструктором постаi задача пiдвищення надiйностi РЕА в цiлому без пiдвищення надiйностi комплектуючих елементiв.

Не менш важливим i забезпечення заданоi надiйностi в процесi виробництва та ремонту, яка досягаiться такими заходами:

- вибором вiдповiдноi технологii та чiтким ii дотриманням;

- впровадженням автоматизацii;

- вхiдним контролем матерiалiв та елементiв;

- попереднiм тренуванням елементiв i апаратури;

- вiрною методикою настроювання апаратури;

- поточними i вихiдними контролями.

Правильна технологiя та суворе ii дотримання з одночасною автоматизацiiю виробництва дозволяi звести до мiнiмуму вплив субтАЩiктивних факторiв на якiсть продукцii.

Вхiдний контроль не допускаi у виробництво недоброякiснi матерiали та елементи, якi мають вiдхилення вiд заданих вимог.

Попереднi тренування елементiв i всiii апаратури скорочуi етап приробiтку апаратури, дозволяi оцiнити вiрнiсть схемних рiшень. Елементи пiд час випробування ставлять у бiльш складнi умови.

Поточний контроль дозволяi виявити некондицiйнi елементи та вузли i не допускати iх на подальше складання, виявити вiдхилення вiд прийнятоi технологii.

Вихiдний контроль i закiнченою перевiркою РЕА пiсля складання та настроювання.

Правильна експлуатацiя також iстотно впливаi на надiйнiсть апаратури. Тут позначаються два фактори:

- вплив зовнiшнього середовища та умов експлуатацii;

- органiзацiя експлуатацii та квалiфiкацiя обслуговуючого персоналу.

Полiпшення органiзацii експлуатацii передбачаi планування профiлактичних робiт, забезпечення необхiдноi дiагностичноi та контрольно-вимiрювальноi апаратури, автоматизацiю контролю стану РЕА, правильне планування необхiдних запасних елементiв i вузлiв.

Пiдвищення квалiфiкацii обслуговуючого персоналу передбачаi поглиблене вивчення конкретноi апаратури, особливостей ii експлуатацii, знання дiагностичноi i контрольно-вимiрювальноi апаратури та технологii ремонту. Це допомагаi скоротити час знаходження та усунення несправностей, тобто пiдвищити коефiцiiнти готовностi та оперативноi готовностi апаратури до роботи.

2. Пiдвищення надiйностi за рахунок впровадження мiкроелектронiки

Важливим фактором пiдвищення надiйностi сучасноi електронноi апаратури i широке застосування в нiй мiкроелектронних елементiв, якi дозволяють значно розширити ii функцiональнi можливостi, зменшити масу, габарити, потужнiсть, що споживаiться, та вартiсть.

Надiйнiсть ЕА високоi iнтеграцii залежить вiд технiчного рiвня виробництва та вiд технологiчностi, закладеноi у конструкцiю при проектуваннi, оскiльки всi проблеми забезпечення найкращих показникiв якостi апаратури, що розробляiться, повтАЩязанi з досягнутим рiвнем виробництва. Важливу роль у забезпеченнi якостi ЕА високоi iнтеграцii вiдiграi квалiфiкацiя робочих кадрiв.

Всi критичнi технологiчнi процеси i контроль продукцii повиннi здiйснюватися працiвниками, якi мають необхiдний рiвень квалiфiкацii.

Традицiйний пiдхiд до пiдвищення якостi ЕА передбачаi суворий контроль на всiх етапах виробництва з метою вiдбракування дефектних елементiв. При цьому забезпечуiться висока якiсть i надiйнiсть, але вихiд годних елементiв незначний, а численнi операцii контролю пiдвищують вартiсть апаратури.

Основна вiдповiдальнiсть за якiсть при такому пiдходi покладаiться на службу контролю.

Бiльш прогресивним шляхом забезпечення якостi ЕА високоi iнтеграцii i орiiнтацiя на максимально бездефектне виготовлення апаратури, виявлення потенцiйних джерел вiдмов ще на стадii проектування.

Пiд час розробки топологii та структури ЕА необхiдне врахування технологiчностi конструкцii i можливостей технологiчного процесу, а також мiркувань, повтАЩязаних з надiйнiстю ЕА. Метою контролю в цьому випадку i вплив на технологiчний процес. Тому вiдпадаi необхiднiсть в широкiй програмi контролю та випробувань. Завдяки забезпеченню вже на етапi проектування максимального узгодження конструкцii апарата з можливостями технологiчного процесу тАУ надiйнiсть тАУ основний параметр якостi тАУ опиняiться "вбудованою" у конструкцiю.

При такiй системi забезпечення якостi ЕА та комплектуючих виробiв японськiй промисловостi за короткий час вдалося випередити краiни Захiдноi РДвропи та США.

У табл. 1 наведено порiвняння рiвнiв допустимого браку (ЗВРЖС) надвеликих iнтегральних схем, встановлених стандартами Японii та США i Захiдноi РДвропи.

Таблиця 1. тАУ Порiвняння рiвнiв допустимого браку

Краiни

Доля браку, %, на етапах

Вхiдний контроль

Складання ЕА

Експлуатацii

Японiя

США та Захiдна РДвропа

0,11

0,54

0,008

0,11