добавлено,
Институт аэрокосмических систем транспортных средств (AVSI) провел исследование по этому вопросу.
«Точный количественный подход к физике отказов к надежности интегральных микросхем»
Их выводы основаны на анализе физики и первопричин, особенно с учетом того, что размеры элементов сократились на несколько порядков за последние 30 лет.
1) ElectroMigration (EM) (загрязнение полупроводника из-за медленной утечки металлических ионов)
2) Зависимый от времени пробой диэлектрика (TDDB) или медленное туннелирование пути проводника через оксидный изолятор от слабых полей (и гамма-излучения)
3) Инжекция горячих носителей (HCI) , когда концентрация дырок перепрыгивает диэлектрический барьер в ловушках заряда, используемых ячейками памяти для постоянного изменения состояния памяти, вызванного излучением, постепенно разрушающим запас до отказа.
4) Отрицательная нестабильность температуры смещения (NBTI) Напряжения NBTI, которые сдвигают пороговые напряжения транзистора PMOS, стали более заметными, когда геометрия транзистора достигает 90 нм и ниже и усугубляется статическими длительными ловушками заряда, достаточными для возникновения отказа.
Эти ЧЕТЫРЕ ПРИЧИНЫ, приведенные выше, являются наиболее распространенными в настоящее время для ИС дальнего космоса, а также потребительских ИС. В космосе больше факторов радиации и стресса окружающей среды. Закон Мура также ускорил эти новые способы отказа.
Исторически сложилось так, что наиболее распространенная общая причина, по которой старые технологии IC были ограничены в температурном диапазоне, связана с работой в условиях упаковки и воздействия окружающей среды.
По этой причине температурный шок, конденсация и быстрое испарение, а также аналоговые эффекты теплового дрейфа. Потребительские ИС ограничены 0 ~ 85 ° C в пластиковых корпусах. Это не идеальное уплотнение и проникновение влаги возможно. Но даже пассивированные космическим стеклом керамические ИС имеют температурные пределы. В дополнение к проблемам с влажностью, указанным ниже, прочтите последние подтвержденные проблемы выше.
Конец редактирования
Если со временем появляется достаточное количество молекул влаги, и он замерзает и растрескивается на подложке, он выходит из строя. Если он работает нормально в замороженном состоянии с замороженными молекулами влаги, а затем оттаивает, вызывает коррозию или протечку и выходит из строя. Это твоя ошибка. Некоторые пластиковые уплотнения немного лучше, а самонагревание предотвращает замерзание ниже определенной температуры, что также уменьшает миграцию влаги.
В конце концов, эффект попкорма заставляет влагу взорвать стружку, а марка черной эпоксидной смолы значительно улучшилась за последние 40 лет благодаря Sumitomo. Прозрачная эпоксидная смола не так хороша и используется в некоторых светодиодных корпусах или инфракрасных устройствах. Поэтому перед пайкой светодиоды должны оставаться сухими. Современные конструкции больших светодиодных двигателей без проводов с золотым вискером рассчитаны на определенную RH @ Temp на неопределенный срок, в то время как остальные представляют риск после нескольких дней открытого воздействия высокой RH. На самом деле это действительный риск и такой же вред, как и ранение ОУР, за исключением того, что оно срезает золотую проволочную связь.
Вот почему все детали космического или военного назначения, как правило, изготавливаются из керамики со стеклянным покрытием на проводах, а потребительские детали рассчитаны на 0 ° C.
Любые исключения, такие как промышленный и военный температурный диапазон, обусловлены более жесткими характеристиками, необходимыми для военных в более широком временном диапазоне, чем промышленный, но оба они работают в широком диапазоне, просто не гарантированные аналоговые характеристики.
CMOS работает быстрее холодного, чем горячего. TTL нагревается быстрее, чем холод, и температура перехода падает, чтобы рассеивать меньше тепла. Я протестировал 8-дюймовые жесткие диски HDD над сумкой с сухим льдом <-40 ° C через час только для военных, чтобы доказать, что это работает, но нет никаких гарантий с конденсацией, предотвращающей столкновение с головой ... (подшипники двигателя визжали в течение нескольких секунд ... но прохождение 0 ° C от замерзания идет вверх ... это риск влажности.
добавлены журнальные ссылки для доказательства.
Ограничивающим фактором надежности, который влияет на температуру ВСЕХ интегральных микросхем (особенно больших микросхем, таких как микроконтроллеры), является механическая упаковка, а не функция полупроводника. Есть сотни статей о надежности, чтобы объяснить это. Существуют также статьи, объясняющие, почему существуют отклонения от пределов низких температур. Некоторые из них недооценены с -40 ° C по уважительной причине, а те , которые продлены с 0 ° C, могут быть по плохим причинам. Хотя явно не указано, что прибыль является причиной, младшие инженеры неправильно применяют HALT, чтобы расширить квалифицированные диапазоны, подверженные риску, из-за неправильного понимания химической миграции и структурных напряжений, которые существуют. В то время как более разумные компании будут переоценивать причины, которые я приведу ниже.
1. Герметичные свойства не являются цифровыми явлениями.
Он является аналоговым и относится к количеству проникновения или утечки влаги, которые атомно впадают в механическую упаковку.
Как указано в ссылке выше
«внутреннее выделение газа может вызывать образование конденсата капель воды, что ухудшает производительность устройства и даже приводит к выходу устройства из строя». 2. «Полученные уплотнения изначально были герметичными, но имели тенденцию к катастрофической неудаче при длительном замачивании и циклическом изменении температуры в физиологическом растворе из-за разницы в CTE между стенкой стеклянной капсулы (5,5 × 10–6 / ◦C) и 90% Pt – 10% ИК-проход (8,7 × 10–6 / ◦C) ».
«Из номограммы на рис. 6 видно, что при 1,0 атм и 0 ° C концентрация влаги, необходимая для образования капель воды, составляет 6000 ч / млн. При уровнях ниже этого процентного содержания водяных паров капли жидкости не смогут Таким образом, большинство материалов и процессов уплотнения выбираются так, чтобы поддерживать внутреннюю упаковочную среду на уровне или ниже 5000 ppm влаги в течение всего срока службы устройства ". Однако загрязнение может изменить это.
Я мог бы написать книгу на эту тему, но тогда уже многие другие уже написали, поэтому я просто буду ссылаться на некоторую литературу, которая докажет, что мой ответ верен .
Ключевые слова со ссылками