1
Algorytmy
Algorytmy
zapewnienia
zapewnienia
jakości i
jakości i
niezawodności
niezawodności
mikrosystemów
mikrosystemów
opracował: Grzegorz
Majewski
1
Algorytmy
Algorytmy
zapewnienia
zapewnienia
jakości i
jakości i
niezawodności
niezawodności
mikrosystemów
mikrosystemów
opracował: Grzegorz
Majewski
2
Technologie stosowane w produkcji
Technologie stosowane w produkcji
mikrosystemów korzystają z wielu
mikrosystemów korzystają z wielu
technik
znanych
z
produkcji
technik
znanych
z
produkcji
przyrządów półprzewodnikowych. Z
przyrządów półprzewodnikowych. Z
tego powodu algorytmy stosowane do
tego powodu algorytmy stosowane do
zapewnienia ich niezawodności są
zapewnienia ich niezawodności są
podobne. Algorytmy te obejmują:
podobne. Algorytmy te obejmują:
pomiary międzyoperacyjne
pomiary międzyoperacyjne
wytwarzanie struktur próbnych i
wytwarzanie struktur próbnych i
testowych
testowych
pomiary ostrzowe
pomiary ostrzowe
pomiary końcowe
pomiary końcowe
3
Pomiary
Pomiary
międzyoperacyjne
międzyoperacyjne
Pomiędzy
ważniejszymi
etapami
Pomiędzy
ważniejszymi
etapami
technologicznymi
przeprowadza
się
technologicznymi
przeprowadza
się
pomiary dostarczające informacji o
pomiary dostarczające informacji o
wynikach
bieżących
procesów
wynikach
bieżących
procesów
technologicznych. Pozwala to np. ocenić
technologicznych. Pozwala to np. ocenić
głębokość
wnikania
domieszki
po
głębokość
wnikania
domieszki
po
procesie implantacji i na tej podstawie
procesie implantacji i na tej podstawie
poprawiać parametry danego procesu (a
poprawiać parametry danego procesu (a
co za tym idzie – gotowych struktur) w
co za tym idzie – gotowych struktur) w
przyszłości.
przyszłości.
4
Struktury próbne
Struktury próbne
W skład każdej struktury próbnej
W skład każdej struktury próbnej
wchodzą
elementy
składowe
wchodzą
elementy
składowe
umożliwiające ocenę poszczególnych
umożliwiające ocenę poszczególnych
procesów
technologicznych
oraz
procesów
technologicznych
oraz
zależności między tymi procesami.
zależności między tymi procesami.
Umożliwiają one określenie m.in..
Umożliwiają one określenie m.in..
napięcia
przebicia
złącza
p-n,
napięcia
przebicia
złącza
p-n,
upływności,
rezystywności
upływności,
rezystywności
powierzchniowej, itp.
powierzchniowej, itp.
5
Pomiary ostrzowe (1)
Pomiary ostrzowe (1)
Przeprowadza się je przed podziałem
Przeprowadza się je przed podziałem
płytki na poszczególne struktury.
płytki na poszczególne struktury.
Elementy wadliwe oznaczane są
Elementy wadliwe oznaczane są
kroplą barwnego tuszu. Po operacji
kroplą barwnego tuszu. Po operacji
podziału są usuwane w trakcie
podziału są usuwane w trakcie
selekcji optycznej. Usuwane są także
selekcji optycznej. Usuwane są także
struktury o wadliwej geometrii (np.
struktury o wadliwej geometrii (np.
pęknięte przy podziale).
pęknięte przy podziale).
6
Pomiary ostrzowe (2)
Pomiary ostrzowe (2)
7
Pomiary końcowe (1)
Pomiary końcowe (1)
Po montażu i hermetyzacji w ramach pomiarów końcowych
Po montażu i hermetyzacji w ramach pomiarów końcowych
przeprowadza się testy mechaniczno-klimatyczne. Stosuje
przeprowadza się testy mechaniczno-klimatyczne. Stosuje
się następujące wymuszenia:
się następujące wymuszenia:
wysoka temperatura
wysoka temperatura
niska temperatura
niska temperatura
duża wilgotność względna
duża wilgotność względna
niskie ciśnienie
niskie ciśnienie
cykle temperaturowe
cykle temperaturowe
mgła solna
mgła solna
wibracje
wibracje
udary
udary
przyspieszenie stałe
przyspieszenie stałe
pleśnie i grzyby
pleśnie i grzyby
8
Pomiary końcowe (2)
Pomiary końcowe (2)
Rodzaje
prób
zależą
od
Rodzaje
prób
zależą
od
przeznaczenia
elementów
i
przeznaczenia
elementów
i
wymaganego poziomu jakości:
wymaganego poziomu jakości:
A.
A.
elementy standardowe
elementy standardowe
B.
B.
elementy profesjonalne
elementy profesjonalne
C.
C.
elementy
o
podwyższonej
elementy
o
podwyższonej
niezawodności
niezawodności
D.
D.
elementy do zastosowań specjalnych
elementy do zastosowań specjalnych
9
Pomiary końcowe (3)
Pomiary końcowe (3)
Pomiary w grupie A obejmują
Pomiary w grupie A obejmują
sprawdzenie:
sprawdzenie:
wymiarów
wymiarów
oznakowań
oznakowań
podstawowych
parametrów
podstawowych
parametrów
elektrycznych
elektrycznych
10
Pomiary końcowe (4)
Pomiary końcowe (4)
Pomiary w grupie B dodatkowo
Pomiary w grupie B dodatkowo
obejmują:
obejmują:
testy mechaniczno-klimatyczne
testy mechaniczno-klimatyczne
(wytrzymałość
mechaniczna
wyprowadzeń,
(wytrzymałość
mechaniczna
wyprowadzeń,
szczelność, lutowność, udary wielokrotne, spadki
szczelność, lutowność, udary wielokrotne, spadki
temperatury, itp.)
temperatury, itp.)
sprawdzenie odporności na narażenia
sprawdzenie odporności na narażenia
elektryczne
elektryczne
(polaryzacja wsteczna, obciążenie większą mocą,
(polaryzacja wsteczna, obciążenie większą mocą,
itp.)
itp.)
11
Pomiary końcowe (5)
Pomiary końcowe (5)
Pomiary w grupie C to dodatkowe
Pomiary w grupie C to dodatkowe
testy selekcyjne:
testy selekcyjne:
cykle temperaturowe
cykle temperaturowe
krótkotrwałe udary i wibracje
krótkotrwałe udary i wibracje
kontrola szczelności
kontrola szczelności
praca w warunkach granicznych
praca w warunkach granicznych
wygrzewanie
wygrzewanie
12
Pomiary końcowe (6)
Pomiary końcowe (6)
Pomiary w grupie D pozwalają
Pomiary w grupie D pozwalają
określić niezawodność przy pracy w
określić niezawodność przy pracy w
warunkach specjalnych. Ich rodzaj
warunkach specjalnych. Ich rodzaj
zależy od narażeń środowiskowych
zależy od narażeń środowiskowych
jakim będzie poddany mikrosystem.
jakim będzie poddany mikrosystem.
Testy te mogą badać np. odporność
Testy te mogą badać np. odporność
na pleśń, mgłę solną, itp.
na pleśń, mgłę solną, itp.
13
Pomiary końcowe (7)
Pomiary końcowe (7)
W pomiarach końcowych stosuje się
W pomiarach końcowych stosuje się
także:
także:
mikroskopię w podczerwieni
mikroskopię w podczerwieni
(lokalizacja
(lokalizacja
naprężeń)
naprężeń)
radiometrię w podczerwieni
radiometrię w podczerwieni
(otrzymana
mapa
rozkładu
temperatury
na
(otrzymana
mapa
rozkładu
temperatury
na
powierzchni płytki pozwala ocenić jakość połączeń,
powierzchni płytki pozwala ocenić jakość połączeń,
kontaktów, zlokalizować rysy i pęknięcia)
kontaktów, zlokalizować rysy i pęknięcia)
mikroskopię elektronową
mikroskopię elektronową
metody rentgenograficzne
metody rentgenograficzne
14
Badania statystyczne (1)
Badania statystyczne (1)
Dla
losowej
próbki
obiektów
Dla
losowej
próbki
obiektów
przeprowadza
się
badania
przeprowadza
się
badania
statystyczne.
Na
ich
podstawie
statystyczne.
Na
ich
podstawie
wnioskować
można
o
słuszności
wnioskować
można
o
słuszności
określonych hipotez statystycznych
określonych hipotez statystycznych
(np. prawdopodobieństwa wystąpienia
(np. prawdopodobieństwa wystąpienia
zdarzenia losowego) oraz estymacji
zdarzenia losowego) oraz estymacji
nieznanych
wartości
chwilowych
nieznanych
wartości
chwilowych
rozkładu funkcji niezawodności.
rozkładu funkcji niezawodności.
15
Badania statystyczne (2)
Badania statystyczne (2)
Wyróżnia się dwie grupy badań statystycznych:
Wyróżnia się dwie grupy badań statystycznych:
A.
A.
metody nieparametryczne – o charakterystyce
metody nieparametryczne – o charakterystyce
probabilistycznej zdarzenia losowego wnioskuje
probabilistycznej zdarzenia losowego wnioskuje
się bezpośrednio
się bezpośrednio
B.
B.
metody
parametryczne
–
charakterystyki
metody
parametryczne
–
charakterystyki
probabilistyczne wyznacza się pośrednio przez
probabilistyczne wyznacza się pośrednio przez
wyznaczenie z doświadczalnych charakterystyk
wyznaczenie z doświadczalnych charakterystyk
probabilistycznych określonych parametrów
probabilistycznych określonych parametrów
Metody z grupy B są mniej efektywne (można
Metody z grupy B są mniej efektywne (można
pominąć jakiś parametr), ale potrzebują próbki o
pominąć jakiś parametr), ale potrzebują próbki o
mniejszej liczności. Stosuje się je gdy nie jest
mniejszej liczności. Stosuje się je gdy nie jest
znany model matematyczny danego zdarzenia.
znany model matematyczny danego zdarzenia.
16
Badania statystyczne (3)
Badania statystyczne (3)
Metody z grupy A stosują określone plany badań. Oznacza się
Metody z grupy A stosują określone plany badań. Oznacza się
je symbolicznie (x, y, z), gdzie:
je symbolicznie (x, y, z), gdzie:
x – n, liczność próbki
x – n, liczność próbki
y – B (bez wymiany uszkodzonego elementu)/
y – B (bez wymiany uszkodzonego elementu)/
W (z wymianą)
W (z wymianą)
z - r (do chwili uszkodzenia r-tego urządzenia) /
z - r (do chwili uszkodzenia r-tego urządzenia) /
t (do
t (do
czasu t)
czasu t)
Stosuje się odpowiednie wzory na dobór liczności próbki i
Stosuje się odpowiednie wzory na dobór liczności próbki i
tablice statystyczne do wyznaczenia określonych parametrów.
tablice statystyczne do wyznaczenia określonych parametrów.
Metody z grupy B polegają na wyznaczeniu np. wartości
Metody z grupy B polegają na wyznaczeniu np. wartości
chwilowej funkcji niezawodności i jej przedziału ufności. Z
chwilowej funkcji niezawodności i jej przedziału ufności. Z
tych charakterystyk określa się parametry rozkładu.
tych charakterystyk określa się parametry rozkładu.
W ramach badań statystycznych prowadzi zbiera się
W ramach badań statystycznych prowadzi zbiera się
informacje o uszkodzeniach w okresie eksploatacji obiektu.
informacje o uszkodzeniach w okresie eksploatacji obiektu.