РАЗДЕЛ 2
РАЗРАБОТКА ПАРАИПУЛЬСНОГО МЕТОДА КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ АМ ПРИ МОДЕРНИЗАЦИИ РЭСВ
Эксплуатируемые радиоэлектронные средства вооружения и находящиеся на хранении содержат в среднем 40-60% аналоговых модулей. Аналоговые модули, как объекты контроля, имеют следующие особенности: высокую интеграцию логических элементов на кристалле, повышенную затаенность процессов деградации, многофункциональность, ограниченное количество контрольных точек, осложненный (а во многих случаях невозможный) доступ к внутренним контрольным точкам схемы и др. [36]. При решении задач контролю работоспособности АМ эти особенности снижают эффективность существующих методов технического диагностирования, а в некоторых случаях делают их совсем непригодными с точки зрения получения необходимых параметров диагностирования (вероятность принятия решения, время диагностирования и т.п.) [37, 38, 39].
На этапе эксплуатации и хранения РЭСВ задача введения контрольных точек и определения их количества с целью диагностики АМ решается достаточно сложно. Наличие большого количества контрольных точек приводит к значительным экономическим и временным потерям. Средства диагностирования обрабатывают большое количество диагностической информации. Поэтому задача контроля ТС аналоговых модулей практически реализуется тогда, когда он содержит минимальное количество контрольных точек или только одну контрольную точку, в которой измеряется один диагностический параметр, позволяющий сделать вывод о работоспособности объекта. Таким образом, задача минимизации количества контрольных точек и диагностических параметров, которые обеспечат определение ТС аналоговых модулей РЭСВ на месте их хранеия с необходимым качеством, является важной научно-технической задачей.
В данном разделе решаются задачи разработки нового параимпульсного метода контроля ТС аналоговых модулей, выбора ДП путем моделирования процессов в базовых аналоговых элементах, а также разработки на основе
результатов моделирования диагностической модели аналогового модуля.
Поэтому для решения поставленных задач в разделе проводится:
анализ обобщенной структуры АМ с целью выделения наиболее энергонасыщенных элементов;
осуществляется моделирование процессов в базовых аналоговых элементах;
формулируется сущность параимпульсного метода диагностирования аналоговых модулей;
анализируются ДП аналоговых модулей и выбирается ДП для параимпульсного метода диагностирования;
строятся диагностические модели базовой ИМС в установившемся режиме;
строится обобщенная диагностическая модель аналогового модуля;
разрабатывается методика для построения ДМ аналоговых модулей.
2.1. Обоснование возможности получения диагностической информации в КТ для КТС аналоговых ИМС
2.1.1. Физические процессы дефектообразования в аналоговых ИМС на этапе эксплуатации
В аналоговых модулях на этапе эксплуатации большинство отказов вызваны скрытыми дефектами ЭРК [40, 41, 42]. Проведенные исследования показали [40, 41], что основными причинами скрытых дефектов ЭРК являются недостатки промышленного производства или повреждения ЭРК в процессе их монтажа на печатную плату. Рассмотрим основные группы отказов аналоговых модулей.
К первой основной группе отказов аналоговых модулей относятся неисправные состояния, вызванные дефектами неполупроводниковых ЭРК. Их основные виды приведены в табл. 2.1.
При этом увеличение температуры ЭРК до 125°С может существенно изменить процентные соотношение основных видов дефектов [42].
Таблица. 2.1Характерные неисправности дискретных ЭРК на этапе эксплуатацииНаблюдаемые признаки отказа ЭРКПроцентное соотношение по виду отказов (ЭРК одного типа)Механизм, физическая сущность отказовОсновные виды отказов проволочных постоянных резисторовОбрывы60%Электрохимическая коррозия резистивной проволокиОбрывы, изменения параметров15%Образование интерметаллидов в пайке контактного узлаОбрывы, изменения параметров10%Старение резистивной проволоки.Обрывы, короткие замыкания, изменения параметров15%ПрочиеОсновные виды отказов непроволочных постоянных резисторовОбрывы45%Электрохимическая коррозия токопроводящих дорожекОбрывы, изменения параметров15%Образование интерметаллидов в пайке контактного узлаОбрывы, короткие замыкания20%Окисление резистивного слояКороткие замыкания, изменения параметров10%Электромиграция между соседними дорожками (появление проводящего слоя между проводящими дорожками резистора)Обрывы5%Усталостные разрушения защитного покрытия и токоведущих дорожекОбрывы, короткие замыкания5%ПрочиеОсновные виды отказов керамических конденсаторовОбрывы20 %Усталость контактов электрических соединенийКороткие замыкания70%Тепловой пробойИзменения параметров10%ПрочиеОсновные виды отказов электролитических конденсаторовОбрывы, короткие замыкания, уход параметров40%Кристаллизация на поверхности обкладокУвеличение тока утечки20%Сублимация диэлектрикаУвеличение тока утечки15%Электролиз обкладокОбрывы, короткие замыкания5%Усталость контактов электрических соединенийКороткие замыкания15%Тепловой пробойИзменения параметров5%ПрочиеНапример, образование токопроводящих дорожек у непроволочных резисторов увеличится на 40% по сравнению с обычными условиями эксплуатации. Согласно табличным данным, основными наблюдаемыми признаками отказа дискретных ЭРК являются обрывы, короткие замыкания и увеличение тока утечки.
Ко второй основной группе отказов АМ относятся неисправные состояния, вызванные дефектами дискретных и интегральных полупроводниковых ЭРК и дефекты аналоговых ИМС, основные виды которых приведены в табл. 2.2. Так при эксплуатации наиболее надежной электронной аппаратуры выявлены следующие процентные соотношения дефектов аналоговых ИМС: дефекты корпуса составляют - 26% от общего числа отказов ИМС, дефекты в окисле - 6,4%, объемные дефекты и дефекты металлизации - 13,2%, дефекты выводов - 10,3%, дефекты соединений