Россия
В работе приводятся численные значения перераспределения температуры для типичных структур микросхем и транзисторов. Определено, что для транзисторов возможна временная потеря работоспособности
САПР, микросхема, транзистор
Исследования, проведенные в рамках ряда НИР, позволили рассчитать зависимость температуры активных элементов кристалла от времени и определить ВПР – время, в течение которого температура элементов превышает предельно допустимую по ТУ. Кроме того, полученная информация об изменении температурного поля со временем позволяет рассчитать поля напряжений в структуре изделия, возникающие вследствие различного теплового расширения элементов конструкции.
С использованием справочных данных для конкретных структур изделий был проведен расчет для ряда серий ИМС и транзисторов. Результаты расчета для типовой структуры ИМС и транзистора представлены на рис. 1 и 2. Типовая структура ИМС состояла из слоев: керамики ВК91-1, эвтектики на основе золота, кристалла, воздушной прослойки и крышки с толщинами 0.2, 0.0005, 0.025, 0.004 и 0.01 см соответственно. Типовая структура транзистора состояла из керамики ВБ97-1, золотой фольги, кристалла, воздушной прослойки и крышки с толщинами 0.06, 0.002, 0.006, 0.05 и 0.04 см соответственно. Результаты расчета профиля перераспределения температуры для кристалла, прокладки (эвтектики или золота) и керамики представлены в начальный момент времени и по истечении времени 10-6 с, 10-5 с, 10-4 с и 10-1 с после действия импульса излучения для структуры транзистора и ИМС при одинаковых условиях облучения. Начало координат совпадает с внешней поверхностью кристалла. Исходная температура, при которой изделие находится в рабочем режиме, взята 500С. Начальный профиль распределения температуры в многослойной структуре непосредственно после воздействия излучения определяется с использованием данных и методики расчета, приведенных в [1-4]. Как видно из представленных на рис. 1 и 2 зависимостей, процессы перераспределения тепла в типовой структуре транзистора и ИМС значительно отличаются друг от друга. Этот факт объясняется тем, что в транзисторе толщина кристалла соизмерима с толщиной прокладки – золотой фольги и эвтектики, обладающей наибольшей теплоемкостью из всех структурных слоев, тогда как в структуре ИМС толщина прокладки значительно меньше толщины кристалла. Поэтому в транзисторе масса прокладки значительно превышает массу прокладки в ИМС, что приводит к значительно большей отдаче тепла и, в конечном счете, значительно увеличивает температуру кристалла в структуре транзистора по сравнению с температурой кристалла в структуре ИМС.
1. Зольников, В. К. Модель перераспределения температуры в структуре ИМС при воздействии излучения с большой степенью поглощения [Текст] / В. К. Зольников, Н. Н. Афонин, О. Н. Мануковский // Вопросы радиоэлектроники. Сер. ТПО. – 1991. – Вып. 1. – С. 51-55.
2. Зольников, В. К. Моделирование ионизационных процессов в цифровых ИМС при воздействии импульсного излучения [Текст] / В. К. Зольников, Н. Н. Афонин, О. Н. Мануковский, В. Е. Межов, В. В. Скворцов // Вопросы радиоэлектроники. Сер. ТПО. – 1991. – Вып. 1. – С. 73-78.
3. Зольников, В. К. Моделирование ионизационных процессов в ИМС ТТЛ и ТТЛШ при воздействии импульсных видов ИИ [Текст] / В. К. Зольников, Е. А. Кузьмин, О. Н. Мануковский, В. Е. Межов, М. М. Михайлов, В. В. Скворцов // Специальная электроника. Сер. 8. – 1991. – Вып. 1(37). – С. 23-29.
4. Зольников, В. К. Метод оценки стойкости интегральных схем к факторам И4, И5 [Текст] / В. К. Зольников, Е. А. Кузьмин, О. Н. Мануковский // Специальная электроника. Сер. 8. – 1991. – Вып. 1(37). – С. 13 - 18.
