Надежность автомобильных электронных компонентов…
1
УДК 621.382
Надежность автомобильных электронных компонентов
в условиях воздействия знакопеременных нагрузок
© С.А. Адарчин
1
, В.Г. Косушкин
1
, Е.Н. Адарчина
2
1
Калужский филиал МГТУ им. Н.Э. Баумана, Калуга, 248000, Россия
2
ОАО «КНИИТМУ», Калуга, 248000, Россия
Обобщенный закон Гука для кремниевого монокристаллического чувствительного
элемента датчиков давления автомобильной электроники показал, что при
напряжениях, возникающих в чувствительных элементах датчиков в условиях ре-
альной эксплуатации двигателей автомобилей, могут образовываться дефекты
кристаллической решетки, приводящие к гистерезису свойств приборов. Установ-
лено, что экспериментальные данные по частотному распределению величины ги-
стерезиса электрофизических параметров датчиков могут быть описаны зако-
ном нормального распределения случайных величин. Предложена математическая
модель возникновения и изменения гистерезиса в упругих элементах датчиков мик-
роэлектромеханических структур, используемых в автомобильной электронике.
Модель построена с использованием метода полиномиальной регрессии экспери-
ментальных данных и позволяет определять надежность промышленно выпуска-
емых датчиков. Показано, что для снижения величины температурного гистере-
зиса выходного сигнала интегральных датчиков давления необходимо устранить
причины возникновения упругих механических напряжений в их структурах. Оп-
тимизация технологического процесса изготовления датчиков (изменение техно-
логии формирования отверстий в стекле, на которое крепилась мембрана) позво-
лила снизить величину гистерезиса выходного сигнала датчиков до 0,01 мВ вместо
0,07 мВ по базовой технологии.
Ключевые слова:
датчики давления, автомобильная электроника, дефекты и гисте-
резис параметров, микроэлектромеханическая структура, интегральная микросхема,
надежность, дислокации.
Введение.
В конъюнктуре рынка автомобильной электроники
датчики физических величин представляют важнейший сегмент, еже-
годные объемы которого оцениваются в миллиарды долларов и ха-
рактеризуются устойчивым ростом [1, 2].
Одним из основных требований к любому типу автомобильных
датчиков является их высокая надежность, которая определяется зна-
чениями вероятности безотказной работы до 0,99 и длительностью
ресурса до 50…100 тыс. ч.
Из нашего практического опыта и теоретических расчетов [3] из-
вестно, что надежность автомобильных датчиков в значительной ме-
ре определяется их защищенностью от возникновения механических
напряжений в их структурах. Показано, что около 50 % отказов в
электронных компонентах этой группы изделий вызвано механиче-
скими воздействиями, возникающими в процессе производства, ис-
