Изделия микроэлектроники — микропроцессоры, микроконтроллеры, электронные модули, микросборки — сегодня становятся все более миниатюрными. Это достигается благодаря уменьшению размеров активных элементов (транзисторов) и, как следствие, их более плотной «упаковки». При этом обостряется проблема перегрева: с увеличением плотности монтажа возрастает количество тепла, которое необходимо отвести от активных элементов для обеспечения их нормальной работы. Однако это не всегда удается сделать продуктивно. Дефекты монтажа активных элементов в изделии усугубляют этот эффект, и надежность микроэлектронных изделий резко снижается.
Устройство измерения тепловых характеристик активных элементов ЭМ и МС. Источник: Вячеслав Сергеев
Ученые Института радиотехники и электроники имени В. А. Котельникова РАН предлагают решить эту проблему, разработав совместно с НПК «Технологический центр» трехмерную теплоэлектрическую модель электронных модулей и микросборок. Это откроет новые возможности для недорогого, неразрушающего и быстрого контроля качества сборки электронных модулей и микросборок на основе результатов измерения их температурных полей, а также переходных тепловых характеристик активных элементов. Такой мониторинг особенно важен для готовых и размещенных в закрытом корпусе изделий.
.jpg)
Результат моделирования температурного поля половины МС в среде Comsol. Источник: Вячеслав Сергеев
В рамках проекта ученые и инженеры разрабатывают и апробируют методы и устройства определения температурных полей электронных модулей и микросборок по сигналам дополнительных температурных датчиков, заложенных в изделие на этапе проектирования, а также путем измерения температурочувствительных электрических параметров активных элементов с последующим анализом расхождений измеренных значений температуры с референсной тепловой моделью изделия. Такой анализ даст возможность выявить не только перегрев дефектных активных элементов, но и макродефекты монтажа кристаллов, механических и электрических соединений.
Руководитель проекта Вячеслав Сергеев. Источник: Вячеслав Сергеев
В результате проекта будут созданы и протестированы способы, алгоритмы и методики контроля качества сборки электронных модулей и микросборок по температурным полям и переходным тепловым характеристикам. На их основе исследователи напишут компьютерные программы, что позволит сократить количество дефектов в изделиях микроэлектроники, которые выпускают предприятия электронной и радиоэлектронной промышленности, и сделать аппаратуру более надежной.
Руководитель проекта — Вячеслав Сергеев, доктор технических наук, Институт радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН
Заказчик — НПК «Технологический центр»
Прикладной проект «Исследование и разработка аппаратно-программного комплекса для контроля качества сборки электронных модулей и микросборок (ЭМ И МС) по температурным полям и переходным тепловым характеристикам» (№ 23-91-06504) поддержан грантом Российского научного фонда.
Карточка фундаментального проекта: https://rscf.ru/project/22-29-01134/
