第四章_元器件可靠性試驗(yàn)與評(píng)價(jià)技術(shù)-2012

1、元器件可靠性技術(shù)第4章元器件可靠性試驗(yàn)與評(píng)價(jià)技術(shù)張素娟：為民樓438;mail:課程內(nèi)容v 4.1元器件可靠性試驗(yàn)技術(shù)v 4.2元器件可靠性基礎(chǔ)試驗(yàn)v 4.3元器件可靠性壽命試驗(yàn)v 4.4元器件加速壽命試驗(yàn)技術(shù)v 4.5元器件可靠性試驗(yàn)的設(shè)計(jì)v 4.6現(xiàn)代元器件可靠性評(píng)價(jià)技術(shù)v 4.7計(jì)算機(jī)輔助集成電路可靠性評(píng)價(jià)技術(shù)可靠性工程研究所元器件工程部4.1元器件可靠性試驗(yàn)技術(shù)v元器件可靠性試驗(yàn)是指對(duì)受試樣品施加一定的應(yīng)力，在這些應(yīng)力(指電的、機(jī)械的、環(huán)境的)作用下，使受試樣品反映出性能的變化，從而來判斷元器件是否失效的試驗(yàn)。v元

2、器件可靠性試驗(yàn)不僅是判定其性能參數(shù)是否符合元器件的技術(shù)指標(biāo)，即判定合格或不合格，而且還要用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行定量分析，最終目的得出元器件可靠性指標(biāo)。v可靠性試驗(yàn)貫穿于元器件產(chǎn)品的研制開發(fā)、設(shè)計(jì)定型、批量生產(chǎn)和使用的各個(gè)階段?？煽啃怨こ萄芯克骷こ滩?.1元器件可靠性試驗(yàn)技術(shù)v 可靠性試驗(yàn)的分類按工作方式、試驗(yàn)性質(zhì)、目的等多種分類正常壽命試驗(yàn)加速壽命試驗(yàn)強(qiáng)制老煉試驗(yàn)遞增老煉試驗(yàn)貯存壽命試驗(yàn)壽命試驗(yàn)現(xiàn)場試驗(yàn)破壞性試驗(yàn)元器件可靠性試驗(yàn)極限試驗(yàn)?zāi)M試驗(yàn)正常使用試驗(yàn)工作試驗(yàn)環(huán)境試驗(yàn)非破壞性試驗(yàn)篩選試驗(yàn)貯存試驗(yàn)可靠性工程研究所元器件工程部4.1元器件可靠性試驗(yàn)技術(shù)v 按試驗(yàn)?zāi)康姆诸?可靠性鑒定試驗(yàn)：確定

3、元器件產(chǎn)品的可靠性特征量是否達(dá)到所要求的水平；壽命試驗(yàn)：評(píng)價(jià)分析元器件的壽命特征量；耐久性試驗(yàn)：考察元器件性能與所施加的應(yīng)力條件的影響關(guān)系； 篩選試驗(yàn)：選擇具有一定特征或剔除早期失效的元器件而進(jìn)行的試驗(yàn)；可靠性增長試驗(yàn)：通過對(duì)元器件可靠性試驗(yàn)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行深入分析，采取有效糾正措施，系統(tǒng)地并永久消除失效機(jī)理，使元器件可靠性獲得提高，從而滿足或超過預(yù)定的可靠性要求的試驗(yàn)?？煽啃怨こ萄芯克骷こ滩?.1元器件可靠性試驗(yàn)技術(shù)元器件可靠性試驗(yàn)方法的國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)（1）中國國家標(biāo)準(zhǔn)GBGB/TGB/T GB/T15297-1994：4937-1995：微電路模塊機(jī)械和氣候試驗(yàn)方法半導(dǎo)體器件機(jī)械和氣候試

4、驗(yàn)方法2423.44-1997：電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)（2）中國國家標(biāo)準(zhǔn)GJBGJBGJB GJB128A-97：半導(dǎo)體分立器件試驗(yàn)方法360A-96：電子及電氣元件試驗(yàn)方法548B-2005：微電子器件試驗(yàn)方法和程序GJB1217-91：電連接器試驗(yàn)方法可靠性工程研究所元器件工程部4.1元器件可靠性試驗(yàn)技術(shù)（3）日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JISCJISC JISC JISC JISC JISCJISC7022：半導(dǎo)體集成電路的環(huán)境和疲勞試驗(yàn)方法7030：晶體管試驗(yàn)方法7031：小信號(hào)半導(dǎo)體二極管試驗(yàn)方法7033：整流二極管試驗(yàn)方法7021：半導(dǎo)體分立器件的環(huán)境和疲勞試驗(yàn)方法5020：電子設(shè)備用元件的耐候性及

5、機(jī)械強(qiáng)度試驗(yàn)方法通則5003：電子設(shè)備用元件的失效率試驗(yàn)方法通則（4） 日本電子機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)SD-121：半導(dǎo)體分立器件的環(huán)境及疲勞性試驗(yàn)方法IC-121：集成電路的環(huán)境及疲勞性試驗(yàn)方法（5） 國際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)IECIEC 60749：半導(dǎo)體器件機(jī)械和氣候環(huán)境試驗(yàn)方法（6） 英國標(biāo)準(zhǔn)BSBS 9300：半導(dǎo)體器件試驗(yàn)方法BS 9400：集成電路試驗(yàn)方法可靠性工程研究所元器件工程部4.1元器件可靠性試驗(yàn)技術(shù)（7）美國標(biāo)準(zhǔn)MILMIL-STD-202E：電子、電氣元件試驗(yàn)方法MIL-STD-750D：半導(dǎo)體器件試驗(yàn)方法MIL-STD-883G：微電子器件試驗(yàn)方法和程序（8）美國電子器件工程聯(lián)

6、合會(huì)標(biāo)準(zhǔn)JEDECJESD22-A101-B：穩(wěn)態(tài)溫度濕度偏壓壽命試驗(yàn)方法JESD22-A103C：高溫貯存試驗(yàn)方法JESD22-A110-B：高加速溫度濕度應(yīng)力試驗(yàn)方法JESD74：早期失效計(jì)算方法JESD-020C：非密封表貼器件潮濕敏感度等級(jí)評(píng)價(jià)方法可靠性工程研究所元器件工程部4.2元器件可靠性基礎(chǔ)試驗(yàn)v 組成可靠性試驗(yàn)的最基本的試驗(yàn)可靠性基礎(chǔ)試驗(yàn)一般通用的可靠性基礎(chǔ)試驗(yàn)可分為電+熱應(yīng)力試驗(yàn)、機(jī)械環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)、氣候環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)、與引線有關(guān)的試驗(yàn)、與封裝有關(guān)的試驗(yàn)、特殊分析、輻射試驗(yàn)等，可靠性基礎(chǔ)試驗(yàn)類型、方法、目的及可能暴露的缺陷詳細(xì)分類見表4-2。可靠性工程研究所元器件工程部可靠性工程

7、研究所元器件工程部機(jī)械環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)離心加速度試驗(yàn)封裝有關(guān)試驗(yàn)細(xì)檢漏試驗(yàn)掃頻振動(dòng)試驗(yàn)粗檢漏試驗(yàn)隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)粒子碰撞噪聲檢測試驗(yàn)振動(dòng)噪聲試驗(yàn)內(nèi)部水汽含量分析振動(dòng)疲勞試驗(yàn)鍵合強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)械沖擊試驗(yàn)剪切強(qiáng)度試驗(yàn)電應(yīng)力試驗(yàn)+熱應(yīng)力壽命、老煉試驗(yàn)引線相關(guān)試驗(yàn)外引線可焊性試驗(yàn)電性能測試試驗(yàn)引線涂覆層附著力試驗(yàn)氣候環(huán)境試驗(yàn)高、低溫試驗(yàn)引線抗拉、彎、折、扭、疲勞試驗(yàn)高溫存儲(chǔ)標(biāo)志相關(guān)耐溶劑試驗(yàn)溫度循環(huán)試驗(yàn)輻射應(yīng)力試驗(yàn)中子輻射試驗(yàn)熱沖擊試驗(yàn)電離輻射總劑量試驗(yàn)熱性能試驗(yàn)劑量率感應(yīng)鎖定試驗(yàn)恒定濕熱試驗(yàn)數(shù)字微電路的劑量率翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)交變濕熱試驗(yàn)線性微電路劑量率響應(yīng)和翻轉(zhuǎn)閾值鹽霧試驗(yàn)封裝引起的錯(cuò)誤試驗(yàn)(粒子)低氣壓試驗(yàn)4.2元器

8、件可靠性基礎(chǔ)試驗(yàn)可靠性工程研究所元器件工程部應(yīng)力類型可靠性基礎(chǔ)試驗(yàn)方法試驗(yàn)?zāi)康目赡鼙┞兜娜毕輵?yīng)用電應(yīng)力+ 熱應(yīng)力高溫靜態(tài)老煉剔除有隱患的元器件或剔除有制造缺陷的元器件（剔除早期失效的元器件）擴(kuò)散缺陷鍵合缺陷電遷移金屬化缺陷參數(shù)漂移篩選試驗(yàn)可靠性評(píng)價(jià)壽命試驗(yàn)高溫動(dòng)態(tài)老煉高溫交流工作高溫反偏低溫工作熱載流子效應(yīng)可靠性評(píng)價(jià)4.2元器件可靠性基礎(chǔ)試驗(yàn)可靠性工程研究所元器件工程部應(yīng)力類型可靠性基礎(chǔ)試驗(yàn)方法試驗(yàn)?zāi)康目赡鼙┞兜娜毕輵?yīng)用氣候環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)高溫貯存考核元器件在高溫條件下工作或貯存的適應(yīng)能力電穩(wěn)定性、金屬化缺陷、腐蝕、引線鍵合鑒定檢驗(yàn)篩選試驗(yàn)、可靠性評(píng)價(jià)溫度循環(huán)考核元器件在短期內(nèi)反復(fù)承受溫度變化的能

9、力及不同結(jié)構(gòu)材料之間的熱匹配性能。封裝的密封性、引線鍵合管芯焊接、硅(裂紋)、PN 結(jié)熱缺陷熱沖擊考核元器件在突然遭到溫度劇烈變化時(shí)之抵抗能力及適應(yīng)能力的試驗(yàn)鑒定檢驗(yàn)可靠性評(píng)價(jià)交變濕熱試驗(yàn)確定元器件在高溫、高濕度或伴有溫度濕度變化條件下工作或貯存的適應(yīng)能力外引線腐蝕、外殼腐蝕、離子遷移、封裝材料（絕緣、膨脹、機(jī)械性能）鑒定檢驗(yàn)可靠性評(píng)價(jià)鹽霧考核元器件在鹽霧環(huán)境下的抗腐蝕能力外殼腐蝕、外引線腐蝕、金屬化腐蝕、電參數(shù)漂移低氣壓試驗(yàn)考核元器件對(duì)低氣壓工作環(huán)境的適應(yīng)能力絕緣（電離、放電、介質(zhì)損耗）PN結(jié)溫度可靠性評(píng)價(jià)4.2元器件可靠性基礎(chǔ)試驗(yàn)應(yīng)力類型可靠性基礎(chǔ)試驗(yàn)方法試驗(yàn)?zāi)康目赡鼙┞兜娜毕輵?yīng)用機(jī)械環(huán)境

10、應(yīng)力試驗(yàn)恒定加速度封裝結(jié)構(gòu)缺陷芯 片 粘 片 引 線 鍵 合 芯 片 裂 紋 機(jī)械強(qiáng)度鑒 定 檢 驗(yàn) 篩 選 試 驗(yàn) 可靠性評(píng)價(jià)確定元器件在離心加速度作用下的適應(yīng)能力或評(píng)定其結(jié)構(gòu)的牢靠性。檢驗(yàn)并篩選掉粘片欠佳、內(nèi)引線與鍵合點(diǎn)強(qiáng)度較差的器件掃頻振動(dòng)引線鍵合芯片粘片芯片裂紋尋找被試驗(yàn)的試驗(yàn)樣品的各階固有頻率及在這個(gè)頻率段的耐振情況振動(dòng)噪聲考核在規(guī)定振動(dòng)條件下有沒有噪聲產(chǎn)生。封 裝 異 物 封裝結(jié)構(gòu)缺陷鑒 定 檢 驗(yàn) 可靠性評(píng)價(jià)振動(dòng)疲勞引線鍵合芯片粘片芯片裂紋封裝結(jié)構(gòu)缺陷考核在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)的外載荷的長時(shí)間激勵(lì)對(duì)集成電路封裝的影響。機(jī)械沖擊封裝結(jié)構(gòu)缺陷封 裝 異 物 芯 片 粘 片 引 線 鍵 合

11、 芯片裂紋鑒 定 檢 驗(yàn) 篩 選 試 驗(yàn) 可靠性評(píng)價(jià)確定元器件受到機(jī)械沖擊時(shí)的適應(yīng)性或評(píng)定其結(jié)構(gòu)的牢靠性。可靠性工程研究所外元引器線件缺陷工程部4.2元器件可靠性基礎(chǔ)試驗(yàn)應(yīng)力類型可靠性基礎(chǔ)試驗(yàn)方法試驗(yàn)?zāi)康目赡鼙┞兜娜毕輵?yīng)用與封裝及結(jié)構(gòu)有關(guān)的試驗(yàn)密封-粗檢漏確定具有內(nèi)空腔的元器件和含有封裝的元器件的氣密性封裝的密封。鑒定檢驗(yàn)篩選試驗(yàn)可靠性評(píng)價(jià)密封-細(xì)檢漏PIND試驗(yàn)檢驗(yàn)封裝腔體內(nèi)是否存在可動(dòng)多余物。（可動(dòng)導(dǎo)電多余物可能導(dǎo)致微電路等的內(nèi)部短路失效。）封裝異物鑒定檢驗(yàn)篩選試驗(yàn)可靠性評(píng)價(jià)內(nèi)部水汽含量試驗(yàn)測定在金屬或陶瓷氣密封裝器件內(nèi)的氣體中水汽的含量它是破壞性試驗(yàn)，封裝內(nèi)水汽含量過高鑒定檢驗(yàn)可靠性評(píng)價(jià)

12、鑒定檢驗(yàn)可靠性評(píng)價(jià)鍵合強(qiáng)度試驗(yàn)檢驗(yàn)元器件鍵合處(如微電路封裝內(nèi)部的內(nèi)引線與芯片和內(nèi)引線與封裝體內(nèi)外引線端)的鍵合強(qiáng)度封裝內(nèi)引線鍵合芯片剪切強(qiáng)度試驗(yàn)考核芯片與管殼或基片結(jié)合的機(jī)械強(qiáng)度可靠性工程研究芯片粘片所元器件工程部4.2元器件可靠性基礎(chǔ)試驗(yàn)應(yīng)力類型可靠性基礎(chǔ)試驗(yàn)方法試驗(yàn)?zāi)康目赡鼙┞兜娜毕輵?yīng)用與引線有關(guān)的試驗(yàn)外引線可焊性試驗(yàn)考核外引線低熔點(diǎn)焊接能力外引線可焊性鑒定檢驗(yàn)篩選試驗(yàn)可靠性評(píng)價(jià)涂覆層附著力試驗(yàn)考核外引線各涂覆層的牢固性外引線涂、覆層牢固性外引線抗拉試驗(yàn)考核外引線在與其平行方向拉力作用下的引線牢固性和封裝密封性引線牢固性封裝密封性研究所元器件工程部鑒定檢驗(yàn)篩選試驗(yàn)可靠性評(píng)價(jià)外引線抗彎試驗(yàn)

13、考核外引線受彎曲應(yīng)力作用（外引線在與其垂直方向的力)時(shí)的劣化程度。鑒定檢驗(yàn)可靠性評(píng)價(jià)外引線抗疲勞試驗(yàn)考核外引線抗金屬疲勞的能力外引線抗扭矩試驗(yàn)考核外引線受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力作用(外引線在與其垂直方向的力)時(shí)的劣化程度?？煽啃怨こ?.2元器件可靠性基礎(chǔ)試驗(yàn)可靠性工程研究所元器件工程部應(yīng)力類型可靠性基礎(chǔ)試驗(yàn)方法試驗(yàn)?zāi)康目赡鼙┞兜娜毕輵?yīng)用與標(biāo)志、標(biāo)識(shí)有關(guān)耐溶劑性試驗(yàn)驗(yàn)證當(dāng)器件受到溶劑作用時(shí)，其標(biāo)志是否會(huì)變模糊。標(biāo)記附著性差鑒 定 檢 驗(yàn) 可靠性評(píng)價(jià)特殊試驗(yàn)靜電放電敏感度試驗(yàn)考核元器件抗靜電放電能力抗靜電能力鑒 定 檢 驗(yàn) 可靠性評(píng)價(jià)X射線檢查檢測元器件封裝內(nèi)缺陷，特別是密封工藝引起的缺陷和諸如多余物、錯(cuò)誤的內(nèi)

14、引線連接、芯片粘接空洞等內(nèi)部缺陷芯片粘片引線形狀封裝異物芯片裂紋分析篩選試驗(yàn)聲學(xué)掃描顯微鏡利用超聲波不同材料接觸面的反射特性非破壞性地查找物理缺陷封裝材料的空洞、裂紋、分層；芯片的裂紋、粘 接空洞等分析、篩選（主要用于塑封器件）掃描電鏡通過對(duì)入射電子與樣品表面互相作用產(chǎn)生二次電子信號(hào)檢測得到樣品表面放大的圖像芯片表面缺陷引線材料表面缺陷鍵合缺陷分析能譜分析通過對(duì)入射電子與樣品表面互相作用產(chǎn)生電子信號(hào)檢測得到樣品表面檢測點(diǎn)的元素成份表面成份分析4.2元器件可靠性基礎(chǔ)試驗(yàn)應(yīng)力類型可靠性基礎(chǔ)試驗(yàn)方法試驗(yàn)?zāi)康目赡鼙┞兜娜毕輵?yīng)用輻射應(yīng)力總電離劑量輻照對(duì)已封裝的半導(dǎo)體集成電路進(jìn)行鈷60射線源電離輻射總劑量

15、作用，以評(píng)價(jià)低劑量率電離輻射對(duì)器件作用（明顯的時(shí)變效應(yīng)）漏電流增大 工作速度改變 參數(shù)和功能失效增益下降衰減增大翻轉(zhuǎn)燒毀閂鎖暗電流增大研究所元器件工程部鑒定檢驗(yàn)可靠性評(píng)價(jià)中子輻射檢測和測量半導(dǎo)體器件關(guān)鍵參數(shù)在中子環(huán)境中的 與中子注量的關(guān)系單粒子效應(yīng)獲得器件單粒子翻轉(zhuǎn)截面、鎖定截面與入射離子LET的關(guān)系，測定半導(dǎo)體器件單粒子翻轉(zhuǎn)與鎖定的敏感性；考核MOSFETs單粒子燒毀和柵穿的敏感度可靠性工程v 環(huán)境試驗(yàn)是將元器件等暴露在某種環(huán)境中，以此來評(píng)價(jià)元器件在實(shí)際工作環(huán)境中遇到的運(yùn)輸、儲(chǔ)存、使用環(huán)境條件下的性能?？煽啃怨こ萄芯克骷こ滩?.2.3氣候環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)v （1）溫度循環(huán)試驗(yàn)v （2）高溫

16、貯存試驗(yàn)v （3）溫度熱沖擊試驗(yàn)v （4）恒定濕熱試驗(yàn)v （5）交變濕熱試驗(yàn)v （6）鹽霧試驗(yàn)v （7）高低溫低氣壓試驗(yàn)可靠性工程研究所元器件工程部4.2.3氣候環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)高溫存儲(chǔ)v 試驗(yàn)?zāi)康模嚎己烁邷貙?duì)電子元器件的影響，確定電子元器件在高溫條件下工作和儲(chǔ)存的適應(yīng)性。v 試驗(yàn)原理：有嚴(yán)重缺陷的電子元器件處于一種不穩(wěn)定態(tài)的非平衡態(tài)，在向平衡態(tài)的過渡過程既是誘發(fā)有嚴(yán)重缺陷元器件失效的過程， 也是促使元器件從非穩(wěn)定態(tài)向穩(wěn)定態(tài)的過渡的物理變化，其 速率遵循阿倫尼烏斯公式，隨溫度成指數(shù)增加。高溫應(yīng)力的 目的是為了縮短這種變化的時(shí)間。所以該實(shí)驗(yàn)又可以視為一 項(xiàng)穩(wěn)定元器件性能的工藝。v 可能暴露的缺陷：電

17、穩(wěn)定性金屬化層腐蝕引線鍵合可靠性工程研究所元器件工程部4.2.3氣候環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)溫度循環(huán)v 試驗(yàn)?zāi)康模耗M溫度交替變化環(huán)境對(duì)電子元器件的機(jī)械性能及電氣性能影響的試驗(yàn)。v 試驗(yàn)原理：電子元器件在短期內(nèi)反復(fù)承受溫度變化，產(chǎn)生因?yàn)?熱脹冷縮而引起的交變應(yīng)力，這個(gè)交變應(yīng)力會(huì)造成材料開裂、接觸不良、性能變化等有害影響。v 可能暴露的缺陷：封裝的密封性結(jié)熱缺陷引線鍵合管芯焊接硅(裂紋)可靠性工程研究所元器件工程部4.2.3氣候環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)熱沖擊v 試驗(yàn)?zāi)康模嚎己穗娮釉骷谕蝗辉獾綔囟葎×易兓瘯r(shí)之抵抗能力及適應(yīng)能力的試驗(yàn)。v 試驗(yàn)原理：溫度的劇烈變化引起熱變形的劇烈變化，從而引起 劇烈的應(yīng)力變化。應(yīng)力超過

18、極限應(yīng)力，便會(huì)出現(xiàn)裂紋，甚至斷裂。熱沖擊之后能否正常工作便表明該電子元器件的抗熱沖擊能力。v 可能暴露的缺陷：封裝的密封性結(jié)熱缺陷引線鍵合芯片粘片硅(裂紋)可靠性工程研究所元器件工程部4.2.3氣候環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)恒定濕熱v 試驗(yàn)?zāi)康模捍_定元器件在高溫、高濕條件下工作或儲(chǔ)存適應(yīng)能力。v 試驗(yàn)原理：高溫和高濕度的同時(shí)作用，會(huì)加速金屬材料的腐蝕和絕緣材料的老化。對(duì)于半導(dǎo)體器件，如果水汽滲透進(jìn)管芯，就會(huì)引起電參數(shù)的變化。尤其在兩種不同金屬的鍵合處或連接處，由于水汽滲入會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，從而使腐蝕速度大大加快。此外， 在濕熱環(huán)境中，管殼的電鍍層可能會(huì)剝落，外引線可能生銹或銹斷。因此，高溫高濕度的環(huán)境條件是

19、影響器件穩(wěn)定性和可靠性的重要原因之一。v 可能暴露的缺陷：外引線腐蝕機(jī)械性能）外殼腐蝕離子遷移封裝材料（絕緣、膨脹、可靠性工程研究所元器件工程部4.2.3氣候環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)交變濕熱v 試驗(yàn)?zāi)康模捍_定電子元器件在高溫、高濕度或伴有溫度濕度變化條件下工作或儲(chǔ)存的適應(yīng)能力v 試驗(yàn)原理：器件處于交變的高濕高熱條件下時(shí)，水汽借助于溫度以擴(kuò)散、熱運(yùn)動(dòng)、呼吸作用、毛細(xì)現(xiàn)象等被吸人器件內(nèi)部。這時(shí)的吸入量一方面和溫度、絕對(duì)濕度、時(shí)間有關(guān)(溫度越高、水分子的活動(dòng)能越大，水分子越容易進(jìn)入器件內(nèi)部。絕對(duì)濕度越大，水分子含量就越多，水分子滲入器件內(nèi)部的可能性也增大)；另一方面與溫度變化率、溫差、絕對(duì)濕度和時(shí)間有關(guān)。溫差的

20、大小決定了“呼吸”程度的大小，溫度變化率則決定了單位時(shí)間內(nèi)“呼吸”的次數(shù)。高溫和高濕度的同時(shí)交變作用，會(huì)加速金屬配件的腐蝕和絕緣材料的老化。v 可能暴露的缺陷：外引線腐蝕機(jī)械性能）外殼腐蝕離子遷移封裝材料（絕緣、膨脹、可靠性工程研究所元器件工程部4.2.3氣候環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)鹽霧v 試驗(yàn)?zāi)康模嚎己穗娮釉骷邴}霧環(huán)境下的抗腐蝕能力v 試驗(yàn)原理：鹽霧對(duì)電子元器件有較大的侵蝕和電解腐蝕作用； 如果器件在鹽霧環(huán)境下抗腐蝕的能力低(器件的電鍍層或油漆層質(zhì)量不好，器件密封不嚴(yán)等)，經(jīng)過鹽霧試驗(yàn)后，器件便失效。v 可能暴露的缺陷：外殼腐蝕外引線腐蝕金屬化腐蝕電參數(shù)漂移可靠性工程研究所元器件工程部4.2.3氣候

21、環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)低氣壓v 試驗(yàn)?zāi)康模嚎己嗽骷?duì)低氣壓工作環(huán)境的適應(yīng)能力。v 試驗(yàn)原理：當(dāng)氣壓減小時(shí)空氣絕緣材料的絕緣強(qiáng)度會(huì)減弱；易 產(chǎn)生電暈放電、介質(zhì)損耗增加、電離等現(xiàn)象；氣壓減小使散熱條件變差，元器件溫度上升。這些因素都會(huì)使被試樣品在低氣壓條件下喪失規(guī)定的功能， 有時(shí)會(huì)產(chǎn)生永久性損傷。v 可能暴露的缺陷：絕緣（電離、放電、介質(zhì)損耗）結(jié)溫可靠性工程研究所元器件工程部4.2.4機(jī)械環(huán)境試驗(yàn)v （1）機(jī)械振動(dòng)試驗(yàn)v （2）機(jī)械沖擊試驗(yàn)v （3）離心加速度試驗(yàn)可靠性工程研究所元器件工程部4.2.4機(jī)械環(huán)境試驗(yàn)機(jī)械振動(dòng)試驗(yàn)考核被試電子元器件抵抗各種機(jī)械振動(dòng)應(yīng)力的能力v 掃頻振動(dòng)試驗(yàn)：尋找被試驗(yàn)樣品在規(guī)定

22、的頻率范內(nèi)的各階固有頻率及耐振情況。v 振動(dòng)疲勞試驗(yàn)：考核被試樣品在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)長時(shí)間激勵(lì)下的抗疲勞能力。v 振動(dòng)噪聲試驗(yàn)：考核被試樣品在規(guī)定的振動(dòng)條件下元器件有沒有電噪聲產(chǎn)生。v 隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)：考核被試樣品在隨機(jī)激勵(lì)下抵抗隨機(jī)振動(dòng)的能力?？煽啃怨こ萄芯克骷こ滩?.2.4機(jī)械環(huán)境試驗(yàn)機(jī)械振動(dòng)試驗(yàn)試驗(yàn)原理v 機(jī)械振動(dòng)試驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)室里模擬各種惡劣的振動(dòng)條件（將樣品緊固在振動(dòng)臺(tái)專用的夾具上）以檢驗(yàn)對(duì)器件性能和可靠性的影響，確定器件承受規(guī)定振動(dòng)等級(jí)的能力。通過試驗(yàn)?zāi)鼙┞懂a(chǎn)品在生產(chǎn)工藝中的一些缺陷(諸如封裝結(jié)構(gòu)、引線焊接、鍵合不良、內(nèi)引線過長、粘接缺陷等)。v 振動(dòng)試驗(yàn)可分為在振動(dòng)過程中加電檢

23、查和不加電檢查兩種。加電檢查振動(dòng)試驗(yàn)?zāi)軌虬l(fā)現(xiàn)元器件的瞬時(shí)短路、開路等缺陷。v 可能暴露的缺陷：外引線、引線鍵合、芯片粘片、芯片裂紋、結(jié)構(gòu)缺陷?？煽啃怨こ萄芯克骷こ滩?.2.4機(jī)械環(huán)境試驗(yàn)機(jī)械沖擊試驗(yàn)v 試驗(yàn)?zāi)康模捍_定電子元器件受到機(jī)械沖擊時(shí)的適應(yīng)性或評(píng)定其結(jié)構(gòu)的牢靠性。v 試驗(yàn)原理：短時(shí)間內(nèi)極大的沖擊力(極大的沖量)作用在試驗(yàn)樣品上，從而引起試驗(yàn)樣品產(chǎn)生極大的瞬態(tài)振動(dòng)（位移），在試驗(yàn)樣品內(nèi)產(chǎn)生極大的應(yīng)力和應(yīng)變，抗沖擊能力弱的試驗(yàn)樣品就會(huì)因沖擊而損壞或性能降低。v 可能暴露的缺陷：結(jié)構(gòu)缺陷封裝異物芯片粘片引線鍵合芯片裂紋外引線可靠性工程研究所元器件工程部4.2.4機(jī)械環(huán)境試驗(yàn)離心加速度試驗(yàn)

24、v 試驗(yàn)?zāi)康模捍_定電子元器件在離心加速度作用下的適應(yīng)能力或評(píng)定其結(jié)構(gòu)的牢靠性。v 試驗(yàn)原理：強(qiáng)大的離心力作用在試驗(yàn)樣品的各個(gè)截面上，從而 引起各個(gè)截面的強(qiáng)大的拉應(yīng)力，強(qiáng)度低的試驗(yàn)樣品便會(huì)出現(xiàn)裂紋，有的還會(huì)斷裂。v 可能暴露的缺陷：結(jié)構(gòu)缺陷強(qiáng)度芯片粘片引線鍵合芯片裂紋機(jī)械可靠性工程研究所元器件工程部4.2.4機(jī)械環(huán)境試驗(yàn)離心加速度試驗(yàn)v 施加的應(yīng)力強(qiáng)度與管殼重量、管殼內(nèi)腔周長及器件類型有關(guān)，應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定執(zhí)行，以免由于過v 器件外殼應(yīng)采用專用夾具固定好，否則容易對(duì)外殼產(chǎn)生損傷性應(yīng)力。例如：用細(xì)砂物質(zhì)作填充料的離心罐應(yīng)盡量將其填實(shí)并對(duì)器件表面加以保護(hù)，以免填充料磨壞器件表面，甚至壓凹器件管帽。

25、v 對(duì)內(nèi)部元件主基座平面與Y軸垂直的器件，管殼安裝的方向應(yīng)是使芯片脫離粘結(jié)的方向，即僅在稱為Y1 的方向進(jìn)行試驗(yàn)。可靠性工程研究所元器件工程部4.2.5與封裝有關(guān)的試驗(yàn)方法v （1）外部目檢v （2）多余物檢測試驗(yàn)v （3）內(nèi)部目檢v （4）引線鍵合強(qiáng)度試驗(yàn)v （5）芯片剪切強(qiáng)度試驗(yàn)v （6）內(nèi)部氣體（成份）分析試驗(yàn)可靠性工程研究所元器件工程部4.2.5與封裝有關(guān)的試驗(yàn)方法-PINDv 試驗(yàn)?zāi)康模簷z驗(yàn)封裝腔體內(nèi)是否存在可動(dòng)多余物?？蓜?dòng)導(dǎo)電多余物可能導(dǎo)致微電路等的內(nèi)部短路失效。v 試驗(yàn)原理：對(duì)有內(nèi)腔的密封件(如微電路)施加適當(dāng)?shù)臋C(jī)械沖擊應(yīng)力，使粘附于微電路腔體等有內(nèi)腔的密封件內(nèi)的多余物成為可動(dòng)多

26、余物。再同時(shí)施加振動(dòng)應(yīng)力，使可動(dòng)多余物產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)的多余物與腔體壁撞擊產(chǎn)生噪聲。通過換能器檢測噪聲，判斷腔內(nèi)有無多余物?？煽啃怨こ萄芯克骷こ滩?.2.5與封裝有關(guān)的試驗(yàn)方法-內(nèi)部水汽含量分析v 試驗(yàn)?zāi)康模簻y定在金屬或陶瓷氣密封裝器件內(nèi)的氣體中水汽的含量，它是破壞性試驗(yàn)v 試驗(yàn)原理：。四極質(zhì)譜儀檢測氣體分子量烘烤器件抽真空穿刺抽氣分析v 可能暴露的缺陷：密封性、內(nèi)部水汽含量可靠性工程研究所元器件工程部4.2.5與封裝有關(guān)的試驗(yàn)方法-內(nèi)部目檢試驗(yàn)?zāi)康膙 a）為了檢查元器件的內(nèi)部材料、結(jié)構(gòu)和工藝是否符合適用文件的要求。v b）為了查出可能導(dǎo)致器件在正常使用時(shí)失效的內(nèi)部缺陷并剔除相應(yīng)的器件，通

27、常應(yīng)在封蓋或密封前對(duì)器件作100%的內(nèi)部目檢。v c）在確定承制方對(duì)微電子器件的質(zhì)量控制和操作程序的有效性時(shí)，也可在封蓋前按抽樣方式作本項(xiàng)試驗(yàn)。v d）破壞性物理分析需要進(jìn)行的項(xiàng)目。v e）高可靠微電路規(guī)定了嚴(yán)格和詳細(xì)的內(nèi)部目檢項(xiàng)目和程序。v f）進(jìn)行失效分析。試驗(yàn)設(shè)備v 具有規(guī)定放大倍數(shù)的光學(xué)儀器、照相設(shè)備和各種目檢判據(jù)（如標(biāo)尺、圖樣和照片等）、合適的夾具。可檢查的缺陷v 金屬化、鈍化層、鍵合、芯片可粘靠接性、工程芯研片究、所元內(nèi)器引件線工程等部缺陷。4.2.5與封裝有關(guān)的試驗(yàn)方法-鍵合強(qiáng)度v 試驗(yàn)?zāi)康模簷z驗(yàn)電子元器件鍵合處(如微電路封裝內(nèi)部的內(nèi)引線與芯片和內(nèi)引線與封裝體內(nèi)外引線端)的鍵合強(qiáng)

28、度。v 破壞性和非破壞性強(qiáng)度試驗(yàn)。v 判據(jù)與材料和線徑相關(guān)?？煽啃怨こ萄芯克骷こ滩?.2.5與封裝有關(guān)的試驗(yàn)方法-芯片附著強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度v 試驗(yàn)?zāi)康模嚎己诵酒c管殼或基片結(jié)合的機(jī)械強(qiáng)度。v 試驗(yàn)原理：對(duì)芯片加垂直芯片脫離基片底座方向的力(附著 強(qiáng)度試驗(yàn))，或?qū)π酒悠叫行酒c基片底座結(jié)合面方向的力(剪切強(qiáng)度試驗(yàn))，若此力達(dá)到某規(guī)定值， 則該芯片為合格品?？煽啃怨こ萄芯克骷こ滩?.2.6與密封有關(guān)的試驗(yàn)有關(guān)方法密封v 試驗(yàn)?zāi)康模捍_定具有內(nèi)空腔的和含有封裝的電子元器件的氣密性。v 試驗(yàn)原理：先把試驗(yàn)樣品置于密封容器內(nèi)，把容器抽成真空，然后把試驗(yàn)樣品放進(jìn)含有檢驗(yàn)介質(zhì)的容器中，設(shè)法使檢驗(yàn)介

29、質(zhì)進(jìn)入電子元器件內(nèi)腔。從該容器中取出試驗(yàn)樣品后，再設(shè)法檢查出有沒有檢驗(yàn)介質(zhì)進(jìn)入電子元器件內(nèi)腔，從而判斷該電子元器件密封是否完好。v 粗檢漏試驗(yàn)：碳氟化合物粗檢漏試驗(yàn)，染料浸透粗檢漏試驗(yàn)， 增重粗檢漏試驗(yàn)v 細(xì)檢漏試驗(yàn)：示蹤氣體氦(He)細(xì)檢漏試驗(yàn)，放射性同位素細(xì)檢漏試驗(yàn)可靠性工程研究所元器件工程部4.2.6與密封有關(guān)的試驗(yàn)有關(guān)方法密封v檢漏分為粗檢漏和細(xì)檢漏兩種情況。通常以漏氣速率1Pacm3/s（1 Pa=9.8710-3atm）為分界，即等效標(biāo)準(zhǔn)漏率小于1Pacm3/s的任何泄漏為細(xì)漏，標(biāo)準(zhǔn)漏率大于1Pacm3/s的任何泄漏為粗漏。粗檢漏用來檢查漏率較大的器件(漏氣率大于10-5atmcm

30、3/s，即漏氣嚴(yán)重的)，細(xì)檢漏用于檢查細(xì)微的漏氣(漏氣率小于10-5atmcm3/s)。一般要求兩種情況都做。vva） 對(duì)氣密性要求不高的器件，允許僅作粗檢漏。但對(duì)于氣密性要求高的器件，由于細(xì)檢漏檢測不出大漏率的器件，所以僅作細(xì)檢是不夠的， 必須細(xì)、粗檢漏配合進(jìn)行。b） 由于粗檢漏使用液體做示蹤媒質(zhì)，可能會(huì)堵塞細(xì)小漏孔而影響細(xì)檢 結(jié)果的準(zhǔn)確性，所以檢漏的順序必須是先做細(xì)檢后做粗檢漏。c） 在加壓時(shí)應(yīng)考慮待檢器件的封裝能否承受這個(gè)壓強(qiáng)。如不能耐受， 可按篩選規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的氣壓及相應(yīng)的恒壓時(shí)間，以免損壞元器件的封裝。vv可靠性工程研究所元器件工程部4.2.7老練試驗(yàn)v 試驗(yàn)?zāi)康奶蕹缙谑г?/p>

31、器件。v 試驗(yàn)原理老煉也稱“老化”。是指在一定的環(huán)境溫度下、較長的時(shí)間內(nèi)對(duì)元器件連續(xù)施加一定的電應(yīng)力，通過電-熱應(yīng)力的綜合作用來加速元器件內(nèi)部的各種物理、化學(xué)反應(yīng)過程，促使隱藏于元器件內(nèi)部的各種潛在缺陷及早暴露，從而達(dá)到剔除早期失效產(chǎn)品的目的。v 老煉篩選一般有如用：a） 對(duì)于工藝制造過程中可能存在的一系列缺陷，如表面沾污、引線焊接不良、溝道漏電、硅片裂紋、氧化層缺陷、局部發(fā)熱點(diǎn)、擊穿等都有較好的篩選效果。b） 對(duì)于無缺陷的元器件，老煉也可促使其電參數(shù)穩(wěn)定?？煽啃怨こ萄芯克骷こ滩?.2.7老練試驗(yàn)v常溫靜態(tài)功率老煉在室溫下老煉，半導(dǎo)體的PN結(jié)處于正偏導(dǎo)通狀態(tài)，器件老煉所需要的熱 應(yīng)力，是

32、由器件本身所消耗的功率轉(zhuǎn)換而來的。 高溫反偏老煉在高溫反偏老煉中，器件的PN結(jié)被同時(shí)加上高溫環(huán)境應(yīng)力和反向偏壓電 應(yīng)力，器件內(nèi)部無電流或僅有微小的電流通過，幾乎不消耗功率。在一 些反向應(yīng)用的半導(dǎo)體器件老煉中得到廣泛的應(yīng)用。高溫靜態(tài)功率老煉高溫靜態(tài)功率老煉的加電方式及試驗(yàn)電路形式均與常溫靜態(tài)功率老煉的 相同，區(qū)別在于前者在較高的環(huán)境溫度下進(jìn)行。高溫動(dòng)態(tài)老煉高溫動(dòng)態(tài)老煉主要用于數(shù)字器件，這種老煉方法是在被老煉器件的輸入 端由脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)，使器件不停地處于翻轉(zhuǎn)狀態(tài)。這種老煉方法很接近器件的實(shí)際使用狀態(tài)。vvvv可靠性工程研究所元器件工程部4.2.7老練試驗(yàn)v （3）元件的老煉電阻老煉試驗(yàn)一般按照規(guī)范

33、的要求施加功率和溫度環(huán)境，要特別注意的是老煉是否有散熱的要求。v 電容器老煉試驗(yàn)一般采用高溫電壓老煉。這種方法是：在電容器最高額定工作溫度下施加額定電壓，持續(xù)96至100小時(shí)， 以剔除因介質(zhì)有缺陷而造成擊穿、短路的產(chǎn)品。例如有機(jī)薄膜電容器介質(zhì)中的針孔、疵點(diǎn)和導(dǎo)電微粒，在高溫電壓老煉中會(huì)導(dǎo)致電容器短路失效；有嚴(yán)重缺陷的液體鉭電解電容器在高溫電壓老煉時(shí)，流經(jīng)缺陷處的短路電流很大，使產(chǎn)品溫度驟然升高。電解質(zhì)與焊料迅速氣化，使壓力達(dá)到足以使產(chǎn)品遭到破壞的程度。v 對(duì)于沒有潛在缺陷的電容器，高溫電壓老煉能消除產(chǎn)品中的內(nèi)應(yīng)力，改善介質(zhì)性能，提高電容器的容量穩(wěn)定性。高溫電壓老煉能使介質(zhì)有缺陷的金屬化紙介（或

34、塑料箔膜）電容器產(chǎn)生“自愈”，恢復(fù)其性能。可靠性工程研究所元器件工程部4.2.7老練試驗(yàn)v （4）做高溫老煉試驗(yàn)應(yīng)該注意的幾點(diǎn)v 各種元器件的電應(yīng)力的選擇要適當(dāng)，可以等于或稍高于額定條件，但應(yīng)注意高于額定條件不能引入新的失效機(jī)理。例如有些元器件負(fù)荷瞬時(shí)超過最大額定值時(shí)會(huì)立即劣化或擊穿，即使一些劣化的器件以后能暫時(shí)工作，其壽命也將會(huì)縮短；v 經(jīng)過高溫老煉試驗(yàn)后要求殼溫冷卻到低于35時(shí)才允許給器件斷電。由于在高溫?zé)o電場作用下，可動(dòng)離子能作無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，使得器件已失效的性能恢復(fù)正常，從而可能會(huì)掩蓋曾經(jīng)失效的現(xiàn)象；v 老煉試驗(yàn)后的測試一般要求在試驗(yàn)結(jié)束后96小時(shí)內(nèi)完成?？煽啃怨こ萄芯克骷こ滩?.2

35、.8與外引線有關(guān)的試驗(yàn)方法v （1）外引線可焊性試驗(yàn)考核元器件外引線接受低熔點(diǎn)焊接的能力。v （2）外引線牢固性試驗(yàn)考核電子元器件外引線在拉力、扭矩、彎曲、疲勞應(yīng)力作用下的引線牢固性和封裝密封性。v （3）外引線涂覆層附著力試驗(yàn) 考核外引線各涂覆層的牢固性。可靠性工程研究所元器件工程部4.2.9特殊試驗(yàn)v （1）X射線檢查試驗(yàn)v （2）聲學(xué)掃描顯微分析試驗(yàn)v （3）掃描電鏡分析v （4）能譜分析v （5）靜電放電敏感度試驗(yàn)可靠性工程研究所元器件工程部4.2.9特殊試驗(yàn)-X射線檢查試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康挠梅瞧茐男缘姆椒z測封裝內(nèi)的缺陷，特別是密封工藝引起的缺陷和諸如外來物質(zhì)、錯(cuò)誤的內(nèi)引線連接、芯片附著材料

36、中的或采用玻璃密封時(shí)玻璃中的空隙等內(nèi)部缺陷。試驗(yàn)原理根據(jù)樣品不同部位對(duì)X射線吸收率和透射率的不同，利用X射線通過樣品各部位衰減后的射線強(qiáng)度檢測樣品內(nèi)部缺陷的一種方法。透過材料的X射線強(qiáng)度隨材料的X射線吸收系數(shù)和厚度作指數(shù)衰減。v 可能暴露的缺陷：芯片粘片、引線形狀、引線損傷、焊接質(zhì)量、鍵合質(zhì)量、封裝密封性、封裝異物?？煽啃怨こ萄芯克骷こ滩靠煽啃怨こ萄芯克骷こ滩靠煽啃怨こ萄芯?.2.9 特殊試驗(yàn)-聲學(xué)掃描顯微分析試驗(yàn)vvvvvvv試驗(yàn)?zāi)康睦贸暦瓷涑上裨矸瞧茐男缘夭檎以骷庋b存在的物理缺陷。試驗(yàn)原理：聲學(xué)掃描顯微分析技術(shù)主要利用超聲波的如下特性：a）碰到空氣(分層或離層)100

37、%反射； b）在任何界面會(huì)反射；c）波長非常短，所以和光線一樣直線傳播.所元器件工程部4.2.9特殊試驗(yàn)-聲學(xué)掃描顯微分析試驗(yàn)v 可能暴露的缺陷：a）模塑化合物與引線框架、芯片基座之間的分層； b）模塑化合物的空洞和裂紋；c）芯片粘接材料中的未粘接區(qū)域和空洞(如果可能）?？煽啃怨こ萄芯克骷こ滩啃酒芽p方向檢測B-Scan ImageDie CrackPKG SurfaceDie Surface Die BottomB-ScanDie SurfaceDie BottomDie Crack Direction可靠性工程研究所元器件工程部4.2.9特殊試驗(yàn)-掃描電鏡分析v試驗(yàn)?zāi)康臋z查集成電路晶

38、圓或芯片表面上器件互連線金屬化層的質(zhì)量，特別是對(duì)鈍化層臺(tái)階處的金屬化質(zhì)量。試驗(yàn)原理入射電子束與樣品固體表面互相作用， 產(chǎn)生各種信號(hào)（二次發(fā)射電子、背散射電子、吸收電子、X射線、俄歇電子、陰極發(fā)光和透射電子等）。v各種信息產(chǎn)生的因素vv(1) 加速電壓或者電子束入射能量。(2) 樣品表面的形貌及電子束入射角(樣品傾斜角)。vvv(3)(4)(5)樣品的原子密度即平均原子序數(shù)。樣品表面的化學(xué)特性和晶體學(xué)特性樣品表面的電荷積累?？煽啃怨こ萄芯克骷こ滩靠煽啃怨こ萄芯克骷こ滩靠煽啃怨こ萄芯克骷こ滩?.2.9 特殊試驗(yàn)-靜電放電敏感度試驗(yàn)v 試驗(yàn)?zāi)康慕o出半導(dǎo)體器件所承受靜電放電的能力，通

39、過對(duì)受靜電放電作用造成損傷和的敏感度的測定，可對(duì)半導(dǎo)體器件進(jìn)行靜電敏感度分級(jí)。該試驗(yàn)為破壞性試驗(yàn)。v 試驗(yàn)原理通過模擬人體、設(shè)備或器件放電的電流波形，按規(guī) 定的組合及順序?qū)ζ骷母饕龆朔烹?。找出器件產(chǎn)生損傷的閾值靜電放電電壓，以器件敏感參數(shù)的變化量超過規(guī)定值的最小靜電放電電壓作為器件抗靜電放電的能力的表征值。v 試驗(yàn)設(shè)備：靜電敏感度測試儀可靠性工程研究所元器件工程部4.2.11與輻射有關(guān)的試驗(yàn)v （1）輻射總劑量TID(Total Ionizing Dose)v （2）單粒子效應(yīng)SEE(Single-Event Effect)單粒子效應(yīng)分類可靠性工程研究所元器件工程部類型英文縮寫定義單粒子翻

40、轉(zhuǎn)SEU(Single Event Upset)存儲(chǔ)單元邏輯狀態(tài)改變單粒子閂鎖SEL(Single Event Latchup)PNPN結(jié)構(gòu)中的大電流再生狀態(tài)單粒子燒毀SEB(Single Event Burnout)大電流導(dǎo)致器件燒毀單粒子?xùn)糯㏒EGR(Single Event Gate Rupture)柵介質(zhì)因大電流流過而擊穿單粒子多位翻轉(zhuǎn)MBU(Multiple Bit Upset)一個(gè)粒子入射導(dǎo)致存儲(chǔ)單元多個(gè)位的狀態(tài)改變單粒子擾動(dòng)SED(Single Event Disturb)存儲(chǔ)單元邏輯狀態(tài)出現(xiàn)瞬時(shí)改變單粒子瞬態(tài)脈沖SET(Single Event Transient)瞬態(tài)電流在混

41、合邏輯電路中傳播，導(dǎo)致輸出錯(cuò)誤單粒子快速反向SES(Single Event Snapback)NMOS器件中產(chǎn)生的大電流再生狀態(tài)單粒子功能中斷SEFI(Single Event FunctionalInterrupt)一個(gè)翻轉(zhuǎn)導(dǎo)致控制部件出錯(cuò)單粒子位移損傷SPDD(Single Particle Displacement Damage)因位移效應(yīng)造成的永久損傷（晶格錯(cuò)亂）單粒子位硬錯(cuò)誤SHE(Single HardError)&Stuck at Bit Error單個(gè)位出現(xiàn)不可恢復(fù)性錯(cuò)誤4.2.12塑封器件特殊的可靠性基礎(chǔ)試驗(yàn)方法可靠性工程研究所元器件工程部最終檢查失效模式失效機(jī)理使用的標(biāo)準(zhǔn)

42、可靠性型條件試驗(yàn)方溫度/濕度偏壓試驗(yàn)85/85%RH加偏置外觀檢查電性能測試焊線拉起，引線間漏電，芯片/芯片粘附性差，界面剝離，焊接基座腐蝕， 金屬化和/或引線開路電解腐蝕，分層和開裂延伸JESD22-Al01高加速應(yīng)力試驗(yàn)HAST135/85%RH加偏置外觀檢查電性能測試焊線拉起，引線間漏電， 芯片/芯片基座粘附性差， 界面剝離，焊接基座腐蝕， 金屬化和/或引線開路相互擴(kuò)散，腐蝕，生長枝狀結(jié)晶、聚合差，粘附性差JESD22-Al10耐焊接熱試驗(yàn)在100260范圍內(nèi)以40/s的速率變化并在260時(shí)保持10 秒聲學(xué)掃描外觀檢驗(yàn)封裝裂紋或界面剝離、分層濕氣進(jìn)入，產(chǎn)生裂紋和裂紋擴(kuò)展JESD22-B1

43、06高壓蒸煮試驗(yàn)121，相對(duì)濕度100，15psig。最短試驗(yàn)時(shí)間為96小時(shí)聲學(xué)掃描外觀檢驗(yàn)焊線拉起，引線間漏電， 芯片/芯片基座粘附性差， 界面剝離，焊接基座腐蝕， 金屬化和/或引線開路金屬化腐蝕、潮濕進(jìn)入和分層JESD22-A102-C4.3元器件可靠性壽命試驗(yàn)v 4.3.1壽命試驗(yàn)的定義和分類在實(shí)驗(yàn)室里模擬元器件實(shí)際工作狀態(tài)或貯存狀態(tài)，投入一定數(shù)量的樣品進(jìn)行試驗(yàn)，記錄樣品數(shù)量、試驗(yàn)條件、失效個(gè)數(shù)、失效時(shí)間等，試驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從而評(píng)估元器件的壽命特征、失效規(guī)律，計(jì)算元器件的失效率和平均壽命等可靠性特征量。v 分類方法：1按試驗(yàn)結(jié)束的方式來分類，則可分為定時(shí)截尾(試驗(yàn)達(dá)到規(guī)定試驗(yàn)時(shí)間

44、就停止)試驗(yàn)和定數(shù)截尾(試驗(yàn)達(dá)到規(guī)定的失效數(shù)就停止)試驗(yàn)；2按試驗(yàn)時(shí)間長短來分類，可分為長期壽命試驗(yàn)和加速壽命試驗(yàn)；3長期壽命試驗(yàn)又可分為長期貯存壽命試驗(yàn)和長期工作壽命試驗(yàn)?？煽啃怨こ萄芯克骷こ滩?.3元器件可靠性壽命試驗(yàn)（1）長期貯存壽命試驗(yàn)貯存壽命試驗(yàn)是指模擬元器件在規(guī)定環(huán)境條件下處于非工作狀態(tài)時(shí)，評(píng)價(jià)其存放壽命的試驗(yàn)。（2）長期工作壽命試驗(yàn)工作壽命試驗(yàn)是指模擬元器件在規(guī)定環(huán)境應(yīng)力條件下，加上負(fù)荷使之處于工作狀態(tài)時(shí)，評(píng)價(jià)其工作壽命的試驗(yàn)。工作壽命試驗(yàn)又可分為連續(xù)工作壽命試驗(yàn)和間斷工作壽命試驗(yàn)。間斷工作壽命試驗(yàn)可以用于評(píng)估大功率器件內(nèi)部耐溫度劇變和電應(yīng)力突變的能力。1000小時(shí)以上可靠

45、性工程研究所元器件工程部4.3元器件可靠性壽命試驗(yàn)4.3.2指數(shù)分布?jí)勖囼?yàn)方案的確定元器件的壽命分布為指數(shù)分布，即失效率接近于常數(shù)（1）試驗(yàn)樣品的抽取方法和數(shù)量的確定受試樣品的多少，將影響可靠性特征量估計(jì)的精確度，其一般原則是:樣品數(shù)量大，則試驗(yàn)時(shí)間短，試驗(yàn)結(jié)果較精確，但測試工作量大，試驗(yàn)成本高。高可靠、長壽命的樣品數(shù)要多一些。（2）試驗(yàn)應(yīng)力類型的選擇和應(yīng)力水平的確定v 試驗(yàn)應(yīng)力類型的選擇視試驗(yàn)?zāi)康亩?。v 電子元器件與材料使用狀態(tài)所承受的和導(dǎo)致失效最主要的應(yīng)力是溫度和電應(yīng)力，因此常選用這些應(yīng)力進(jìn)行壽命試驗(yàn)。v 試驗(yàn)應(yīng)力的水平也應(yīng)視試驗(yàn)?zāi)康亩ā?yīng)以不改變?cè)骷谡Ｊ褂脳l件下的失效機(jī)理為原

46、則。v 如無特殊規(guī)定，試驗(yàn)應(yīng)力水平應(yīng)選擇產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的額定值。可靠性工程研究所元器件工程部4.3元器件可靠性壽命試驗(yàn)（3） 測試周期的確定要了解元器件的失效情況或失效分布，各測試周期內(nèi)能比較均衡地測試到失效樣品數(shù)，防止某個(gè)測試周期內(nèi)失效過于集中或不必要地增加測試次數(shù)。（4） 試驗(yàn)截止時(shí)間的確定對(duì)于低應(yīng)力壽命試驗(yàn)，常采用定時(shí)截尾，即試驗(yàn)達(dá)到規(guī)定時(shí)間停止試驗(yàn)，對(duì)于高應(yīng)力下的壽命試驗(yàn)，常采用定數(shù)截尾，即當(dāng)累積失效數(shù)或累積失效概率達(dá)到規(guī)定值（5） 失效標(biāo)準(zhǔn)或失效判據(jù)在壽命試驗(yàn)中規(guī)定：只要元器件有一項(xiàng)指標(biāo)(或參數(shù))超 出了標(biāo)準(zhǔn)就判為失效可靠性工程研究所元器件工程部4.3元器件可靠性壽命試驗(yàn)（6） 確

47、定應(yīng)測量的參數(shù)和測試方法選擇的測試參數(shù)要能夠顯示失效機(jī)理的發(fā)展進(jìn)程選擇參數(shù)的測量方法時(shí)，必須盡量避免對(duì)其樣品失效機(jī)理的發(fā)展引起促進(jìn)、減緩或破壞作用，更不能引入新的失效機(jī)理。（7） 壽命試驗(yàn)結(jié)束后數(shù)據(jù)的處理方法v 圖估法和數(shù)值解析統(tǒng)計(jì)方法。v 數(shù)值解析法目前最常采用的是點(diǎn)估計(jì)和區(qū)間估計(jì)。v 點(diǎn)估計(jì)法：就是利用數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，從子樣的觀測值對(duì)母體分布的未知參數(shù)真實(shí)值給出一個(gè)估計(jì)數(shù)值的方法得到的是一種近似的估計(jì)值，其估計(jì)近似程度與子樣的大小和所采用的計(jì)算方法有關(guān)。v 區(qū)間估計(jì)法：就是利用統(tǒng)計(jì)分析對(duì)分布的未知參數(shù)給出一個(gè)估計(jì)范圍的方法?？煽啃怨こ萄芯克骷こ滩?.4元器件加速壽命試驗(yàn)技術(shù)4.4.1

48、加速壽命試驗(yàn)加速壽命試驗(yàn)就是為解決壽命試驗(yàn)樣品數(shù)量和試驗(yàn)時(shí)間之間的矛盾，在不改變?cè)骷C(jī)理的前提下，采用提高試驗(yàn)應(yīng)力的方法，使其加速失效，利用高應(yīng)力下的壽命特征去外推計(jì)算出在正常應(yīng)力條件下的壽命特征量。加速應(yīng)力：機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力、電應(yīng)力、高濕、鹽霧或其他應(yīng)力。可靠性工程研究所元器件工程部通過加速壽命試驗(yàn)可達(dá)到以下目的：（1） 解決試驗(yàn)樣品數(shù)量和試驗(yàn)時(shí)間之間矛盾；（2） 通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)及外推的方法，獲得有效的可靠性特征數(shù)據(jù)；（3） 預(yù)測工作在特定條件下的可靠性；（4） 考核元器件的材料和工藝過程，鑒定和改進(jìn)元器件的質(zhì)量；（5） 運(yùn)用加嚴(yán)的環(huán)境條件和應(yīng)力條件，檢查元器件是否有異常分布，剔除有缺陷

49、的早期失效的元器件，即對(duì)元器件進(jìn)行可靠性篩選；（6） 通過在加嚴(yán)的環(huán)境條件和應(yīng)力條件下的試驗(yàn)，確定元器件能承受安全應(yīng)力的極限水平；（7） 作為失效率鑒定試驗(yàn)的一種手段?？煽啃怨こ萄芯克骷こ滩?.4元器件加速壽命試驗(yàn)技術(shù)4.4.2加速壽命試驗(yàn)的分類按照施加于元器件的加速應(yīng)力方式不同，加速壽命試驗(yàn)分為:恒定應(yīng)力加速：應(yīng)力不隨時(shí)間變化，確定失效時(shí)間的分布序進(jìn)應(yīng)力加速：應(yīng)力按時(shí)間步進(jìn)，確定失效所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力步進(jìn)應(yīng)力加速：應(yīng)力按時(shí)間連續(xù)增加，確定影響壽命的應(yīng)力分布.可靠性工程研究所元器件工程部4.4.3加速壽命試驗(yàn)的理論依據(jù)實(shí)現(xiàn)加速壽命試驗(yàn)的關(guān)鍵是建立壽命特征與應(yīng)力水平之間的關(guān)系，即加速模型。（1）

50、以溫度應(yīng)力為加速變量的加速模型阿倫尼斯模型R(T ) = Ae- Ea / kTR(T): 在溫度為T時(shí)的反應(yīng)速度的能量）EA:激活能（引起失效或可靠性工程研究所元器件工程部產(chǎn)品初始狀態(tài)的量為M1，對(duì)應(yīng)時(shí)間為t1；另一狀態(tài)的量為M2，對(duì)應(yīng)時(shí)間為t2。溫度T為常數(shù)時(shí)，當(dāng)量M2達(dá)到某個(gè)值Mp時(shí)，則認(rèn)為該器件失效，而影響到由產(chǎn)品構(gòu)成設(shè)備的性能參數(shù)或工作。這時(shí)的時(shí)間差(t2-t1)就是產(chǎn)品從t1開始延續(xù)的壽命L。ln L = a + Ea/ kT即 令a=ln(Mp-M1)/A0，待定參數(shù)；L為某壽命特征，如中位壽命，平均壽命等。壽命特征L的對(duì)數(shù)與是溫度倒數(shù)的線性函數(shù).它符合化學(xué)反應(yīng)器件的壽命L與溫度T的關(guān)系?？煽啃怨こ萄芯克骷こ滩縱v 加速系數(shù)t = t(F ) = exp E( 1- 1 )00at1 (F0 )kT0T1v 阿倫尼斯模型有下述特點(diǎn)：v (1)該模型反映的是產(chǎn)品某特性量與激活能和所施加應(yīng)力的關(guān)系；v (2)阿倫尼斯模型使用的壽命與溫度的表達(dá)形式及加速因子都是基于量