工藝與器件的可靠性分析

1、電子器件與工藝的可靠性分析.目 錄1. 電子器件可靠性研討的意義；2. 電子器件可靠性的內(nèi)容； 1). 設(shè)計可靠性； 2). 工藝可靠性； 3). 封裝可靠性； 4). 運用可靠性； 5). 系統(tǒng)可靠性。3. 設(shè)計可靠性 1). 運用對器件性能的要求； 2). 環(huán)境對器件的要求； 3). 設(shè)計的寬限制.目 錄4.工藝可靠性 1).氧化 2).分散 3).離子注入 4).光刻 5).隔離 6).接觸 7).互聯(lián) 8).封裝.5.封裝可靠性 1).管殼選擇 2).鍵合銜接方式 3).封裝方式 4).接地 5).特殊要求 .6. 運用可靠性 1).任務(wù)電壓及穩(wěn)定性； 2).負(fù)載電流及穩(wěn)定性； 3).

2、任務(wù)溫度； 4).靜電維護； .可靠性實驗方案的設(shè)計.可靠性實驗的規(guī)范.現(xiàn)代可靠性評價技術(shù)的開展.一. 電子器件可靠性研討的意義對正常運用提供預(yù)期保證 從可靠性測試結(jié)果的統(tǒng)計分析中可以得到器件正常運用的大致時間，提早安檢、維修、或更新，從而保證平安運用。2.對器件設(shè)計提供實踐指點 設(shè)計人員可以根據(jù)在可靠性測試中出現(xiàn)缺點的器件解剖分析，尋覓缺點緣由，更該設(shè)計參數(shù)或目的，提高器件性能。3. 對器件工藝的規(guī)范或修正提供根據(jù) 可靠性高的器件制造工藝可以固定并規(guī)范，可靠性差的工藝必需修正并完善。. 二. 設(shè)計可靠性分析1.運用對器件性能設(shè)計的要求 在設(shè)計 電子器件時，首先要充分了解和滿足運用對器件性能的

3、要求，并且必需保證相當(dāng)?shù)膶捜荻?，這些要求主要是： a. 任務(wù)電壓； b. 驅(qū)動電流； c. 靜態(tài)電流； d. 速度或延時； e. 靈敏度或探測率等. 對電子器件，特別是集成電路的任務(wù)電壓，設(shè)計時主要從隔離方法、寄生效應(yīng)、場開啟電壓、溝道長度、P-N結(jié)深度和結(jié)的緩變或突變方式等思索。 對于集成電路的驅(qū)動電流，設(shè)計時主要從寬長比、MOS管的導(dǎo)通電阻、互聯(lián)線種類、寬度等思索 對于靜態(tài)電流， 主要從溝道長度、重離子沾污、隔離方法、開啟電壓等方面思索 對于速度與延時的目的主要思索的是溝道長度、溝道類型、串聯(lián)電阻寬長比、P溝還是N溝、金屬銜接還是多晶硅、p型摻雜互聯(lián)或n摻雜互聯(lián)等 對于哪些傳感器、探測器，

4、必需思索靈敏度、探測率這需求通盤設(shè)計器件探測、放大、阻抗匹配、構(gòu)造等要素 . 三、工藝可靠性分析分散 分散是重要的摻雜手段，是p-n結(jié)構(gòu)成或隔離、抗漏電等的主要電子器件工藝。 分散出現(xiàn)的影響器件可靠性的問題主要有： a. 濃度非均勻 緣由：恒溫區(qū)偏離、氣流分布 b. 結(jié)深偏向 緣由：參數(shù)設(shè)計偏向 c. 分散雜質(zhì)穿透 緣由： 阻撓層厚度偏向 d. 雜質(zhì)污染 緣由： 爐管污染 e. 后高溫過程中雜質(zhì)的分散. 2. 氧化 氧化對器件可靠性影響的主要問題在于：氧化缺陷的生成 氧化應(yīng)力的產(chǎn)生 薄氧化層生長與實際值的差別 介面態(tài)問題 針孔密度與擊穿 可動離子與重金屬污染 氧化的均勻性問題 .氧化誘生堆多層

5、錯.高溫暖低溫氧化都不利于構(gòu)成堆垛層錯 . 3.離子注入 離子注入是高精度的摻雜手段，它的工藝可靠性直接影響著器件的性能，離子注入容易出問題的地方主要是： a. 分析器：對離子的分選、荷質(zhì)比一樣峰的區(qū)分 b. 電荷積分儀: 二次電子遏制、中性離子 c. 掃描頻率選擇：fy:fx不能為整數(shù) d. 靜電堆積與放電 e. 樣品的冷卻 f. 束斑大小與注入時間 g. 束通道的濺射沾污 h. 注入離子的屏蔽 i. 退火與激活. 光刻中出現(xiàn)的非可靠性問題很多，包括： a.曝光參數(shù)的選擇:光強、膠厚、膠的種類、曝光、顯影時間 b.光強的均勻性:包括間隙、襯底吸收、外表反射 c.對位偏向：充分利用對位標(biāo)志對位

6、，不用不同的光刻機做 同一個器件的不同版次光刻 d.顯影與殘膠：顯影液不能過多地去除未顯影部分的光刻 膠，也不能腐蝕襯底資料，特別是金屬襯底。 e.脫膠、沾蝕與外表處置 f.在不同襯底上正負(fù)光刻膠的去膠： g.不同波長對光刻膠的要求4. 光刻. 5. 隔離 隔離的目的是為了減小器件的漏電。隔離的方法有：p-n結(jié)隔離、介質(zhì)隔離、溝槽隔離三種。其實隔離還包括器件與周圍環(huán)境的隔離如：鈍化、真空封裝。隔離的不可靠性問題主要有： a. 防止閂鎖效應(yīng)Luchup即可控硅效應(yīng)， 防止寄生管 b. 介質(zhì)隔離的主要問題是能否能有效將場開啟電壓提高到 電源電壓之上 c. 溝槽隔離的效果好，但工藝復(fù)雜，需求公用設(shè)備

7、 d. 目前的許多集成電路都采用多層布線，層間有效隔離和 減少分布電容應(yīng)同時兼顧 e. 用SOI資料是好的選擇，但薄膜器件要做島隔離 . 輻照產(chǎn)生電子-空穴對、在CMOS任務(wù)時，電子向N溝道集中，降低NMOS的開啟電壓，空穴向P溝道集中，升高PMOS的開啟電壓。呵斥CMOS 電路的漏電和失效。 SOI 器件層薄，產(chǎn)生的電子-空穴對少，由于埋層的隔離，襯底硅中的電子-空穴對無法到達(dá)器件溝道，有效提高了SOI 器件的抗輻照才干.MOS電路的 阱隔離TTL 電路的 環(huán)隔離P-n結(jié)隔離.介質(zhì)隔離.深槽隔離.接 觸 良好的歐姆接觸是任何器件所必需的，接觸指的是電路邏輯上必需銜接的地方，如有源器件與互聯(lián)線

8、的接觸，互聯(lián)線與無源器件的接觸多層布線的層間銜接等，不可靠的銜接輕那么降低器件性能、發(fā)熱、重那么器件損壞。主要問題是： a. 不產(chǎn)生肖特基接觸，接觸點的摻雜濃度高于1018/cm3 b. 防止釘扎效應(yīng)，用Al-Si,替代Al c. 層間互聯(lián)濺射堆積前一定要先用反濺 d. 互聯(lián)金屬堆積前，對即使光刻腐蝕良好的片子也要在 50:1的H2O：HF溶液中漂洗 30s,去除自然氧化層 e. 硅化物沒有充分構(gòu)成，呵斥接觸電阻太大.釘扎效應(yīng).肖特基結(jié)歐姆接觸.減少Al 吃 Si景象的方法：采用Al-Si合金0.5%-1.5%.6 互 聯(lián)集成電路的功能要正確表達(dá)必需有可靠的互聯(lián)，互聯(lián)中容易出現(xiàn)的可靠性問題主要

9、有：斷條： 電路芯片外表平整化不好，臺階太高、互聯(lián)金屬 薄膜太薄、堆積時灰塵顆粒遮蓋、過腐蝕b. 連條： 分辨率不夠、曝光缺乏、膠太厚、光刻時灰塵遮蓋c. 電遷移效應(yīng)： 電子動量使互聯(lián)金屬原子移位、堆積、斷條，此外還有應(yīng)力堆積發(fā)生電遷移等在Al中加1%-4%的Cu ，減少了Al的邊境分散，提高了電遷移的激活能，從而可以有效遏制電遷移景象。.d. Al-Si靶濺射快完時，Si的含量大大添加，會增大互聯(lián)電阻 e.多層互聯(lián)： 防止空洞效應(yīng)?？斩葱?yīng)，在多層布線時，有時會在線條上構(gòu)成小縫或小塊，這是由于金屬與周圍介質(zhì)的熱膨脹差別呵斥。防止的方法同樣可以采用Al-Cu合金資料.表1. 三種金屬薄膜的電遷

10、移比較金屬膜種類濺射時間實際厚度實際線條寬度實測電遷移電流Al 2小時493.0nm505m2.706105A/cm2 Al-Cu(10%) 1小時236.3nm318m1.331106A/cm2 Cu 1小時559.4nm438m1.22107A/cm2 .圖 通電前左和通電30分中和通電1小時后右的Al條形貌 .圖 通電前左和通電后斷裂后右的Al-Cu條形貌 .圖 通電前左和通電3A，2.5小時后右的Cu條形貌.第一層Al.第二層Al.7 封裝可靠性 封裝是關(guān)系到器件芯片能否實踐運用的問題，也關(guān)系到器件能否長久可靠運用的問題，封裝中容易出現(xiàn)的非可靠性問題主要有：a.鋸片時的對準(zhǔn)，防止因積累

11、誤差損傷芯片b.可靠的黏貼，要求接地、大電流、大功率、散熱好的 必需減薄、反面蒸金、用銀漿黏貼、成合金銜接。c. 選擇適宜的焊接方式，CMOS用超聲Si-Al絲焊接， TTL或大電流器件用金絲球焊。d. 壓焊時的超聲功率、壓力、引線長度適宜，不能太短 或太長.e. 焊線與線框引線腳的焊接牢度需求檢測在封裝傳感器等器件時，黏貼料與器件基片間不能產(chǎn)生明顯 的應(yīng)力。芯片與封裝基片盡能夠不采用靜電鍵合。g. 對特殊器件的封裝采用特殊工藝，如紅外器件采用真空封 裝，大部分軍品IC采用氣密性陶瓷封裝。 h. 對光學(xué)器件的封裝外表不要用吸收強的資料如太陽能電池的 封裝玻璃的吸收盡量小，紅外器件外表用Ge透鏡

12、等.硅片臺鋸刃鋸片對位.芯片黏貼資料引線框架黏 貼.壓?；旌衔镆€框架壓點芯片鍵合的引線管腳尖引線鍵合.引線楔壓劈刀(1)劈刀向上挪動導(dǎo)給劈刀更長的引線(3)超聲能壓力引線框架(4)劈刀向上挪動在壓點旁將引線折斷(5)(2)Al 壓點 超聲能壓力芯片超聲焊接.(2)H2 火焰球(1)金絲毛細(xì)管劈刀(5)壓力和加熱構(gòu)成壓點引線框架(6)劈刀向上挪動在壓點旁將引線折斷在壓點上的焊球壓力和超聲能芯片(3)劈刀向上挪動并導(dǎo)入更長的引線Die(4)金絲球焊.柱器件測試中的芯片鉤 樣品卡拉力實驗.太長太短器件壓點柱柱器件壓點柱器件壓點合 適焊線長度.運用可靠性 這是器件對運用條件的要求，只需在適宜的運用條

13、件下，器件才干發(fā)揚正常的性能，才干長期運用。要器件可靠運用必需留意以下幾點：任務(wù)電壓：器件普通能接受電源電壓的動搖為規(guī)定值的15%2. 負(fù)載: 負(fù)載電流不能超越規(guī)定值的5%，負(fù)載電阻那么相反3. 環(huán)境溫度：盡量滿足適宜的任務(wù)溫度 4. 濕度要求： 對封裝良好的器件濕度要求多時間沒有太高要求5. 靜電維護：MOS器件對防靜電的要求較高6. 振動： 防止在振動厲害的環(huán)境下任務(wù). 1).兼容與匹配 對運用器件，希望與系統(tǒng)內(nèi)其它器件能較好匹配，要有一定兼容度，方便維修與改換 2).寬限制 系統(tǒng)設(shè)計時，對器件的性能參數(shù)不要要求運用到上限，保管一定寬容，器件的各種能夠損壞要素都要在組成系統(tǒng)時盡量防止，或采

14、用相應(yīng)維護措施，使系統(tǒng)可靠。 3).自保與備用 對電子器件特別是集成電路，運用條件比較苛刻，突發(fā)性損壞很難防止，涉及航空、航天、生命等重要的運用，除了配備可靠的自保安裝，還要有備用系統(tǒng)，以備萬無一失。7. 系統(tǒng)可靠性.四、可靠性實驗 可靠性實驗是指在實驗室里用模擬現(xiàn)場任務(wù)好人環(huán)境條件進展實驗，以確定產(chǎn)品可靠性的方法?？煽啃詫嶒灠M現(xiàn)場運用條件的普通失效率實驗和大應(yīng)力強度的加速壽命實驗。 可靠性實驗的目的： 1. 在研制階段是產(chǎn)品到達(dá)預(yù)定的可靠性目的； 2. 在消費過程中，不斷監(jiān)控以提高產(chǎn)質(zhì)量量； 3. 制定合理的產(chǎn)品工藝挑選條件； 4. 對產(chǎn)品進展可靠性鑒定和驗收； 5. 研討器件的失效機

15、理。.通常產(chǎn)品的壽命可以分為三個延續(xù)的階段：早期失效期，也稱老練期。該階段的失效率較高，特點是失效率隨時間增長很快降低；2. 運用壽命期，也稱偶爾失效期。特點是正常任務(wù)時間長， 產(chǎn)品失效率最低，且失效率近似為一常數(shù)；3. 損耗期， 該階段，由于經(jīng)過壽命期后器件老化，產(chǎn)生老化失效，所以該區(qū)域也稱損耗失效區(qū)。特點是，產(chǎn)品失效率隨時間增長而添加?？煽啃詫嶒炂胀ㄔ谶\用壽命期中進展。.失效率老練期運用壽命期損耗期時間產(chǎn)品失效曲線.失效率老練期運用壽命期損耗期時間半導(dǎo)體器件的產(chǎn)品失效曲線.新產(chǎn)品的可靠性實驗 新研制的產(chǎn)品通常其可靠性都不能到達(dá)預(yù)期的程度，需求作可靠性增長實驗，即經(jīng)過反復(fù)的“實驗-分析-處理

16、的途徑暴露產(chǎn)品缺陷，采取糾正措施，及早發(fā)現(xiàn)并處理大部分可靠性問題?？煽啃栽鲩L實驗及可靠性研制實驗，不是以評價每個實驗方案能否經(jīng)過為目的，而是經(jīng)過實驗-分析-改良-再實驗的反法，使產(chǎn)品可靠性增長的實驗?？煽啃栽鲩L的三個要素是：1. 產(chǎn)品失效的檢測與分析；2.有問題產(chǎn)品的反響與分析；3. 執(zhí)行糾正措施并重新實驗。產(chǎn)品可靠性的增長速度取決于上述三個要素的完成速度。 可靠性增長是在研制期或在以后制造時使產(chǎn)品到達(dá)預(yù)期可靠性的綜合糾正措施。.可靠性增長實驗在研制初期通常有三種方法：實驗-問題記錄-再實驗；這種方法就是把對初期研制產(chǎn)品在實驗中發(fā)現(xiàn)的問題集中進展分析改良，再實驗。經(jīng)過這種實驗可以使產(chǎn)品的固有可

17、靠性有較大的提高。實驗-改良-實驗；這種方法經(jīng)過實驗暴露產(chǎn)品的薄弱環(huán)節(jié)、作失效機理和失效方式分析，立刻改良再實驗，證明分析的結(jié)果，使產(chǎn)品固有可靠靠性得到 增長。 含延緩改良實驗-改良-再實驗；這是上述兩種方法的結(jié)合，實驗過程發(fā)現(xiàn)問題后有些立刻改良，再實驗；有些那么延緩改良，等再實驗終了后全面分析、改良后再實驗驗證。 可靠性實驗是一個反復(fù)實驗、不斷改良、不斷完善的過程。.產(chǎn)品鑒定和驗收的可靠性實驗 產(chǎn)品在初期研制可靠性評審經(jīng)過后，就要進展試制性大批量消費，以考核設(shè)計文件、工藝設(shè)備和質(zhì)量保證的可行性。以及原資料、試劑等的一致性、穩(wěn)定性，暴露設(shè)計與消費中的問題，落實改良措施，為產(chǎn)品定型和正式消費發(fā)明

18、條件。 產(chǎn)品從樣品研制出來后，就進入了產(chǎn)品定型階段。為了驗證產(chǎn)品能否在規(guī)定的環(huán)境條件下到達(dá)規(guī)定的性能和滿足可靠性要求，就必需做鑒定實驗。而可靠性驗收實驗是指為了確定定型和批量消費的產(chǎn)品，能否在規(guī)定的條件下到達(dá)規(guī)定的性能和可靠性要求的實驗。普通，驗收實驗不是每批產(chǎn)品都做，而是不定期的經(jīng)常進展，檢控產(chǎn)質(zhì)量量的變化。 . 試消費中，經(jīng)過工序檢驗、工藝挑選和逐批檢驗的產(chǎn)品，以為質(zhì)量穩(wěn)定時，可以按照GB5080-86，SJ2166-82，SJ2064-82的規(guī)范，制定可靠性鑒定和驗收實驗的方案。 可靠性實驗的方案要防止走太寬松與太苛刻兩個極端。對要求特別嚴(yán)厲的航天產(chǎn)品、軍品等，也要參考部標(biāo)、國標(biāo)和行業(yè)規(guī)

19、范，假設(shè)有特殊的要求，必需特別設(shè)計，提高設(shè)計規(guī)范。 產(chǎn)品的例行可靠性實驗由各單位的質(zhì)量管理與檢驗部門完成。而外單位委托研制的產(chǎn)品驗收，其驗收規(guī)范往往主要由委托單位提出，并經(jīng)消費單位和運用單位協(xié)商，而產(chǎn)品的驗收可靠性實驗要包含事先委托實驗和現(xiàn)場測試等內(nèi)容?？煽啃詫嶒灥膯挝灰部刹辉谙M單位，而委托權(quán)威單位進展。. 沒經(jīng)挑選的半導(dǎo)體器件的失效曲線如上圖所示。表現(xiàn)為在早期失效期出現(xiàn)一個高失效的峰值，然后進入運用壽命期，失效率按正態(tài)分布的對數(shù)曲線緩慢下降，幾乎沒有損耗期，從正常運用直接損壞。 根據(jù)消費工藝或設(shè)備的不同，對同一設(shè)計對不同批次的產(chǎn)品能夠出現(xiàn)優(yōu)品或劣品，即長壽命、低分散和短壽命、高離散。所以即

20、使正常消費，通常也必需做可靠性挑選。 可靠型挑選通常要對產(chǎn)品施加各種應(yīng)力或采用特殊手段，盡能夠地剔除早期失效產(chǎn)品，是挑選出的產(chǎn)品有高的運用壽命。在做挑選實驗前，樣品都經(jīng)過全參數(shù)測試且全是合格品，理想的挑選是剔除一切劣品，保管一切優(yōu)品。但實踐上作不到，由于可靠性實驗?zāi)軌虿糠謸p壞優(yōu)品。因此，可靠性實驗的條件設(shè)定非常重要。. 有效的挑選可以使器件的失效率，降低一到二個數(shù)量級不同的實驗工程可以曝露不同的失效緣由，必需根據(jù)不同的產(chǎn)品工藝、機構(gòu)特點，選擇不同的可靠性實驗工程。. 檢查實驗 顯微鏡檢查、超聲探傷實驗、中子探 傷實驗、聲透激光掃描顯微鏡實驗、 紅外線非破壞性檢查實驗、 X射線檢查實驗實驗工程

21、密封性實驗 液浸檢漏實驗、氦質(zhì)譜檢漏實驗、 放射性示蹤檢漏實驗、 溫度實驗 環(huán)境應(yīng)力實驗 震動加速度實驗、離心加速度實驗、 機械沖擊實驗、溫度循環(huán)實驗、 熱沖擊實驗 . 高溫存儲實驗 功率電壓老化實驗壽命實驗： 低應(yīng)力實驗 非線性三次諧波實驗 精細(xì)老化實驗. 掃頻震動實驗 1. 震動實驗：隨機震動實驗 震動噪聲實驗 震動疲勞實驗2. 離心加速實驗3. 沖擊實驗 低溫實驗、高溫實驗、高低溫循環(huán)實驗4. 溫度實驗 熱沖擊實驗 熱性能實驗機械、環(huán)境實驗分類. 示蹤氣體氦細(xì)檢漏實驗 放射性同位素細(xì)檢漏實驗 晶體管濕熱細(xì)檢漏實驗6.密封實驗： 碳氟化合物粗檢漏實驗 染料浸透檢漏粗檢漏實驗 增重粗檢漏實驗

22、7. 濕熱實驗 恒溫濕熱實驗、交變溫濕熱實驗 . 粒子碰撞噪聲監(jiān)測多余實驗 老練實驗 鹽霧實驗 超期復(fù)驗實驗 內(nèi)部水汽含量實驗8.特殊實驗： 輻射實驗 鍵合強度實驗 芯片附著強度實驗 低氣壓實驗 無重力實驗 混響實驗.集成電路環(huán)境實驗 集成電路的環(huán)境實驗是指模擬產(chǎn)品能夠遇到的自然條件，在這種環(huán)境下的可靠性實驗。以檢驗產(chǎn)品順應(yīng)環(huán)境的才干。 環(huán)境實驗的目的是用盡能夠短的時間再現(xiàn)與實踐環(huán)境對產(chǎn)品產(chǎn)生的一樣影響，用施加能加速產(chǎn)品性能退化過程的應(yīng)力來模擬集成電路或電子器件的壽命。這些實驗對電子器件性能的變化要盡能夠的接近器件壽命實驗時察看到的影響，以使實驗結(jié)果可靠。.氣候條件： 溫度、濕度、氣壓、風(fēng)、雨

23、、煙霧、鹽霧、油霧、腐蝕氣體；2.機械條件： 震動、沖擊、跌落、離心、搖擺、碰撞、失重、爆炸、沖擊波3. 生物條件：霉菌、昆蟲4. 輻射條件： 太陽輻射、核輻射、紫外輻射、宇宙線輻 射、高能單粒子輻射5. 電磁條件：電場、磁場、閃電、雷擊、電暈、放電6. 人為要素：運用、維修、包裝等.1. 溫度實驗1. 低溫實驗實驗在低溫箱內(nèi)進展實驗?zāi)康模捍_定低溫條件下的任務(wù)與存儲順應(yīng)性。實驗原理：低溫使電子元器件的電參數(shù)發(fā)生變化，資料變 脆，及零件資料冷縮產(chǎn)生應(yīng)力等。低溫實驗的等級與時間：溫度oC): -10, -25, -40, -55, -65時間h)： 0.5， 1， 2， 4， 8 8， 16， 2

24、4， 48， 72， 96 溫度偏向：3 oC.2. 溫度循環(huán)實驗 實驗?zāi)康模涸诙虝r間內(nèi)接受溫度反復(fù)變化的才干及不同結(jié) 構(gòu)資料間的熱匹配性能。實驗原理：器件短時間內(nèi)接受溫度的反復(fù)變化，接受熱脹冷縮 引起的交變應(yīng)力，此應(yīng)力會使資料開裂、接觸不良、性能變化?？梢詸z測不同構(gòu)造資料間的熱匹配性能，能有效檢測貼片、鍵合、內(nèi)涂料和封裝等存在的潛在缺陷，能加速硅片潛在裂紋的暴露。 實驗在高低溫箱內(nèi)進展。 高溫與低溫的存放時間分別為30分，室溫過渡時間小于1分，循環(huán)次數(shù)3-5次。.3.恒定濕熱實驗實驗?zāi)康模捍_定產(chǎn)品在相對高濕度環(huán)境下任務(wù)與存儲的順應(yīng)性，用于察看在規(guī)定時間內(nèi)恒溫高濕對器件性能的影響。實驗在潮濕箱

25、中進展。條件：溫度402oC，濕度：93% 3%時間：2, 4，6， 10， 21， 56天選一測試：恒定濕熱實驗終了后，在大氣中恢復(fù)1-2小時，立刻 測試，并先測對濕度敏感的性能參數(shù)，在24小時內(nèi)測 完。濕熱實驗也可以作為一項檢漏實驗列入工藝挑選工程.4. 高溫實驗 目的：考核電子元器件在高溫下性能變化的大小 原理：在給定的熱條件下測試器件的性能，考核其與常溫 下性能的差別，即檢測器件的抗熱才干大小。 實驗在高溫箱中進展。 高溫實驗條件 溫度oC：40， 55， 70 ，85， 100， 125, 155, 175, 200, 250 時間h) : 0.5, 1, 2, 4, 6 , 8 1

26、6, 24, 48, 72, 96 每次實驗按要求選擇一個溫度和一個是間，完成后在大氣中放置1-2個小時候全參數(shù)丈量。 .2. 震動實驗 電子產(chǎn)品在運輸及運用過程中經(jīng)常碰到的震動強度與頻率環(huán)境有：飛機：震動加速度強度20G; 震動頻率30Hz;火車：震動加速度強度5.6G；震動頻率2Hz8Hz；坦克：震動加速度強度10G； 震動頻率10Hz500Hz；導(dǎo)彈：震動加速度強度515G，震動頻率3000Hz. 震動實驗設(shè)備提供固定頻率和加速度的實驗條件，加速度的范圍從50G10000G，頻率從2Hz5000Hz，對不同的產(chǎn)品提供超出運用條件幾倍甚至幾十倍的強度來實驗，得到可靠的運用保證。.震動實驗?zāi)?/p>

27、的：確定產(chǎn)品接受規(guī)定震動等級的才干實驗在振動臺進展用來考核產(chǎn)品的構(gòu)造，可以做三個方向的震動，在做固定頻率、固定加速度的實驗中，構(gòu)造結(jié)實的產(chǎn)品很少失效。實驗時，震動等級由振動頻率、震動幅度和震動時間決議。在變頻震動實驗中半導(dǎo)體器件失效較多，通常表現(xiàn)為外引線折斷、內(nèi)毒鍵合點脫開、瞬時短路、斷路等。構(gòu)造不良、粘片或鍵合不牢、芯片有裂紋以及外來微粘的半導(dǎo)體器件普通可以用變頻振動實驗檢查出來，必要時也可作為高可靠器件的工藝挑選工程，但效果有時比不上離心加速和碰撞實驗。.1震動疲勞實驗 也稱固定頻率震動實驗，普通采用： 50Hz的頻率，1012G的加速度，在X-Y兩個方 向上，或X-Y-Z上個方向上各震動

28、一個小時，到 32 小時，甚至按要求的更長時間。 實驗?zāi)康模嚎己吮辉嚇悠吩谝欢ㄍ廨d荷條件長時間鼓勵 下，處于這種震動形狀下的抗疲勞才干.2. 掃頻振動實驗 是按對數(shù)方式變頻的震動頻率實驗。頻率范圍 502000Hz；先有低到高添加頻率，再由高到低降低頻率，每周期20分。每個方向掃描2次以上；檢測樣品有無共振景象或共振過程對樣品的損壞情況。 掃頻震動實驗時，對微電路作等幅諧振動；加速度分20G、50G和70G三檔196m/s2、490m/s2和686m/s2在相互垂直的三個方向上各進展5次。實驗?zāi)康模簩ひ挶辉嚇悠吩诟鲀r固有諧振頻率及在該頻 率段得耐震才干.3. 震動噪聲實驗 實驗?zāi)康模嚎己藰悠吩?/p>

29、被試條件下有無噪聲產(chǎn)生 實驗方法： 實驗條件與掃頻震動實驗根本一樣，其加速度值普通小于20G，振動頻率在202000Hz范圍內(nèi)隨時間按對數(shù)變化，在從20Hz到2000Hz在回到20Hz的時間為6、10、30分鐘，規(guī)定在三個相互垂直的方向上各掃一次，包括與樣品外表垂直的方向。.4. 隨機震動實驗實驗?zāi)康模簷z測被試樣品在隨機鼓勵下抵抗隨機震動的才干實驗方法 ：模擬各種現(xiàn)代環(huán)境條件下能夠產(chǎn)生的震動，隨機震動的振幅具有高斯分布，加速度譜的密度與頻率的關(guān)系是特定的，頻率范圍在幾十到2000Hz。實驗時間：1，1.6，3,6，9，12，36h).也稱碰撞實驗實驗?zāi)康模?調(diào)查樣品在運輸、碰撞、跌落的過程中不

30、同程度的外載荷反復(fù)碰撞下的抗疲勞才干或評價其構(gòu)造的完好性。 實驗在碰撞臺上進展?？稍谌齻€相互垂直的反方向進展， 對于構(gòu)造良好的器件，在加速度達(dá)100g 的碰撞沖擊下很少失效。 碰撞速率為每分鐘4080次，加速度等級和碰撞總次數(shù)如下：加速度：10, 15, 25, 40, 50, 75，100G總碰撞次數(shù)：1000, 2000，4000，6000, 10000103. 沖擊實驗.離心加速度實驗就是利用機械旋轉(zhuǎn)時對樣品產(chǎn)生恒定的離心加速度的一種實驗。又稱為穩(wěn)定加速度實驗。離心加速度可以用下式計算： 式中，n 轉(zhuǎn)速，R旋轉(zhuǎn)半徑。G重力加速度實驗?zāi)康模捍_定電子元器件在溫恒加速度作用下的接受才干，評價其

31、構(gòu)造的牢度與可靠性 實驗在離心機上進展，改動加速度的大小就相當(dāng)于改動給予芯片或鍵合點的拉力。粘片、鍵合不良的器件就能剔除。4. 離心加速度實驗. 普通電子器件在實踐運用時接受的離心加速度并不大，只需飛機起飛、導(dǎo)彈轉(zhuǎn)向、火箭發(fā)射時有高的加速度。其數(shù)值可以到達(dá)10200G。繼續(xù)時間即使秒到幾分鐘，戰(zhàn)斗機的加速度思索人的接受力，普通控制在10G內(nèi)，但高速炮彈的旋轉(zhuǎn)速率高達(dá)2000r/s, 裝在離中心5cm 處得器件將接受2222G的離心加速度。 對于普通運用的半導(dǎo)體器件，只需經(jīng)過100G的離心加速度實驗就可滿足要求，而且，在1000G內(nèi)器件出現(xiàn)失效的能夠性較小，所以，對軍品等高運用要求的半導(dǎo)體器件，

32、國際上常用20000G30000G的離心加速度實驗，其目的不是模擬實踐運用環(huán)境，而是檢驗并挑選掉芯片欠佳，或內(nèi)引線與鍵合點強度較差的器件。. 由于離心加速度實驗是逐漸加大的“靜態(tài)應(yīng)力，破壞性較小，對于粘片、鍵合良好的器件，普通不會遭到損傷。它的加速度等級和實驗時間如下：加速度： 5, 10，15， 25, 50，100， 10000， 20000(G)實驗時間：1， 2， 5， 10min).5.老化實驗老化實驗也叫老練實驗實驗?zāi)康模禾蕹缙谑У脑骷嶒炘恚涸谝欢ǖ沫h(huán)境溫度下較長時間內(nèi)對器件延續(xù)施加一定的電應(yīng)力，經(jīng)過電-熱應(yīng)力的綜協(xié)作用來加速器件內(nèi)部的各種物理-化學(xué)反響過程，促使隱藏于器

33、件內(nèi)部的各種潛在缺陷及早暴露，從而到達(dá)剔除早期失效產(chǎn)品的目的。老化挑選的作用：對器件工藝制造過程中的一系列缺陷如：外表沾污、焊接不良、溝道漏電、硅片裂紋、氧化層缺陷和部分發(fā)熱點等都有較好的挑選效果；對于無缺陷的元器件，老化也可促使其電參數(shù)穩(wěn)定。.老化挑選方法1.常溫靜態(tài)功率老化 即在室溫下老化。半導(dǎo)體的p-n結(jié)在正偏打通形狀，器件老化所需熱應(yīng)力是經(jīng)過器件本身所耗費的電功率轉(zhuǎn)換而來。由于器件在老化時，遭到熱、電的綜協(xié)作用，器件內(nèi)部的各種物理、化學(xué)反響過程被加速使其潛在缺陷提早暴露并被盡在剔除。這種老化方式不需高溫設(shè)備，且操作簡單，被普遍采用。在器件的平安任務(wù)范圍內(nèi)，可以適當(dāng)加大老化功率提高器件結(jié)

34、溫，可以收到更好的效果，并縮短老化時間。.為了是老化得到稱心的效果。該當(dāng)留意：1. 老化設(shè)備該當(dāng)有良好的防自激震蕩措施；2. 老化時，器件電壓的添加和減少，該當(dāng)緩慢，防止電壓變 化產(chǎn)生較大的脈沖，損壞器件；3. 老化后要在規(guī)范或規(guī)范規(guī)定的時間內(nèi)及時丈量器件參數(shù)， 否那么，老化中超差的部分參數(shù)會恢復(fù)到原來的值；4. 為保證晶體管能在所能接受的最高結(jié)溫下老化，應(yīng)準(zhǔn)確測 量晶體管熱阻。 對集成電路來說，由于其任務(wù)電流和電壓都遭到較大限制本身的結(jié)溫溫升很小，如不提高環(huán)境溫度，很難到達(dá)有效老化所需的溫度。因此，常溫靜態(tài)功率老化只在部分集成電路數(shù)字電路、線性電路中運用。.2. 高溫靜態(tài)功率老化 它與常溫靜

35、態(tài)功率老化在加電方式、實驗電路方式等方面都一樣，差別是環(huán)境溫度不同。由于環(huán)境溫度較高，集成電路的結(jié)溫就可到達(dá)很高的溫度。所以，普通講，高溫功率老化的效果比常溫功率老化的效果好。 我國軍用集成電路和其它電子元器件規(guī)范中，明確規(guī)定必需進展高溫功率老化。詳細(xì)條件是： 在產(chǎn)品規(guī)定的額定電源電壓、額定負(fù)載、輸入信號及線路進展老化，老化溫度：125oC3oC; 老化時間：168 h(可根據(jù)需求確定 老化過程中每8小時測試一次參數(shù)。民品的功率老化條件可減低。.結(jié)溫的近似計算在熱阻未知的情況下，結(jié)溫的近似計算方法如下：二極管和晶體管 a. 小功率 晶體管 Tj = TA+30 oC) 二極管 Tj = TA+

36、20 b. 中功率 晶體管 Tj = Tc+30 二極管 Tj = Tc+20 Tj ,Tc, TA 分別為結(jié)溫、管殼溫度與環(huán)境溫度 2. 集成電路 a. 門數(shù)不大于30 或晶體管數(shù)不大于120個存儲器除外 Tj = TA+10 oC).b. 門數(shù)大于30， 或晶體管數(shù)大于120個，包括存儲器 Tj = TA+25 oC)c. 低功耗TTL及MOS電路 門數(shù)不大于30或晶體管數(shù)不大于120 Tj = TA+5 oC) 門數(shù)大于30或晶體管數(shù)大于120 Tj = TA+13 oC).3. 高溫反偏老化 在高溫反偏老化中，對電子器件的p-n結(jié)加的是反偏電壓，器件內(nèi)部只需很小的反向電流，幾乎不耗費功

37、率。這種老化方式對剔除有外表效應(yīng)缺陷的器件特別有效，因此在一些反向運用的半導(dǎo)體器件的老化實驗中得到廣泛運用。4. 高溫動態(tài)老化 高溫動態(tài)老化主要針對數(shù)字電路。這種老化方式是在被老化器件的輸入端由脈沖信號驅(qū)動，是器件不停地處于翻轉(zhuǎn)形狀，它很接近與器件的實踐運用形狀。.高溫老化實驗電路有串聯(lián)開關(guān)和并聯(lián)開關(guān)兩種實驗電路。串聯(lián)開關(guān)實驗電路又稱環(huán)形計數(shù)器電路。特點是：把全部受試器件的輸入、輸出端串聯(lián)起來組成一個環(huán)形計數(shù)電路。由于前級得輸出就是后級的輸出，即后一級就是前級的負(fù)載，從而無需外加鼓勵信號和外加負(fù)載，所以設(shè)備簡單，容易實現(xiàn)。缺陷是任一級器件失效，整個環(huán)形震蕩器中斷任務(wù)，實驗停頓，直到改換失效損壞

38、器件后，實驗才重新開場。并聯(lián)開關(guān)實驗的電路特點是：實驗器件與鼓勵電源并聯(lián)，每個被試器件都能單獨有外加開關(guān)電壓驅(qū)動，每個被試器件的輸出端都可結(jié)一個模擬最大值的負(fù)載，防止了串聯(lián)老化時一個器件失效，整個實驗停頓的缺陷。.高溫動態(tài)老化實驗條件： 在最高額定任務(wù)電壓和最高額定溫度下老化168 240小時，如軍用器件可選擇100168小時，宇航器件240小時，而民用器件通常只用幾個或十幾個小時。無源器件的老化：對電阻電容的等無源器件，通常彩玉偶那個高溫老化，即 在電容器最高額定任務(wù)溫度下施加額定電壓，繼續(xù)96100h,剔除因介質(zhì)缺陷導(dǎo)致的短路、擊穿等。另外也能剔除電解液走漏，對沒有瑕疵的電容，也能因老化消

39、除介質(zhì)中的內(nèi)應(yīng)力使容量穩(wěn)定。電阻的高溫老化能剔除電阻薄膜缺陷等產(chǎn)生的失效。.5.與外引線有關(guān)的實驗外引線可焊性實驗 目的：考核外引線接受低熔點焊接的才干。 原理：在給定條件下，將經(jīng)過水汽老化預(yù)處置的元器 件外引線浸入規(guī)定組分規(guī)定溫度的融錫中，經(jīng) 過規(guī)定時間后，檢查外引線的涂錫才干。 設(shè)備：焊料槽、水汽老化室、焊劑、焊錫、溫度計、 焊接夾具等 能夠暴露缺陷：外引線可焊性差。.2.外引線結(jié)實性實驗 目的：考核元器件外引線在拉力、扭矩、彎曲、疲勞應(yīng)力 作用下的引線結(jié)實性和封裝密封性。 原理：讓外引線接受一定的拉力、扭矩、彎曲、疲勞應(yīng) 力，假設(shè)外引線出現(xiàn)裂紋、斷裂、引線與基體間出現(xiàn) 裂紋、斷開等景象，

40、那么闡明該引線的強度不高，引 線焊接不牢或密封性不好。從而判別其外引線的牢 固性與封裝密封性。 能夠暴露的缺陷：外引線的結(jié)實性與封裝密封性。 .6. 密封性實驗1.碳氟化合物粗檢漏實驗；2.染料浸透粗檢漏實驗；3.增重粗檢漏實驗；4.晶體管濕熱檢電子元器件密封性實驗；5.放射性同位素細(xì)檢漏實驗；6. 示蹤氣體氦細(xì)檢漏實驗.濕熱實驗恒定濕熱實驗 目的：檢驗器件在高溫高濕條件任務(wù)或存儲的才干 原理： 器件在恒溫、恒濕條件下，水汽借助溫度以分散、 熱運動、毛細(xì)呼吸等作用進入封裝器件內(nèi)部，從而 加速金屬資料的腐蝕和絕緣資料的老化，此外還會 引起器件參數(shù)的變化。2. 交變濕熱實驗 目的：檢測器件在交變的

41、高溫高濕條件下的順應(yīng)才干 原理：高溫暖高濕能顯著加強水汽進入封裝內(nèi)部的才干，比 恒溫濕熱實驗的條件更加惡劣。.7 特殊實驗x射線檢查實驗 目的：用非破壞性的方法檢測器件封裝內(nèi)部的缺陷，特別是密封工藝帶來的外來物質(zhì)、錯誤的內(nèi)引線銜接、芯片附著資料中的空隙等內(nèi)部缺陷。 X射線檢測是非破壞性的，有雙重作用：可用作失效分析；在制造過程中用來檢驗金屬與塑料組裝工藝，剔除工藝有缺陷產(chǎn)品。是國外半導(dǎo)體器件廠的系統(tǒng)檢測手段。 原理：透過資料的x 射線強度隨資料的吸收系數(shù)和厚度衰減，x 射線檢測是根據(jù)樣品不同部位對x射線的吸收率和透射率的不同，利用不同部位對透射x射線強度的檢測比較，來發(fā)現(xiàn)缺陷。 設(shè)備：x射線檢

42、測儀.可檢測缺陷：芯片粘片、引線損傷、引線外形、焊接質(zhì)量、 封裝異物和封裝密封性等各種缺陷。2. 超聲掃描顯微分析 目的：利用超聲波反射方式的聲學(xué)成像原理，非破壞性地查找元器件封裝存在的物理缺陷 原理： 利用超聲波波長短、直線傳播，在任何界面都會反射、碰到空氣100%反射的性質(zhì)，使由超聲換能器產(chǎn)生的5-200MHz的超聲波，經(jīng)聲學(xué)透鏡聚焦，由耦合介質(zhì)傳到樣品，透射進樣品并被樣品內(nèi)部的某個界面反射，構(gòu)成回波，經(jīng)過回波搜集、處置、鎖定回波界面，掃描成超聲圖像，發(fā)現(xiàn)器件內(nèi)部的缺陷。該方法在資料分析方面有其他技術(shù)無法比較的優(yōu)點，能察看到無法用顯微鏡發(fā)現(xiàn)的缺陷，能提供x射線無法得到的高襯度察看，特別能運

43、用於不適宜用破壞性物理分析的場所。. 能夠暴露的缺陷 a 模塑化合物與引線框架、芯片基座間的分層； b 模塑化合物的空洞和裂紋 c 芯片粘結(jié)資料中的未粘結(jié)區(qū)域和空洞等 此外還有掃描電鏡分析、俄歇電子能譜分析等.靜電損傷、防護與實驗靜電的產(chǎn)生 對器件有影響的靜電的產(chǎn)生主要是摩擦和感應(yīng)。 當(dāng)兩種具有不同電子化學(xué)勢或費米勢的資料相互接觸時，電子將從化學(xué)勢高的資料相化學(xué)勢地的資料轉(zhuǎn)移，在分別時，總有部分轉(zhuǎn)移電子來不及前往原來資料，從而呵斥這兩種原來電中性的資料帶電。對絕緣體，電荷總是分布在外外表，而帶電量的多少，即電位的高低與資料及分別的快慢有關(guān)。當(dāng)兩種資料摩擦?xí)r，是多次接觸-分別的過程，摩擦面積大、

44、分別速度快，靜電電位就高。實踐丈量闡明，摩擦產(chǎn)生的靜電電位可以高達(dá)幾百到幾千伏。 靜電電位的高低還與外表干凈度、環(huán)境濕度、接觸壓力等有關(guān)。.人體的靜電可來源于活動和靜電感應(yīng)。人體與衣服、鞋襪、地板、工具、桌椅等接觸時，可以產(chǎn)生很高的靜電壓。 人體活動靜電壓（濕度10-20%）靜電壓（濕度65-90%）在合成纖維地板走動35000V1500V在聚乙烯地板走動12000V250V在工作臺上操作6000V100V翻動乙烯樹脂封面7000V600V拾起普通聚乙烯袋20000V1200V坐在聚乙烯泡沫墊椅上18000V1500V在塑料臺上滑動塑料盒18000V1500V從印制板上拉膠帶12000V150

45、0V用氟利昂噴灑清洗電路電路板15000V5000V.人體電阻較低，對靜電是良導(dǎo)體，手腳間電阻只需幾百歐姆，手指間有幾千到幾十千歐姆，在靜電場中恨意感應(yīng)帶電，且一處帶電就全身帶電。人體靜電壓反比于人體電容，人體對地電容主要是腳底板對地電容，普通的人體電容值在50250PF，典型值在150PF，故帶少量的電就可有很高的靜電壓。 人員操作速度越快，靜電位越高，濕度越低靜電位越高，衣服鞋襪等與地面的電阻越高，靜電電位越高。另外，靜電塵埃對器件工藝也會產(chǎn)生影響，主要對光刻、氧化、外延、刻蝕等工藝產(chǎn)生影響。人體靜電對器件的危害主要在測試、打印、包裝等與引線觸摸過程，尤其是許多人并不知道人領(lǐng)會產(chǎn)生如此高的

46、靜電。.器件的抗靜電才干主要由于器件的構(gòu)造、輸入端抗靜電維護電路的方式、幅員設(shè)計和制造工藝等要素決議。對靜電敏感電子器件的靜電敏感電壓等級為：級別靜電敏感電壓范圍級別靜電敏感電壓范圍0級 250V2級20003999V1A級250499V3A級40007999V1B級500999V3B級 8000V1C級10001999V.按元器件類型列出的靜電敏感度分級級別元器件類型敏感電壓范圍01999V微波器件、肖特基二極管、點接觸二極管、閘流管、分離型MOS管、結(jié)型場效應(yīng)晶體管、聲表面波器件（SAW）、電荷耦合器件（CCD）、薄膜電阻器、集成電路、運算放大器（OP、AMP）、超高速集成電路（VHSIC

47、）、混合電路（一級元器件）敏感電壓范圍20003999V分立型MOS場效應(yīng)晶體管、結(jié)型場效應(yīng)晶體管（JEFT）、低功率雙極型晶體管（Pout100mW, IcPout100mW，400mAIc100mA)、光電器件、發(fā)光二極管、光敏器件和光耦合器件、運算放大器、集成電路、超高速集成電路、其它微電路、混合電路（三級元器件）、片式電阻器、壓電晶體.靜電損傷的表現(xiàn)靜電對電子元器件的損傷相當(dāng)復(fù)雜，有時表現(xiàn)為突發(fā)性失效，還會出現(xiàn)緩慢性失效具有一定的隨機性和隱蔽性表中列出了靜電對元器件的損傷類型與機理方式：元器件類型被損傷的結(jié)構(gòu)失效機理失效模式MOS場效應(yīng)晶體管數(shù)字集成電路線性集成電路混合電路MOS電容器

48、 MOS結(jié)構(gòu)高電壓、大電流造成的介電擊穿短路、漏電流增大二極管、閘流管、TTL（數(shù)字、線性）MOSFET、JEFTMOSIC的輸入保護電路半導(dǎo)體p-n結(jié)能量過大或過熱造成為等離子區(qū)二次擊穿；電遷移使電流增大參數(shù)漂移或失去二極管、晶體管功能.元器件類型被損傷的結(jié)構(gòu)失效機理失效模式混合電路或單片集成電路中的電阻器薄膜電阻器介電擊穿、隨電壓增加產(chǎn)生新的電流通路，因焦耳熱產(chǎn)生破壞性通路電阻漂移單片IC或混合電路金屬互聯(lián)線與焦耳熱有關(guān)的斷條開路用非石英或陶瓷封裝的VSLC和存儲器，尤其對紫外敏感的EPROM場效應(yīng)結(jié)構(gòu)和非導(dǎo)電外殼由于靜電放電在其表面上積存的離子引起表面轉(zhuǎn)化或閾值電壓漂移工作性能降低晶體振

49、蕩器聲表面波器件壓電晶體靜電壓過高時，因機械力使晶體碎裂工作性能降低上表面波器件、非金屬外殼、芯片表面未鈍化的半導(dǎo)體器件間距很近的電極電弧放電軟化和熔化電極金屬工作性能降低.靜電防護 國家軍用規(guī)范GJB1649-93將敏感電子產(chǎn)品規(guī)定為靜電放電電壓在16000V以下的電子產(chǎn)品，及報考元器件，也包括電子組件和電子設(shè)備。電子設(shè)備和設(shè)計系統(tǒng)應(yīng)能為最敏感的元器件提供不低于400V的靜電反放電防護才干。靜電防護要貫徹與器件設(shè)計、制造、測試、實驗、傳送、包裝、運輸和和運用的全過程、各環(huán)節(jié)。首先要在器件設(shè)計時在芯片上設(shè)計制造各種靜電維護電路或維護構(gòu)造，提高器件的抗靜電才干，然后，在器件運用時制定、執(zhí)行各種防

50、靜電措施，減少器件遭到的靜電影響。這些措施可以羅列如下： 1. 防止運用產(chǎn)生靜電的資料，采用專門的防靜電塑料或橡膠，來制造各種容器、包裝資料、任務(wù)臺、設(shè)備墊、地板等，防止靜電的產(chǎn)生和積累外表電阻100K1M.2. 采用防靜電的泡沫塑料、包裝袋、包裝盒等包裝器件，在驗收、入庫，特別是運輸更應(yīng)檢查防靜電包裝的完好。3. 操作者要穿戴防靜電的任務(wù)服和鞋子，不能穿化纖、尼龍、滌綸任務(wù)服和絕緣鞋。4. 器件任務(wù)區(qū)內(nèi)的相對濕度不應(yīng)低于50%，防止靜電的積累。5. 對各種能夠產(chǎn)生靜電的物體和人，提供各種放電通路，如為儀器設(shè)備作良好的接地，為人提供肘帶、腕帶、腳帶，并經(jīng)過1M 電阻接地，將一切外表可靠接地的方

51、法是有效的防靜電措施。6. 在不能用接地方法的傳送帶、任務(wù)環(huán)境、儀外表板等，可以在起外表噴灑抗靜電劑、安裝空氣電離器等來中和靜電，防止積累。.靜電放電敏感度實驗實驗?zāi)康模航o出電子元器件或微電路接受靜電放電的能 力，及其受靜電放電作用呵斥的損傷和退化的敏感 度，對器件和微電路進展靜電敏感度分級，該實驗 為破壞性實驗。實驗原理：經(jīng)過模擬人體、設(shè)備或器件放電的電流波形， 按規(guī)定的組合或順序，對器件或微電路個引出端放 電，找出呵斥它們損傷的閾值放電電壓，即 找出呵斥 器件或微電路的性能參數(shù)的變化量超越規(guī)定值的最小 放電電壓。實驗設(shè)備：靜電敏感度測試儀.抗輻照實驗 微電子器件的抗輻照實驗主要分輻射總劑量

52、實驗、瞬時劑量輻照和單粒子效應(yīng)實驗?？馆椪諏嶒炇呛娇铡⒑教炫鋫?、核反響堆中電子器件必需的實驗。輻照總劑量實驗 實驗?zāi)康模狠椛淇倓┝恐鸽娮釉骷?射線輻照環(huán)境下的器件性能產(chǎn)生嚴(yán)重退化或損壞前所接受的總吸收輻射的才干，輻照總劑量與輻照時間成正比，與射線的輻射強度成正比。 劑量單位用rad(si) 表示，即 輻照積存在1克Si中的能量。 實驗原理：當(dāng)高能量的射線入射器件后，光子穿透Si襯底，在其中產(chǎn)生大量的電子-空穴對，它將向p-n結(jié)和溝.道區(qū)挪動，呵斥p-n結(jié)漏電、穿通和使MOS器件的n溝道開啟電壓降低，直至過零，使p溝道開啟電壓上升，從而使MOS器件失效。我國集成電路的軍用抗輻照劑量是1x10

53、5rad,美國的規(guī)范是5x106rad.輻照實驗設(shè)備：普通都采用Co60輻射源，平常沉降安放到20米的深井中，實驗時上升到地面，實驗樣品放置在間隔源的一定位置上，根據(jù)樣品間隔源的遠(yuǎn)近、輻照時間，確定每次輻照的劑量。每次輻照完成后，沉降輻射源，取出樣品立刻測試其性能參數(shù)。再做下次輻照、測試，直到器件損壞，算出一切輻照次數(shù)的累積劑量。.2. 瞬時輻照劑量 實驗?zāi)康模嚎己穗娮釉骷邮軉未胃邉┝枯椪盏牟鸥伞?實驗原理：相對于總劑量輻照，采用的輻照強度較低，在 到達(dá)輻照總劑量之前，器件的性能參數(shù)是逐漸改動的，在實踐運用中，假設(shè)器件遭到忽然的高劑量輻照，很能夠器件立刻損壞，瞬時劑量輻照正是考核器件接受最

54、高單次強輻照的才干。 實驗設(shè)備：采用能產(chǎn)生瞬時強輻照的 射線放射源俗稱放炮，使器件接受單次瞬時高強度輻照，然后立刻測試電子元器件的性能參數(shù)。 有高的抗總劑量輻照才干不一定具有好的抗瞬時輻照才干，反之亦然。.3. 單粒子效應(yīng)實驗 在宇宙空間除了比地面強千百倍的 射線輻照、電磁輻照外，還有少量的的高能粒子，它們單個粒子的能量高達(dá)幾百上千萬電子伏特，集成電路假設(shè)被其正好擊中，會產(chǎn)生劇烈的性能擾動或立刻損壞。 單粒子效應(yīng)對不同的器件類型、不同的工藝制備的器件有不同的影響，下表列出了單粒子效應(yīng)的不同類型：.類型英文縮寫定義單粒子翻轉(zhuǎn)SEU（single event upset)存儲單元邏輯狀態(tài)改變單粒子

55、閉鎖SEL(single event Latchup)PN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)致器件燒壞單粒子?xùn)糯㏒EGR(single event gate rupture)柵介質(zhì)因大電流而擊穿單粒子多位翻轉(zhuǎn)MBU(multiple bit upset)一個粒子入射導(dǎo)致春初單元多個位的狀態(tài)改變單粒子擾動SED(single event disturb)存儲單元邏輯狀態(tài)出現(xiàn)瞬時改變單粒子瞬態(tài)脈沖SET(single event transient)瞬態(tài)電流在混合邏輯電路中傳播，導(dǎo)致輸出錯誤單粒子快速反向SES single event sn

56、apback)NMOS器件中產(chǎn)生大電流再生單粒子功能中斷SEF(single event functionalinterrupt)一個翻轉(zhuǎn)導(dǎo)致控制部件出錯單粒子移位損傷SPDD(single particle displacement damage)因位移效應(yīng)產(chǎn)生的永久損傷（晶格錯亂）單粒子位硬錯誤SHE(single harderror&stuck at bit error)單個位出現(xiàn)不可恢復(fù)性錯誤.輻照實驗?zāi)軌虮┞兜娜毕萋╇娏髟龃?、任?wù)速度改動、參數(shù)和功能失效、增益下降、靈敏度降低、衰減增大、翻轉(zhuǎn)、柵穿、閉鎖、暗電流增大、效率退化等。.可靠性實驗方案的設(shè)計進展元器件可靠性實驗的設(shè)計主要遵照

57、以下步驟： 1. 明確實驗?zāi)康模?2. 查閱相關(guān)規(guī)范、規(guī)范、確定實驗方案包括實驗工程、 實驗條件、實驗方法和失效判據(jù)等； 3.可靠性實驗的預(yù)備任務(wù)，包括實驗樣品的預(yù)備、測試、 實驗設(shè)備、工裝夾具的預(yù)備和調(diào)試任務(wù)； 4. 進展實驗； 5. 數(shù)據(jù)分析、處置，給出實驗結(jié)論。 .一.有詳細(xì)規(guī)范規(guī)定的可靠性實驗設(shè)計 對元器件作有詳細(xì)規(guī)范規(guī)定的可靠性實驗時，主要是查閱相關(guān)的實驗規(guī)范，在相關(guān)的規(guī)范中明確以下內(nèi)容后即可執(zhí)行。了解可靠性實驗和各項單項實驗的實驗?zāi)康暮晚槕?yīng)性；了解該實驗的技術(shù)目的，如環(huán)境技術(shù)目的：高溫、低溫、適度、時間、周期、循環(huán)次數(shù)；機械技術(shù)目的：峰值加速度、繼續(xù)時間、頻率范圍和振動幅值；實驗等

58、級嚴(yán)酷程度的選擇；實驗的方法和步驟的詳細(xì)要求，如：預(yù)處置、初始丈量、中間丈量和樣品恢復(fù)條件實驗；對實驗設(shè)備的要求；.f. 查詳細(xì)元器件的規(guī)范對環(huán)境實驗的要求，并按要求執(zhí)行。舉例闡明：單片集成電路JM88SC1616鑒定、檢驗實驗工程 和程序. 實驗等級：B參考規(guī)范：GJB548548B20051.實驗?zāi)康模簡纹呻娐稪M88SC1616加密存儲器B級鑒定 檢驗2.鑒定檢驗根據(jù)：Q/FC20245-2021- JM88SC1616加密存儲器電路詳細(xì)規(guī)范；GJB548B2005微電子器件實驗方法。3.鑒定檢驗樣本：母體數(shù)至少是2倍實驗樣品數(shù)，合格檢驗批樣 品至少216只，特殊情況允許不運用合格樣

59、品.運用樣品從合格批中隨機選取，這些器件可以是不經(jīng)過老化的，對批量小于所要求的小批量產(chǎn)品，批中每個器件度該當(dāng)遭到兩次實驗。4.鑒定檢驗個分組測試、實驗工程、條件、失效判據(jù)、允許失效率A組電性能考核實驗 主要考核器件在常溫、最高、最低溫度范圍內(nèi)的電性能能否滿足詳細(xì)規(guī)范要求，測試的根據(jù)主要是規(guī)范中的電性能參數(shù)表，詳細(xì)規(guī)范中應(yīng)給出滿足此器件要求的詳細(xì)測試方法作為電性能測試的根據(jù)。B組物理性能考核實驗 主要考核器件的標(biāo)識、物理尺寸、外觀、外引線內(nèi)部封裝工藝和芯片外表能否滿足相關(guān)規(guī)范或詳細(xì)規(guī)范要求。 .c. C組壽命考核實驗 主要考核器件能否到達(dá)規(guī)范規(guī)定的壽命要求，按照詳細(xì)規(guī)范規(guī)定的要求，對器件進展加電

60、/熱應(yīng)力，在規(guī)定的時間能失效滿足詳細(xì)規(guī)范規(guī)定的判據(jù)要求。d. D組氣候與機械環(huán)境考核實驗 主要考核與封裝有關(guān)的工程，包括考核封裝耐機械振動、離心加速度、機械沖擊才干、耐交變濕熱才干、耐溫度循環(huán)應(yīng)力才干。經(jīng)過考核的產(chǎn)品不但電性能滿足規(guī)范要求，在外觀、引線和密封等方面也能滿足相關(guān)實驗規(guī)范要求。e. E組耐輻射強度考核實驗 主要考核器件耐輻射總劑量和單粒子效應(yīng)才干。5. 鑒定檢驗實驗數(shù)據(jù)的處置和出具鑒定報告 經(jīng)過上述各項分組實驗并滿足合格判據(jù)，可以出具合格報告.6. 失效分析報告和糾正措施報告 鑒定實驗過程出現(xiàn)失效時，可以組織產(chǎn)品承制方進展失效分析，根據(jù)失效分析結(jié)論采取有效的糾正措施并經(jīng)過驗證，然后