SJ-T 11874-2022 電動(dòng)汽車用半導(dǎo)體分立器件應(yīng)力試驗(yàn)程序

電動(dòng)汽車用半導(dǎo)體分立器件應(yīng)力試驗(yàn)程序I 12規(guī)范性引用文件 1 1本文件按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)1下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的款其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的順本適用于太文件。不津日期的引用文件，其最斷版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/46az42012半導(dǎo)體器件機(jī)械和氣候試驗(yàn)方法第4部分：強(qiáng)如速穩(wěn)態(tài)濕熱試驗(yàn)(HAST)GE4027車用電子元器件破壞性物理分析方法法3術(shù)語(yǔ)和a)等級(jí)0:工作環(huán)境溫度范圍-40℃~125℃;b)等級(jí)1:工作環(huán)境溫度范圍-40℃~85℃。2 絡(luò)參數(shù)器件進(jìn)行試驗(yàn)或測(cè)試，例如“最大范圍(四角)”系列(如最高/最低電壓，最大/最小器件體積備相應(yīng)資質(zhì)或經(jīng)認(rèn)可的試驗(yàn)機(jī)構(gòu)或?qū)嶒?yàn)室，也可來(lái)自供應(yīng)商內(nèi)部試驗(yàn)或測(cè)試(需經(jīng)過(guò)評(píng)估),基本結(jié)構(gòu)器件信息溫度循環(huán)試驗(yàn)時(shí)間要求見表3)2的規(guī)定更改試驗(yàn)數(shù)據(jù)、周期性工藝可靠性監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)(見圖1)。3用戶#1試驗(yàn)數(shù)據(jù)+工藝更改試驗(yàn)數(shù)據(jù)+周期性工藝可靠性檢測(cè)數(shù)據(jù)=可接受通用數(shù)據(jù)周期性工藝可靠性檢測(cè)數(shù)據(jù)用戶#1特定試驗(yàn)工藝更改工藝更改試驗(yàn)特定試驗(yàn)特性分析內(nèi)部試驗(yàn)開始生產(chǎn)圖1通用數(shù)據(jù)有效性時(shí)間4.4試驗(yàn)樣品試驗(yàn)樣品應(yīng)由器件組中有代表性的器件構(gòu)成。當(dāng)缺少通用數(shù)據(jù)時(shí)，樣品應(yīng)由多批次組成，非連續(xù)晶圓批次流片，并在非連續(xù)批次中封裝。即抽取的試驗(yàn)樣品在制量廠里必須是分散的中間間隔至少一個(gè)批次。4.4.2生產(chǎn)所有試驗(yàn)器件都應(yīng)在相同的工藝制造、封裝等生產(chǎn)場(chǎng)所生一，且使用相同的生設(shè)備和加工工藝，后續(xù)量產(chǎn)供貨的器件也應(yīng)使用相同的生產(chǎn)設(shè)備和加工藝。經(jīng)確認(rèn)有效后，可使用其他側(cè)試場(chǎng)所完成電測(cè)試。已用于非破蝦進(jìn)試驗(yàn)的器件可用于其他試驗(yàn)和供貨，已用于破壞性武驗(yàn)的器件除用于工程分析外不可用于其他試驗(yàn)或供貨試驗(yàn)樣品抽樣數(shù)量和批次以及通用數(shù)據(jù)要求應(yīng)滿足表2中規(guī)定的最小抽樣數(shù)和接收判據(jù)。如果供應(yīng)商選擇使用通用數(shù)據(jù)替代實(shí)際試驗(yàn)供應(yīng)商應(yīng)具備詳細(xì)的證明文件(如報(bào)告或記錄),且證明文件應(yīng)記錄有詳細(xì)的試驗(yàn)條件和結(jié)果?，F(xiàn)有可用的通用數(shù)據(jù)應(yīng)首先滿足本條和4.3的相關(guān)規(guī)定，包括參考通用數(shù)據(jù)確定表2試驗(yàn)項(xiàng)目的要求。如果通用數(shù)據(jù)不能滿足這些要求，應(yīng)對(duì)器件開展實(shí)際試驗(yàn)以確保滿足要求。4.4.5試驗(yàn)前/后測(cè)試要求表2中的“附加要求”欄規(guī)定了每項(xiàng)試驗(yàn)后的終點(diǎn)電測(cè)試溫度要求(室溫、高溫和低溫，適用時(shí))。終點(diǎn)電測(cè)試的溫度范圍必須覆蓋最嚴(yán)酷條件。4.5應(yīng)力試驗(yàn)后失效判據(jù)準(zhǔn)則若器件出現(xiàn)以下情況，則視為失效：4a)靜電放電特性(表2,E4和E5分組);5O縮寫每批抽批次“允許失附加要求1濕、間歇壽命、對(duì)表貼器件，僅對(duì)溫度循環(huán)(TC)、穩(wěn)態(tài)濕熱(高濕(H3TRB)、間歇壽命(1OL)、13096h,TA=130℃/85%RH,或264h,T=110℃/85%RH器件反偏，偏壓額定擊穿電壓的80%,最高達(dá)到試驗(yàn)箱型值42V,最大不超過(guò)100V)。至少在試驗(yàn)前后進(jìn)行常溫電測(cè)試代1301000h,T=85℃/85%RH,器件反偏，偏壓額定擊穿電壓的80%,130表面貼裝器件適用，試驗(yàn)前應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理。AC試驗(yàn)條121℃/101kPa,無(wú)偏置HAST試驗(yàn)條件：130℃/85%RH,96h或110℃/85%RH,264h。對(duì)高溫高壓敏感封裝形式(如BGA),PC后進(jìn)行1000hTH試驗(yàn)進(jìn)行替代，條件：85℃/85%RH。試驗(yàn)后代13096h,T=121℃,RH=100%,101kPa。至溫電測(cè)試(電測(cè)試)。130縮寫每批抽附加要求后高溫測(cè)試10驗(yàn)后高溫測(cè)試，按參數(shù)驗(yàn)證(PV)極限值要求。對(duì)鍵合引剪切(WB?)試驗(yàn)(所有引線)代測(cè)13有溫循試驗(yàn)樣品超聲掃描，選擇5只分層最明顯的器件開帽結(jié)進(jìn)行C3分組引線鍵合拉力(WBP)試驗(yàn)(所有引線)。若聲掃間歇壽命130A7≥100℃(不超注絕對(duì)最大額定值)。至少在試驗(yàn)前后電測(cè)試代功率溫度130△T≥100℃(不超過(guò)銫對(duì)最大額定值)。至少在試驗(yàn)前后進(jìn)高溫反偏1308000h,結(jié)溫150d或結(jié)溫處于最大額低時(shí)間為400h,條件是結(jié)溫升高25℃,調(diào)節(jié)T1130條件B(齊納管)最大額定電流(IZ),調(diào)節(jié)T達(dá)到器件額-表2(續(xù))縮寫每批抽批次“允許失附加要求高溫柵偏1301210隨機(jī)抽取樣品210引線鍵合拉力35個(gè)器件，至少10根鍵合引線0條件C或D。對(duì)金絲引線直徑≥0.0254m小拉力為3克(grams),對(duì)金絲引線直徑引線鍵合剪切30按適用規(guī)定芯片剪切3510引線強(qiáng)度210210驗(yàn)證標(biāo)志耐久性。(激光打標(biāo)器件或無(wú)標(biāo)志器件不適用)210而封裝形式D2PAK不浸沒(méi))表2(續(xù))縮寫每批抽數(shù)附加要求310,更改前后0210GJB128方法2026或其幅度5Q倍考表4的焊接條件。對(duì)通孔器件條件A,SMD器件3按適用規(guī)定徐覆金屬鍍層和引線結(jié)構(gòu)的異質(zhì)接觸適用度215000g,僅Y?方間。至少在試驗(yàn)前后進(jìn)行常溫電測(cè)試掃頻振動(dòng)20定間距為1.52mm(峰峰值),頻率20Hz-100Hz;100Hz到200.5ms,1500g,5次沖擊三個(gè)方向。至少在試驗(yàn)前后進(jìn)行常溫電測(cè)試20性310于柵擊穿電壓的最小值(僅適用于功率MOS和IGBT器件)10臺(tái)縮寫適用類型“每批抽允許失附加要求前/后電測(cè)試1和適用0該試驗(yàn)在室溫下進(jìn)行，作為相關(guān)應(yīng)力試驗(yàn)程序的后續(xù)測(cè)試項(xiàng)1N0(人體模11附錄C(充電器件模型)21-按適用規(guī)定驗(yàn)3D510一MOS器件和內(nèi)部籍位IGBT器件)330僅智能功率器件適用D——破壞性試驗(yàn)，經(jīng)該試驗(yàn)的器件不可用于后續(xù)檢驗(yàn)或生產(chǎn)供貨：E——確保抽樣樣品中包含了每種尺寸的鍵合引線：G——可使用通用數(shù)據(jù)：表2(續(xù))縮寫每批抽批次“允許失附加要求H—僅氣密封裝器件適用。項(xiàng)目C12到C15應(yīng)使用相同樣品順序開展試驗(yàn)，以評(píng)估腔體封裝的機(jī)械完整性，括號(hào)內(nèi)的數(shù)字為試驗(yàn)順K——不適用于穩(wěn)壓管(齊納管):L——僅帶引線器件適用：M——僅MOS和IGBT器件適用：N——非破壞性試驗(yàn)，經(jīng)該試驗(yàn)的器件可用于后續(xù)試驗(yàn)或生產(chǎn)供貨。;P—應(yīng)考慮該試驗(yàn)是否適用于智能功率器件或選用其他適用考核要求。評(píng)估芯片邏輯或感應(yīng)單元數(shù)量，預(yù)期用戶式，開關(guān)速度，功率耗散和引出端數(shù)量。s——僅表貼器件要求。T—對(duì)二極管器件，若間歇壽命試驗(yàn)中100℃結(jié)溫溫升無(wú)法實(shí)現(xiàn)，可使用功率溫度循環(huán)(A5替代)試驗(yàn)代替間歇壽命試驗(yàn)(A?分組)確保結(jié)溫變化。其他器件應(yīng)進(jìn)行間歇壽命試驗(yàn)；U—此類試驗(yàn)可使用未成型外殼(例如IPAK)進(jìn)行試驗(yàn)以替代等效封裝形式(如DPAK)的試驗(yàn)，確保芯片尺寸滿足范圍要求：V——對(duì)雙向瞬態(tài)電壓抑制管(TVS)器件，每一個(gè)方向應(yīng)經(jīng)受一半的試驗(yàn)周期：w—TVS器件不要求。4.2中的PV數(shù)據(jù)應(yīng)在100%峰值脈沖功率(Pppm)后達(dá)到額定的峰值脈沖電流(Ippm)下測(cè)試；x—對(duì)開關(guān)器件(如高速/超高速整流管，肖特基二極管),規(guī)格書中額定結(jié)溫系指開關(guān)模式應(yīng)用條件下的規(guī)定。開關(guān)器件在H整TA達(dá)到最大TA,保證器件不發(fā)生熱流失，應(yīng)記錄電壓、TA和TA等試驗(yàn)值并在檢驗(yàn)大綱和報(bào)告中明確。Y——僅適用于晶閘管：1——僅適用于內(nèi)部鍵合引線直徑≤0.127mm的MOSFET器件：2——A4a分組及A4a替代分組不適用于內(nèi)部使用銅絲鍵合的器件：提供通用(系列)數(shù)據(jù)替代器件的實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)，至少三個(gè)批次。對(duì)參數(shù)驗(yàn)證，有時(shí)候因環(huán)境/供應(yīng)量等因素，用戶會(huì)選擇一個(gè)批次的數(shù)據(jù)接收試驗(yàn)通過(guò)，后續(xù)用戶應(yīng)自行評(píng)估僅一個(gè)批次數(shù)據(jù)的有效性并確定是否接收。口每次循環(huán)時(shí)間15000次循環(huán)7500次循環(huán)最快可能速度(最小開/關(guān)各2min)注3:示例示例2:一種封裝形式最快可能速度為1min異/關(guān)000次循環(huán)，△T≥100替代備注晶圓厚度 X F晶圓直徑 --芯片大小● -EMF版圖3 -EM - EM晶圓制造晶圓來(lái)源●-R光刻441 -P6656 --MM666MR多晶硅- ●EM金屬化(正面)E一●P金屬化(背面) ● 667●E MR64-4 AEM表4(續(xù))替代替代C備注芯片覆蓋層HCCCD2CLHD源LH寸LH-引線鍵合J●一一一 一●一-XH●BH●●BLH一--HHHHHHHHH-●●BHHHH●●●●● 外殼標(biāo)志 ●●LHH 1——早期失效率1——當(dāng)鍵合pad受影響時(shí)2——試驗(yàn)后驗(yàn)證項(xiàng)3——僅外圍更改適用0——肖特基勢(shì)壘更改適用表4(續(xù))A3及備注p——CV曲線(僅MOS器件)7——鈍化層更改時(shí)適用字母或符號(hào)”“表面工藝更改后相關(guān)失效機(jī)理應(yīng)進(jìn)行考慮，評(píng)估受影響的性能或進(jìn)行按表2“分組”列對(duì)應(yīng)分組試驗(yàn)項(xiàng)目規(guī)定。(規(guī)范性)器件組/結(jié)構(gòu)相似性本附錄給出了器件組/結(jié)構(gòu)相似性的一般確定要求，具體型號(hào)器件檢驗(yàn)方案的制定可參考本附錄的要求確定是否可采用結(jié)構(gòu)相似性組合試驗(yàn)，采信通用數(shù)據(jù)以減少試驗(yàn)項(xiàng)目或樣品數(shù)量，最終試驗(yàn)確定應(yīng)得到用戶批準(zhǔn)。供應(yīng)商應(yīng)給出重要王藝或材料的完整數(shù)據(jù)，試驗(yàn)?zāi)康暮椭螖?shù)據(jù)之間必須存在明確有效的聯(lián)系。屬于同一器件組(具有結(jié)肉相似性)的器件，應(yīng)共備相似的器件結(jié)構(gòu)、使用相同的主要工藝和材料。滿足結(jié)構(gòu)相似性的器件組中巢一型號(hào)器件通過(guò)檢驗(yàn)后，其檢驗(yàn)數(shù)據(jù)可最該器件組中其他型號(hào)產(chǎn)品共用，正文4.2中規(guī)定的器件得定試驗(yàn)除外。器件組中某型號(hào)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可用于該器件組其他型號(hào)器件的檢驗(yàn)過(guò)程分滿足規(guī)定的時(shí)間要求和有效性要求，且朱進(jìn)行更改選擇最復(fù)雜器件進(jìn)行試驗(yàn)山覆蓋所有可能的變化。針對(duì)每種王藝技術(shù)(如功率MOs,二極管，齊納管等)應(yīng)獨(dú)業(yè)開展檢驗(yàn)評(píng)價(jià)。相似程度如何，制造廠的一和基礎(chǔ)工藝技術(shù)數(shù)據(jù)不可用于替代其他藝技術(shù)的進(jìn)價(jià)。當(dāng)工藝或材料發(fā)生更改時(shí)，器件級(jí)應(yīng)進(jìn)行適用試驗(yàn)以完成重新檢驗(yàn)(見附表.1。組成器件組(具有結(jié)構(gòu)相以性入的主要屬性如下：晶圓制造我入主要類別包括：2)小信號(hào)場(chǎng)效應(yīng)晶體管；5)絕緣柵雙極型晶體管4GBD7)超高速整流二極管；10)瞬態(tài)電壓抑制管；11)整流二極管或快恢復(fù)二極管(PIN);12)變?nèi)荻O管；13)鍺工藝器件；14)砷化鎵(GaAs);15)可控硅(SCRs)。b)晶圓制造工藝1)工藝流程；2)版圖設(shè)計(jì)規(guī)則；3)掩膜數(shù)量；4)單元密度(適用時(shí));5)光刻工藝(如接觸式與投影式、電子束與X光、阻光劑極性等);6)摻雜工藝(例如擴(kuò)散和離子注入);8)氧化工藝和厚度范圍(柵氧和場(chǎng)氧);a)封裝形式(例如TO-220,SOT-23,DO-41)1)引線框架材料；2)引線框架涂覆(內(nèi)部和外部);3)芯片粘接材料/方法；5)模塑料成分或其他封蓋材料。雙極型管(Bipolar)場(chǎng)效應(yīng)管(FET)絕緣柵雙極型管(IGBT)Gs(適用時(shí))—a)V,I,Vm(二極管);b)V,h,N(光電管);c)V?或Vawp(齊納二極管);b)Cr。a)V,h,V(二極管);b)V,h,A(光電管);(資料性)本附錄內(nèi)容描述了分立器件靜電放電敏感度(ESDS)人體模型分級(jí)試驗(yàn)的程序。出待測(cè)電路引出B圖C.1靜電放電敏感度(人體模型)連接示意圖10ms前轉(zhuǎn)到開啟狀態(tài)。C.2.2.1儀器要求f)按表C.1所示初始化負(fù)脈沖電壓為1000V或4000V電平，隨脈沖周期模擬器應(yīng)可以產(chǎn)生一h)設(shè)置示波器水平時(shí)間軸為100ns/格或更低，按表1所示初始化正脈沖電壓為1000V或i)測(cè)量并記錄上升時(shí)間、峰值電流和環(huán)形電流。所有參數(shù)應(yīng)滿足表C.1和圖C.2的規(guī)定；j)按表C.1所示初始化負(fù)脈沖電壓為1000V或4000V電平，隨脈沖周期模擬器應(yīng)可以產(chǎn)生一k)測(cè)量并記錄上升時(shí)間、峰值電流和環(huán)形電流。所有參數(shù)應(yīng)滿足表C.1和圖C.2的規(guī)定。表C.1人體模型(HBM)波形規(guī)范電壓電平VA峰值電流A短路上升時(shí)間上升時(shí)間短線衰減時(shí)間AI.和1的15%不適用.和L的15%不適用用L和L的15%不適用不話角4和L的15%*500Ω負(fù)載彼用樂(lè)按C.22.5進(jìn)行儀若使用自動(dòng)ESD試驗(yàn)儀器，應(yīng)按制造商使用指南對(duì)所有高電平繼電器進(jìn)行系統(tǒng)診斷試驗(yàn)。該試驗(yàn)可驗(yàn)證一致性直可識(shí)別繼電器開短路狀態(tài)。繼電器驗(yàn)證應(yīng)在初次試驗(yàn)前進(jìn)行并開展周例行驗(yàn)證。若診斷試驗(yàn)發(fā)飄維電器夫效，所有使用該失效繼電器的插座板不可使用，除非繼電器己經(jīng)替換。試驗(yàn)儀器應(yīng)進(jìn)行修復(fù)并按c.22.4的要求進(jìn)行重新檢定。M圖C.3脈沖上升時(shí)間(t)--HBM500Q負(fù)載電流波形C.3試驗(yàn)程序C.3.1樣品數(shù)量按試驗(yàn)應(yīng)力電壓電平每10個(gè)器件組成一個(gè)樣品組(按表C.1規(guī)定共需要30個(gè)樣品),每個(gè)樣品組經(jīng)受一種電壓電平應(yīng)力，按圖C.4流程圖進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)，按C.3.2的規(guī)定組成引出端組合。每一電壓電平要求一組器件(10只)。C.3.2引腳/引出端組合對(duì)每一型號(hào)器件，每一對(duì)引腳/引出端對(duì)以及所有引腳/引出端對(duì)的組合應(yīng)按圖4流程經(jīng)受每一種應(yīng)力電平和極性的試驗(yàn)。未試驗(yàn)的引腳/引出端應(yīng)保持電懸空狀態(tài)。C.3.3試驗(yàn)溫度試驗(yàn)應(yīng)在室溫下進(jìn)行。ESD試驗(yàn)前，除非另有規(guī)定，所有器件應(yīng)在室溫下按相關(guān)規(guī)格書進(jìn)行電參數(shù)測(cè)量(初測(cè)),隨后進(jìn)行高溫測(cè)試。所介器件的參數(shù)測(cè)量結(jié)果應(yīng)按表C2規(guī)定進(jìn)行記隸，該數(shù)據(jù)己錄將用于ESD試驗(yàn)后的終測(cè)結(jié)果比對(duì)a)按圖C.4的流程圖進(jìn)行試驗(yàn)；c)將單獨(dú)的器件引出端連接到引出端A。所有其他引出端保持電懸空；d)接規(guī)定由來(lái)對(duì)PUT施加一個(gè)正向脈沖。在施加下一脈沖前至少等待500pns當(dāng)用戶要求時(shí)，也可選擇每一應(yīng)力電平施加三個(gè)脈沖；e)按規(guī)定電平對(duì)PUT施加一個(gè)負(fù)向脈沖。在施加下一脈沖前至少等徒500uis。當(dāng)用戶要求時(shí)，也可選擇每應(yīng)為電平施加三個(gè)脈沖；f)斷