電子元器件可靠性試驗(yàn)

時(shí)間：2020-08-28作者：深圳市訊科標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司瀏覽：274

一、可靠性評價(jià)

 

電子元器件的可靠性評價(jià)是指對電子元器件產(chǎn)品、半成品或模擬樣片(各種測試結(jié)構(gòu)圖形),通過各種可靠性評價(jià)方法，如可靠性試驗(yàn)、加速壽命試驗(yàn)和評價(jià)技術(shù)等，并運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)工具和有關(guān)模擬仿真軟件來評定其壽命、失效率或可靠性質(zhì)量等級。同時(shí)，利用可靠性篩選技術(shù)來評價(jià)產(chǎn)品是否合格，剔除早期失效的不合格品。

 

隨著電子元器件可靠性的要求不斷提高，電子元器件向**微型化、高集成化、多功能化方向較加迅猛的發(fā)展，對器件的可靠性評價(jià)技術(shù)日益為人們所關(guān)注。近年來，在這方面也相繼**了很多好的進(jìn)展。以集成電路為例，如果沿用傳統(tǒng)的可靠性試驗(yàn)來評價(jià)產(chǎn)品可靠性，對于集成度高、生產(chǎn)數(shù)量少、試驗(yàn)費(fèi)用昂貴的器件產(chǎn)品，普遍感到有很大的困難。有的生產(chǎn)單位，開始采用加速壽命試驗(yàn)方法，可以縮短一些評價(jià)時(shí)間。后來，又采用晶片級可靠性 (WLR) 評估技術(shù)，在生產(chǎn)過程中或封裝前用測試結(jié)構(gòu)樣片進(jìn)行可靠性評估，加強(qiáng)了生產(chǎn)過程的控制,使影響器件可靠性的各種因素在生產(chǎn)過程中得到了及時(shí)的排除和改進(jìn)。較近，又開展了在研制設(shè)計(jì)階段就開始針對產(chǎn)品可能存在的失效模式，在線路設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)和封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)，同時(shí)加強(qiáng)在線的可靠性質(zhì)量控制，使可靠性評價(jià)技術(shù)逐漸由“輸出”控制(成品控制)前移到了“輸入”端的設(shè)計(jì)控制、生產(chǎn)過程控制，逐步建立了內(nèi)建可靠性的概念，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了電子元器件的可靠性是“設(shè)計(jì)和制造進(jìn)去，而不是靠篩選出來的”觀念。

 

二、可靠性評價(jià)技術(shù)的進(jìn)展

 

以集成電路可靠性評價(jià)技術(shù)為例。它在原有的可靠性試驗(yàn)、可靠性篩選、加速壽命試驗(yàn)等評價(jià)技術(shù)的基礎(chǔ)上，又發(fā)展了晶片級可靠性評價(jià)方法、微電子測試結(jié)構(gòu)評價(jià)方法、結(jié)構(gòu)工藝質(zhì)量認(rèn)證評價(jià)方法、敏感參數(shù)評價(jià)方法、計(jì)算機(jī)輔助可靠性評價(jià)方法等。這些評價(jià)方法與傳統(tǒng)方法相比，都有節(jié)省試驗(yàn)樣品、縮短試驗(yàn)時(shí)間、減少試驗(yàn)費(fèi)用的特點(diǎn)，都是為了適應(yīng)當(dāng)今**大規(guī)模集成電路的發(fā)展而出現(xiàn)的評價(jià)方法，各自都具有很強(qiáng)的發(fā)展?jié)摿?。下面對這些評價(jià)方法做些簡要的介紹。

 

1、晶片級可靠性評價(jià)方法

 

由于芯片中元器件數(shù)目大幅度增加，在可靠性試驗(yàn)中難于將應(yīng)力均勻地加到每個(gè)元器件上，使得可靠性試驗(yàn)的評價(jià)方法感到了一定困難。由于芯片集成密度提高，伴隨而來的縱向和橫向幾何尺寸的微細(xì)化，也給失效機(jī)理的分析和失效部位的確定帶來困難。這些都增加了根據(jù)失效模式進(jìn)行可靠性評價(jià)的難度。為此，目前在**上對于規(guī)模比較大的集成電路的可靠性評價(jià)的主要工作放在封裝成品前進(jìn)行。這種方法稱之為晶片級可靠性(WLR)評價(jià)方法。

 

WLR評價(jià)方法是在芯片生產(chǎn)過程中，通過工藝監(jiān)測，對與主要失效模式有關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行評價(jià)。如由芯片上的Si-SiO2采集到氧化層中載流子陷阱密度、界面態(tài)密度、可動(dòng)電荷和固定電荷密度、針孔密度、氮化硅中氧含量等監(jiān)測數(shù)據(jù)。利用這些數(shù)據(jù)來評價(jià)集成電路抗熱電子效應(yīng)能力和與時(shí)間有關(guān)的擊穿（TDDB）的可靠性。由芯片上金屬化層在熱電應(yīng)力作用下的監(jiān)測數(shù)據(jù)，用來評價(jià)集成電路金屬互連系統(tǒng)的可靠性。類似方法可用于芯片上對抗靜電、抗電浪涌能力的評價(jià)、對CMOS芯片的抗閂鎖能力評價(jià)等。

 

晶片級可靠性評價(jià)方法就是根據(jù)主要失效模式，設(shè)定芯片階段的監(jiān)測內(nèi)容，從監(jiān)測到的數(shù)據(jù)來評價(jià)集成電路的可靠性。由于這種方法是在生產(chǎn)過程中結(jié)合工藝監(jiān)測進(jìn)行的，所以它能夠提供反饋，及時(shí)對影響可靠性的因素采取有效的改進(jìn)措施，也有利于縮短產(chǎn)品可靠性增長的時(shí)間。不足之處是它不能反應(yīng)和解決引線封裝對集成電路可靠性帶來的影響。

 

2、微電子測試結(jié)構(gòu)可靠性評價(jià)的方法

 

多年來微電子測試結(jié)構(gòu)已廣泛用于集成電路生產(chǎn)中作為工藝監(jiān)測手段。隨著可靠性評價(jià)技術(shù)的發(fā)展，微電子測試結(jié)構(gòu)已被用于集成電路的可靠性評價(jià)。它可用于產(chǎn)品的研制階段，對可靠性設(shè)計(jì)進(jìn)行評審；也可用于生產(chǎn)階段，對產(chǎn)品進(jìn)行可靠性評價(jià)。它針對不同器件的主要失效模式，結(jié)合結(jié)構(gòu)及工藝特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出不同的可測試的微電子結(jié)構(gòu)圖形。也可以針對**大規(guī)模集成電路（VLS1）中所有可靠性薄弱環(huán)節(jié)的單元電路來設(shè)計(jì)出微電子測試結(jié)構(gòu)。

 

這些測試結(jié)構(gòu)圖形，既可以在工藝過程中進(jìn)行測試，也可以單獨(dú)封裝，施加各種應(yīng)力做各種可靠性試驗(yàn)。根據(jù)這些測試數(shù)據(jù)以及這種結(jié)構(gòu)與VLSI具體結(jié)構(gòu)的關(guān)系得出VLSI的可靠性評價(jià)。

 

3、結(jié)構(gòu)工藝質(zhì)量認(rèn)證可靠性評價(jià)方法

 

美國、日本等國家開始研究通過對生產(chǎn)集成電路的生產(chǎn)線進(jìn)行結(jié)構(gòu)工藝質(zhì)量認(rèn)證，來評價(jià)器件的可靠性。對生產(chǎn)線進(jìn)行認(rèn)證或論證的內(nèi)容有：①針對生產(chǎn)器件的主要失效模式和機(jī)理，對器件的幾何結(jié)構(gòu)和材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠性論證；②對生產(chǎn)線工藝設(shè)備的可控能力、監(jiān)測設(shè)備的配套程度和監(jiān)測精度、人員技術(shù)水平和可靠性意識進(jìn)行認(rèn)證；③對各項(xiàng)工藝質(zhì)量參數(shù)和工藝質(zhì)量一致性進(jìn)行認(rèn)證；④對可靠性管理進(jìn)行認(rèn)證。

 

凡是認(rèn)證水平達(dá)到某一可靠性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，在這一生產(chǎn)線上生產(chǎn)的集成電路產(chǎn)品即達(dá)到了某一可靠性水平。這正是美國*部將原來使用的認(rèn)證合格器件清單（QPL）發(fā)展為認(rèn)證合格器件生產(chǎn)廠家清單（QML）所遵循的思想。這說明在美國，這一評價(jià)方法已在一定程度上進(jìn)入了實(shí)用階段。

 

4、敏感參數(shù)可靠性評價(jià)方法

 

人們在長期可靠性實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體器件的某些參數(shù)與它本身的可靠性有很強(qiáng)的相關(guān)性。通過測定這些參數(shù)可以評估器件的可靠性水平。這些參數(shù)稱之為可靠性的敏感參數(shù)。如器件的低頻噪聲、雙較型晶體管小電流下的電流放大系數(shù)和pn結(jié)的反向漏電流等都與器件的可靠性有明顯的相關(guān)性。所以，**的可靠性工作者都在努力研究如何利用這些敏感參數(shù)來評估器件的可靠性或提高其評估精度。

 

以低頻噪聲為例，它與雙較型晶體管的hFE、MOSFET在負(fù)溫偏下的跨導(dǎo)退化和閾值電壓漂移有相關(guān)性。當(dāng)這些漂移失效成為器件的主要失效模式時(shí)，通過測定器件初始的低頻噪聲就可以評估出這些器件的可靠性。低頻噪聲(1/f噪聲)的大小反映了器件表面、界面結(jié)構(gòu)的完整程度，噪聲越大，說明結(jié)構(gòu)越不完整。器件的低頻噪聲來源于表面勢的起伏，表面勢的起伏是由于氧化層界面陷阱中電荷漲落引起的，界面陷阱密度越大，反映了界面缺陷越多，表面結(jié)構(gòu)越不完整，低頻噪聲越大。表面缺陷在器件工作時(shí)會(huì)導(dǎo)致器件性能的劣化，其中較明顯的就是器件參數(shù)的漂移。這就是用低頻噪聲作為敏感參數(shù)，評估器件可靠性的理論依據(jù)。

 

用敏感參數(shù)來評價(jià)電子元器件可靠性的較大優(yōu)點(diǎn)是省時(shí)、經(jīng)濟(jì)、非破壞性，所以引起了可靠性工作者的較大興趣。但是這種方法還不完全成熟，仍有一定的局限性，有待不斷探索更多的敏感參數(shù)、較有效的評估方法和不斷提高其評估精度。

 

5、計(jì)算機(jī)輔助可靠性評價(jià)方法

 

隨著集成電路功能、結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜，影響集成電路可靠性的因素也日趨復(fù)雜，要準(zhǔn)確地評價(jià)集成電路的可靠性勢必要依賴于精確的可靠性物理分析，建立復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，再經(jīng)過大量的數(shù)據(jù)處理。這些工作只有依靠計(jì)算機(jī)才能完成。所以，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行可靠性評價(jià)是今后集成電路可靠性評價(jià)的必由之路。

 

計(jì)算機(jī)輔助可靠性評價(jià)工作由以下幾部分組成：

（1）計(jì)算機(jī)可靠性采集系統(tǒng)：能、精確地從集成電路上采集可靠性評價(jià)所需要的各種數(shù)據(jù)，如氧化層中各種電荷密度、器件可靠性的敏感參數(shù)、在一定應(yīng)力下熱載流子的俘獲速率，接觸電阻在熱應(yīng)力下的變化率、金屬化互連系統(tǒng)的徙動(dòng)速率等；

（2）單一失效模式模擬器：把集成電路的結(jié)構(gòu)、工藝參數(shù)和承受應(yīng)力條件輸入模擬器就能給出具有這種失效模式的集成電路的壽命值；

（3）工藝模擬器：用于輸入工藝條件、輸出工藝結(jié)構(gòu)參數(shù)；

（4）器件模擬器：用于輸入工藝結(jié)構(gòu)參數(shù)、輸出器件參數(shù)；

（5）電路模擬器：用于輸入器件參數(shù)、輸出電路參數(shù)；

（6）組裝可靠性評價(jià)軟件包。

 

可靠性評價(jià)所用模擬軟件的關(guān)鍵是模擬的精度。它取決于可靠性物理模型的正確性、數(shù)據(jù)采集硬件的精度、可靠性數(shù)學(xué)模型的精度等。


深圳市訊科標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司專注于電纜檢測,深圳檢測機(jī)構(gòu),噪音測試,廣州檢測機(jī)構(gòu)等

• 詞條

  詞條說明

• 深圳檢測機(jī)構(gòu) 噪音測試 噪音檢測 歡迎咨詢

  深圳檢測機(jī)構(gòu) 噪音測試 噪音檢測? 歡迎咨詢噪聲的常用監(jiān)測指標(biāo)包括：噪聲的強(qiáng)度，即聲場中的聲壓；噪聲的特征，即聲壓的各種頻率組成成分。噪聲測量儀器主要有：聲級計(jì)、頻率分析儀、實(shí)時(shí)分析儀、聲強(qiáng)分析儀、噪聲級分析儀、噪聲劑量計(jì)、自動(dòng)記錄儀、磁帶記錄儀。接下來百檢檢測針對此問題進(jìn)行解答。1、噪聲的測量儀器噪聲測量儀器主要有：聲級計(jì)、頻率分析儀、實(shí)時(shí)分析儀、聲強(qiáng)分析儀、噪聲級分析儀、噪聲劑量計(jì)、

• GJB150.11A-2009鹽霧試驗(yàn)

  GJB150.11A-2009鹽霧試驗(yàn)主要用來考核材料保護(hù)層和裝飾層的有效性以及測定鹽的沉積物對裝備物理和電氣性能的影響，定位潛在問題區(qū)域、發(fā)現(xiàn)質(zhì)量控制缺陷和設(shè)計(jì)缺陷等。?一、GJB150.11A-2009鹽霧試驗(yàn)所引起的失效模式：?1、腐蝕效應(yīng)：電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致的腐蝕、鹽在水中電離形成的酸性或堿性的溶液、加速應(yīng)力腐蝕等；?2、電氣效應(yīng)：鹽的沉積物會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備的損壞、

• 生物降解塑料常見知識

  降解塑料?降解塑料是一個(gè)大的概念，它是在規(guī)定環(huán)境條件下，經(jīng)過一段時(shí)間和包含一個(gè)或更多步驟，導(dǎo)致材料化學(xué)結(jié)構(gòu)的顯著變化而損失某些性能（如完整性、分子質(zhì)量、結(jié)構(gòu)或機(jī)械強(qiáng)度）和/或發(fā)生破碎的塑料。?其中，光降解塑料、熱氧降解塑料屬于破裂型塑料，不應(yīng)歸結(jié)在生物降解塑料中。降解塑料應(yīng)使用能反映性能變化的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法進(jìn)行測試，并按降解方式和使用周期確定其類別。不結(jié)合降解塑料類型及其降解環(huán)境

• 電纜產(chǎn)品RCM認(rèn)證主測要求及準(zhǔn)備資料

  電纜RCM認(rèn)證RCM是法規(guī)符合性標(biāo)識的縮寫Regulatory?Compliance?Mark，需要做的產(chǎn)品主要為電訊產(chǎn)品、無線電通訊產(chǎn)品及電氣產(chǎn)品等。電氣產(chǎn)品主要分為非管制類和管制類產(chǎn)品，因?yàn)椴皇撬械漠a(chǎn)品打上RCM標(biāo)記的都需要備案登記。非管制類產(chǎn)品*登記，目前只規(guī)定了Level3電氣產(chǎn)品需要登記，總共有包括了電源適配器、吸塵器等危險(xiǎn)系數(shù)較高的56個(gè)大類。RCM認(rèn)證申請流程