微电子器件可靠性可靠性试验07-使用可靠性08课件.ppt

1、n 第七章第七章 可靠性试验可靠性试验 微电子器件可靠性微电子器件可靠性17.1 可靠性试验的分类及内涵可靠性试验的分类及内涵 可靠性试验：提高产品可靠性（老炼和筛选试验）；可靠性试验：提高产品可靠性（老炼和筛选试验）；考核产品可靠性（例行试验）；考核产品可靠性（例行试验）；评价产品可靠性（寿命试验）；评价产品可靠性（寿命试验）；分析产品可靠性（失效分析试验）分析产品可靠性（失效分析试验）通称为可靠性试验通称为可靠性试验7.1.1 可靠性试验的分类可靠性试验的分类 1.试验目的试验目的：工程可靠性试验工程可靠性试验提高产品固有可靠性（可靠性增提高产品固有可靠性（可靠性增长试验；失效分析试验；筛

2、选试验）长试验；失效分析试验；筛选试验）统计可靠性试验统计可靠性试验评价产品可靠性水平（可靠性鉴评价产品可靠性水平（可靠性鉴定试验；可靠性定级试验；例行试验；可靠性维持定试验；可靠性定级试验；例行试验；可靠性维持试验；可靠性验收试验）试验；可靠性验收试验）22.老炼试验和筛选试验老炼试验和筛选试验 二者均属于工序范畴。共同特点：产品二者均属于工序范畴。共同特点：产品100%进行进行 A.老炼试验老炼试验目的是使产品的微结构进入稳定状态，以目的是使产品的微结构进入稳定状态，以便使产品在工作状态下具有设计者赋予的稳定功能。便使产品在工作状态下具有设计者赋予的稳定功能。一般加长时间的温度应力或电应力

3、，或者两者兼之。一般加长时间的温度应力或电应力，或者两者兼之。B.筛选试验筛选试验目的是剔除不合格和早期失效产品，使其目的是剔除不合格和早期失效产品，使其处于浴盆曲线的早期失效期与偶然失效期的交界。处于浴盆曲线的早期失效期与偶然失效期的交界。53.模拟试验和现场试验模拟试验和现场试验 A.将产品置于实用的现场，考核其可靠性，称为将产品置于实用的现场，考核其可靠性，称为现场现场试验试验。数据真实性好，费用高，时间长。数据真实性好，费用高，时间长。B.将产品在实际使用中受的应力分解为诸如热、电、将产品在实际使用中受的应力分解为诸如热、电、机械振动、加速度等单应力。模拟这些应力，施加机械振动、加速度

4、等单应力。模拟这些应力，施加于被测样品进行的试验称为于被测样品进行的试验称为模拟试验模拟试验。为了使模拟试验更接近现场使用的应力，有时将几为了使模拟试验更接近现场使用的应力，有时将几种单应力同时施加于被测样品种单应力同时施加于被测样品复合应力试验。设复合应力试验。设备昂贵。备昂贵。机械、温度、湿度、低气压四应力试验设备机械、温度、湿度、低气压四应力试验设备 机械、温度、湿度、电四应力试验设备机械、温度、湿度、电四应力试验设备64.4.例行试验、质量一致性检验和可靠性验收试验例行试验、质量一致性检验和可靠性验收试验。a.例行试验例行试验是生产厂为了监视所生产产品质量和可靠性是生产厂为了监视所生产

5、产品质量和可靠性而进行的一种常规试验。而进行的一种常规试验。b.质量一致性检验质量一致性检验是产品提交用户前必须进行的可靠是产品提交用户前必须进行的可靠性试验性试验。是否符合采购标准或订货合同的验证试验。是否符合采购标准或订货合同的验证试验。微电路的质量一致性检验共分为微电路的质量一致性检验共分为A、B、C、D、E五个试验组。五个试验组。A组试验内容为各种状态下（如静态、动态、开关态）组试验内容为各种状态下（如静态、动态、开关态）不同温度条件下的不同温度条件下的电参数测试电参数测试 7 B组试验内容是与组试验内容是与装配封装和芯片有关装配封装和芯片有关的试验。如抗溶的试验。如抗溶性试验、可焊性

6、试验、键合强度试验等。性试验、可焊性试验、键合强度试验等。C组是与组是与芯片有关芯片有关的试验。的试验。D组是与组是与封装有关封装有关的试验。的试验。E组用于组用于抗辐射强度抗辐射强度。c.可靠性验收试验可靠性验收试验是用户接收产品前所做的验证产品的是用户接收产品前所做的验证产品的质量和可靠性是否符合合同要求的验证试验。（用质量和可靠性是否符合合同要求的验证试验。（用户行为）户行为）85.5.可靠性鉴定试验、可靠性定级试验和可靠性维持试可靠性鉴定试验、可靠性定级试验和可靠性维持试验验 A.可靠性鉴定试验可靠性鉴定试验：产品可靠性鉴定试验（考核产品是否达标了）产品可靠性鉴定试验（考核产品是否达标

7、了）工艺（材料）可靠性鉴定试验（预定的可靠性要求）工艺（材料）可靠性鉴定试验（预定的可靠性要求）B.可靠性定级试验可靠性定级试验：有些产品有可靠性指标，即失效：有些产品有可靠性指标，即失效率等级或平均无故障时间要求，为确定失效率等级率等级或平均无故障时间要求，为确定失效率等级所做的试验。所做的试验。C.为了证实产品已确定的失效率等级的时间有效性，为了证实产品已确定的失效率等级的时间有效性，按规定的周期要做按规定的周期要做可靠性维持试验可靠性维持试验。97.2 环境试验、机械试验、电磁试验环境试验、机械试验、电磁试验 7.2.1 环境试验环境试验 与气候条件、辐照条件和生物条件有关的应力试验。与

8、气候条件、辐照条件和生物条件有关的应力试验。1.稳定性烘培，即高温存储试验稳定性烘培，即高温存储试验 目的是考核在不施加电应力的情况下，高温存储目的是考核在不施加电应力的情况下，高温存储对产品的影响。有缺陷的产品在高温下会加速其表征。对产品的影响。有缺陷的产品在高温下会加速其表征。随温度成指数增加。试验条件：随温度成指数增加。试验条件：75400，24h以上。以上。由于非平衡向平衡过渡，试验前后样品置于标准试验由于非平衡向平衡过渡，试验前后样品置于标准试验环境中，环境中，2510；气压；气压86106kPa102.温度循环试验温度循环试验 目的是考核产品承受一定温度变化速率的能力及目的是考核产

9、品承受一定温度变化速率的能力及对极端高温和极端低温环境的承受能力。试验条件：对极端高温和极端低温环境的承受能力。试验条件：转换时间大于转换时间大于1min，高温或低温保持时间不小于高温或低温保持时间不小于10min，低温低温-55-65，高温，高温853003.热冲击试验热冲击试验 目的是考核产品承受温度剧烈变化，即承受大温目的是考核产品承受温度剧烈变化，即承受大温度变化速率的能力度变化速率的能力。条件：转换时被测样品在。条件：转换时被测样品在5min5min内内达到温度；在高温或低温状态下的停留时间要不小于达到温度；在高温或低温状态下的停留时间要不小于2min;2min;高低温条件为三档：高

10、低温条件为三档：A A档为档为0 0100100 ；B B档为档为-5555125125 ；C C档为档为-65-65150150114.4.低气压试验低气压试验5.5.目的是考核产品对低气压工作环境（高空工作目的是考核产品对低气压工作环境（高空工作环境），气压减小：空气或绝缘材料绝缘材料强度减环境），气压减小：空气或绝缘材料绝缘材料强度减弱；散热条件变差。弱；散热条件变差。2510，密封室从常压降到，密封室从常压降到规定气压再恢复到常压，所施加电压的频率为直流规定气压再恢复到常压，所施加电压的频率为直流30MHz。A A档气压值是档气压值是58kPa58kPa，对应海拔对应海拔4572m45

11、72m；E E档档气压值是气压值是1.1kPa1.1kPa，对应海拔对应海拔30480m30480m。125.5.耐湿试验耐湿试验 6.6.潮湿或炎热条件下抗衰变能力潮湿或炎热条件下抗衰变能力 腐蚀、水气腐蚀、水气 7.7.潮热试验潮热试验：交变潮热试验和恒定潮热试验：交变潮热试验和恒定潮热试验 交变潮热试验交变潮热试验：样品置于相对湿度：样品置于相对湿度90%90%100%100%范围内，范围内，用一定时间（一般用一定时间（一般2.5h2.5h）使温度从使温度从2525上升到上升到6565 ，保持保持3h3h，然后再在相对湿度然后再在相对湿度80%80%100%100%范围内用一定时范围内用

12、一定时间（一般间（一般2.5h2.5h）使温度从使温度从6565下降到下降到2525 。再进行再进行一次这样的循环后在任意湿度下温度降到一次这样的循环后在任意湿度下温度降到-10-10，保，保持持3h，恢复到恢复到25温度，相对湿度温度，相对湿度 80%状态。这状态。这就完成一次交变潮热的大循环，需要就完成一次交变潮热的大循环，需要24h。136.6.盐雾试验盐雾试验 目的是以加速的方法评定元器件外露部分目的是以加速的方法评定元器件外露部分在盐雾、潮湿和炎热条件下抗腐蚀能力在盐雾、潮湿和炎热条件下抗腐蚀能力 试验温度试验温度353，在，在24h内盐淀积速率内盐淀积速率2*104mg/m2 5*

13、104mg/m2，时间分四挡：时间分四挡：24h、48h、96h、240h147.7.辐照试验辐照试验 目的是考核微电路在高能粒子辐照环境下的工作目的是考核微电路在高能粒子辐照环境下的工作能力。电子辐照、能力。电子辐照、射线辐照射线辐照158.8.寿命试验寿命试验9.9.目的是考核产品在规定条件下，在全过程工作目的是考核产品在规定条件下，在全过程工作时间内的质量和可靠性。时间内的质量和可靠性。10.10.稳态寿命试验稳态寿命试验：样品施加适当的电源，处于正：样品施加适当的电源，处于正常的工作状态。常的工作状态。125125 、1000h1000h（可以提高温度而缩可以提高温度而缩短时间）短时间

14、）11.11.间歇寿命试验间歇寿命试验：以一定的频率对被试微电路切：以一定的频率对被试微电路切断或突然施加偏压和信号断或突然施加偏压和信号12.12.模拟寿命试验模拟寿命试验：是一种模拟微电路应用环境的：是一种模拟微电路应用环境的组合试验。组合应力有机械、温度、湿度、低气压组合试验。组合应力有机械、温度、湿度、低气压（或电）（或电）16 7.2.2 机械试验机械试验1.恒定加速度试验恒定加速度试验 目的：考核微电路承受恒定加速度的能力。可目的：考核微电路承受恒定加速度的能力。可以暴露由微电路结构强度低和机械缺陷引起的失效。以暴露由微电路结构强度低和机械缺陷引起的失效。如，芯片脱落、内引线开路、

15、管壳变形、漏气等。如，芯片脱落、内引线开路、管壳变形、漏气等。试验条件：不同方向施加大于试验条件：不同方向施加大于1min的恒定加速度的恒定加速度（49000m/s2 1225000m/s2）。）。2.机械冲击试验机械冲击试验 目的：考核微电路承受机械冲击能力。即承受目的：考核微电路承受机械冲击能力。即承受突然受力的能力。装卸、运输。试验条件：微电路突然受力的能力。装卸、运输。试验条件：微电路壳应刚性固定在试验台基上，各方向施加五次正弦壳应刚性固定在试验台基上，各方向施加五次正弦波的机械冲击脉冲。冲击脉冲的峰值范围：波的机械冲击脉冲。冲击脉冲的峰值范围：4900m/s2 294000m/s2，

16、持续时间持续时间0.1ms 1.0ms。173.机械振动试验机械振动试验 4.目的：考核微电路在不同振动条件下的结目的：考核微电路在不同振动条件下的结构牢固性和电特性的稳定性。构牢固性和电特性的稳定性。扫频振动试验：等辐振动，加速度峰值一般分扫频振动试验：等辐振动，加速度峰值一般分为为196m/s2、490m/s2、686m/s2，振动频率振动频率20 2000Hz范围内随时间按对数变化，范围内随时间按对数变化，20Hz2000Hz20Hz2000Hz20Hz的时间不小于的时间不小于4min4min，空间垂空间垂直的三个方向（其中一个与芯片垂直）各进行直的三个方向（其中一个与芯片垂直）各进行5

17、 5次。次。18 振动疲劳试验振动疲劳试验：等幅振动等幅振动，频率固定几十到几，频率固定几十到几百百HzHz，加速度峰值，加速度峰值196196m/s2、490490m/s2、686686m/s2，空，空间垂直的三个方向各进行一次，每次间垂直的三个方向各进行一次，每次32h32h。随机振动试验随机振动试验：振动幅度为：振动幅度为高斯分布高斯分布。频率几。频率几十十2000Hz2000Hz。振动噪声试验振动噪声试验：等幅振动，加速度一般不小于：等幅振动，加速度一般不小于196196m/s2，频率频率20 2000Hz范围内随时间按范围内随时间按对数变对数变化化，20Hz2000Hz20Hz200

18、0Hz20Hz的时间不小于的时间不小于4min4min，空，空间垂直的三个方向各进行间垂直的三个方向各进行1 1次。微电路施加规定的次。微电路施加规定的电压和电流。电压和电流。194.4.键合强度试验键合强度试验5.5.目的目的：检验微电路（封装内部的）内引线和芯：检验微电路（封装内部的）内引线和芯片与封装体内外引线端键合强度。片与封装体内外引线端键合强度。6.6.非破坏性非破坏性：垂直芯片方向，拉键合线，从：垂直芯片方向，拉键合线，从0 0到到80%80%键合力规定值。键合力规定值。7.7.破坏性破坏性：垂直芯片方向，力加到键合力断裂：垂直芯片方向，力加到键合力断裂5.5.芯片附着强度试验芯

19、片附着强度试验6.6.目的目的：考核芯片与管壳或基片结合的机械强度。：考核芯片与管壳或基片结合的机械强度。7.7.芯片与基片芯片与基片/底座附着强度试验：垂直方向底座附着强度试验：垂直方向8.8.芯片与基片芯片与基片/底座剪切力试验：结合力方向底座剪切力试验：结合力方向 206.6.与外引线有关的试验与外引线有关的试验7.7.目的：考核微电路外引线质量目的：考核微电路外引线质量7.7.粒子磁撞噪声检测试验粒子磁撞噪声检测试验 目的：检验微电路空腔体内是否存在可动多余物目的：检验微电路空腔体内是否存在可动多余物 21 7.2.3 电磁试验电磁试验1.静电放电试验静电放电试验（Electrosta

20、tic Discharge）2.目的：考核微电路承受静电放电的能力。方目的：考核微电路承受静电放电的能力。方法：模拟人体、设备或器件放电的电流波形，按规定法：模拟人体、设备或器件放电的电流波形，按规定的组合及顺序对微电路的各引出端放电，寻找微电路的组合及顺序对微电路的各引出端放电，寻找微电路产生损伤的阈值静电放电电压。产生损伤的阈值静电放电电压。2.电磁脉冲试验电磁脉冲试验 检验微电路抗磁的干扰能力。检验微电路抗磁的干扰能力。3.功率老化试验功率老化试验 4.微电路施加最大使用电压。观察器件在工作微电路施加最大使用电压。观察器件在工作状态下最大功耗。一般不低于状态下最大功耗。一般不低于108h

21、。227.3 可靠性筛选可靠性筛选7.3.1 可靠性筛选的目的可靠性筛选的目的 目的：剔除具有潜在缺陷的早期失效产品，从批目的：剔除具有潜在缺陷的早期失效产品，从批产品中挑选出高可靠性产品。产品中挑选出高可靠性产品。各工序的质量检验、成品半成品的电参数测试都各工序的质量检验、成品半成品的电参数测试都为可靠性筛选。为可靠性筛选。7.3.2 筛选方法简介筛选方法简介1.检查筛选检查筛选 2.目视或显微镜检查。红外线扫描非破坏性目视或显微镜检查。红外线扫描非破坏性筛选，筛选，x射线非破坏筛选。射线非破坏筛选。2.密封性筛选密封性筛选 检漏筛选、温度试验检漏筛选、温度试验。233.寿命筛选寿命筛选 4

22、.高温贮存、高温工作、功率老化筛选。高温贮存、高温工作、功率老化筛选。4.环境应力筛选环境应力筛选5.振动加速度、离心加速度、机械冲击试验、振动加速度、离心加速度、机械冲击试验、温度循环试验温度循环试验7.3.3 筛选顺序确定原则筛选顺序确定原则1.费用低在先费用低在先 2.不易出问题的放在后面不易出问题的放在后面247.4 抽样理论抽样理论7.4.1 概述概述1.评价产品质量和可靠性评价产品质量和可靠性 两种方法：两种方法：2.逐个检测逐个检测：可靠度高、费时费力，有些情：可靠度高、费时费力，有些情况无法采用。如产品平况无法采用。如产品平 均寿命，检测完，产品均寿命，检测完，产品全废了。全废

23、了。3.抽样抽样：省时、省经费、可信度差。：省时、省经费、可信度差。2.抽样抽样3.A.目的：决定成批产品是否合格；在产目的：决定成批产品是否合格；在产品制造过程中监视生产是否稳定。品制造过程中监视生产是否稳定。B.分类：分类：计数抽样计数抽样：从批量中抽出一定数量：从批量中抽出一定数量的样品进行试验的样品进行试验/检验，依据样品中的不合格数来检验，依据样品中的不合格数来制定整批产品是否合格。制定整批产品是否合格。计量抽样计量抽样：对抽取样品：对抽取样品参数值进行统计，由统计结果来判断整批产品是参数值进行统计，由统计结果来判断整批产品是否合格。否合格。257.4.2 计数抽样试验计数抽样试验/

24、检验方案原理检验方案原理 抽样试验抽样试验/检验样品的抽取方法、数量、接收判据构成计检验样品的抽取方法、数量、接收判据构成计数抽样试验数抽样试验/检验方案（抽取方案）。抽取方案和批产品不合检验方案（抽取方案）。抽取方案和批产品不合格率决定该批产品被接收的概率。格率决定该批产品被接收的概率。表征批接收概率与批产品不合格率关系的曲线称抽验特表征批接收概率与批产品不合格率关系的曲线称抽验特性曲线，又称接收概率曲线（性曲线，又称接收概率曲线（OC）3.OC（operating characteristic）曲线与函数曲线与函数 抽样特性曲线、工作特性曲线、接收概率曲线抽样特性曲线、工作特性曲线、接收概

25、率曲线 A.超几何分布超几何分布 设某批产品有设某批产品有N个，不合格率为个，不合格率为p，不合格品不合格品总数可表示为总数可表示为K=Np，从该从该N个产品中抽取个产品中抽取n个，则出现个，则出现k个样个样品不合格的概率为品不合格的概率为 （7.1）当当N远大于远大于n（N/n10），），p较小时（较小时（pp1时，则认时，则认为这批产品质量很差，为这批产品质量很差，p1为批允许不合格率，又称极为批允许不合格率，又称极限水平。但当限水平。但当p=p1时，使用者仍有接收产品的概率时，使用者仍有接收产品的概率L(p1)=，称为称为使用方风险率使用方风险率。抽样风险抽样风险 297.4.3 计数抽

26、样方案的制定计数抽样方案的制定1.一次计数抽样方案的确定一次计数抽样方案的确定 2.根据一次检查结果判定整批产品是否合格。根据一次检查结果判定整批产品是否合格。3.首先供需双方共同确定可接收质量水平首先供需双方共同确定可接收质量水平p0，极限水平极限水平p1，使用方风险使用方风险和生产方风险和生产方风险，则则4.L(p1)=（7.3）5.L(p0)=1-（7.4）6.若抽样符合超几何分布，（若抽样符合超几何分布，（7.2）中的）中的K分别分别用用P1N、p0N代替，再分别代人（代替，再分别代人（7.3）、（）、（7.4）得）得方程组方程组110000()(;,)()(;,)1ckkckkL p

27、pk n p N NL ppk n p N N302.二次计数抽样二次计数抽样3.一次抽样虽然较为简单，但在要保证一次抽样虽然较为简单，但在要保证误判的概率较小时，即误判的概率较小时，即、较小，则需要较小，则需要很大的被检验样品数。很大的被检验样品数。图图7.37.30121112211211122(,)1(,)L p n n CCCL p n n CCC 313.计数序贯抽样方案计数序贯抽样方案4.不规定抽样次数，在每次抽样后均不强求作不规定抽样次数，在每次抽样后均不强求作出接受或拒绝的结论，而且保留继续抽样的机会，出接受或拒绝的结论，而且保留继续抽样的机会，更能节省样品数量。更能节省样品数

28、量。序贯抽样序贯抽样 每次抽样后计算得到相应的每次抽样后计算得到相应的C、n，如果如果C、n满满足足区，继续抽样；如果满足区，继续抽样；如果满足区，合格；如果满区，合格；如果满足足区，不合格。区，不合格。10110011100211001ln11lnln1ln1lnln1ln1lnln1ppappppAbppppBbpppp327.5 试验方案的制定方法试验方案的制定方法 7.5.1 项目的选择项目的选择1.基本项目的选择基本项目的选择 2.作用是为试验提供参考数据和信息。如，位作用是为试验提供参考数据和信息。如，位电路在额定温度范围内室温、高温、低温下电特性测电路在额定温度范围内室温、高温、

29、低温下电特性测量、密封性试验等。量、密封性试验等。2.目的性项目的选择目的性项目的选择 是针对特定的失效机理或模式及应用条件进行的。是针对特定的失效机理或模式及应用条件进行的。如针对芯片脱落选择芯片结合强度试验。航空用芯片如针对芯片脱落选择芯片结合强度试验。航空用芯片的低气压试验。的低气压试验。3.相关项目的选择相关项目的选择 4.有些试验项目之间有相关性，要同时选择。有些试验项目之间有相关性，要同时选择。5.例如，外引线强度试验后可能对密封性有影例如，外引线强度试验后可能对密封性有影响。响。33 7.5.2 试验条件试验条件 破坏性破坏性:非破坏性：不应使微电路形成新的缺陷非破坏性：不应使微

30、电路形成新的缺陷 静电损伤是积累性的，试验总是破坏性的静电损伤是积累性的，试验总是破坏性的7.5.3 试验顺序试验顺序 两条原则：两条原则：1.非破坏性的试验在前。如电性能试验在前，机械性能非破坏性的试验在前。如电性能试验在前，机械性能试验在后，否则可能因机械性能试验芯片的内引线开试验在后，否则可能因机械性能试验芯片的内引线开路，而无法获得电性能数据。路，而无法获得电性能数据。2.前提性试验在前，非前提性试验在后。例如，密封性前提性试验在前，非前提性试验在后。例如，密封性检查要在水汽含量检查之前进行，漏进去的，封进去检查要在水汽含量检查之前进行，漏进去的，封进去的的?347.5.4 试验判据试

31、验判据 给出明确的判据。给出明确的判据。7.5.5 抽样抽样 试验方案的抽样要确定两个问题：试验方案的抽样要确定两个问题：a.母体数（母体数（N），抽样数（），抽样数（n），不合格判据数（），不合格判据数（c）以及抽样方法。以及抽样方法。b.母体的组成母体的组成 同一批，不同一批同一批，不同一批 完整试验方案中还包括对试验仪器设备及测试数完整试验方案中还包括对试验仪器设备及测试数据误差的具体要求。据误差的具体要求。357.6 破坏性物理分析（破坏性物理分析（DPA）7.6.1一般要求：一般要求：DPA是通过微观物理手段确定产品质量的一种分是通过微观物理手段确定产品质量的一种分析检验方法析检验方

32、法。目的目的：验证电子元器件的设计、结构、材料和工艺：验证电子元器件的设计、结构、材料和工艺质量是否满足预定用途或有关规范的要求。由于某些质量是否满足预定用途或有关规范的要求。由于某些项目必须解剖样品进行，因此分析检验的性质是破坏项目必须解剖样品进行，因此分析检验的性质是破坏性的。性的。1.应进行应进行DPA的元器件的元器件 进行进行DPA的目的，是验证电子元器件能否满足预的目的，是验证电子元器件能否满足预定使用要求。根据定使用要求。根据DPA的结果促使元器件的生产厂改的结果促使元器件的生产厂改进工艺和加强质量控制，使使用者最终能得到满足使进工艺和加强质量控制，使使用者最终能得到满足使用要求的

33、元器件。因此，对所使用的元器件都可酌情用要求的元器件。因此，对所使用的元器件都可酌情进行进行DPA试验。试验。电阻器、电容器、滤波器、开关、电连接器、继电阻器、电容器、滤波器、开关、电连接器、继电器、线圈变压器、石英晶体压电元件、集成电路、电器、线圈变压器、石英晶体压电元件、集成电路、光电器件、声表面波器件光电器件、声表面波器件367.6 破坏性物理分析（破坏性物理分析（DPA）2.DPA试验依据试验依据 根据不同的元器件类型选择不同的试验项目和标准。根据不同的元器件类型选择不同的试验项目和标准。国内外标准：国内外标准：GB4589.1-89半导体分立器件和集成电路总规范半导体分立器件和集成电

34、路总规范.GJB548A-96微电子器件试验方法和程序微电子器件试验方法和程序 该标准规该标准规定了微电子器件统一的试验方法、控制和程序，包括定了微电子器件统一的试验方法、控制和程序，包括为确定对自然因素和条件的抗损坏能力而进行的基本为确定对自然因素和条件的抗损坏能力而进行的基本环境试验；物理和电试验；设计、封装和材料的限制；环境试验；物理和电试验；设计、封装和材料的限制；标志的一般要求；工作质量和人员培训程序；以及为标志的一般要求；工作质量和人员培训程序；以及为保证这些器件满足预定用途的质量与可靠性水平而必保证这些器件满足预定用途的质量与可靠性水平而必须采取的其他控制和限制须采取的其他控制和

35、限制377.6 破坏性物理分析（破坏性物理分析（DPA）3.DPA不合格批处理不合格批处理 批次性缺陷是由于设计、制造过程的差错所造成批次性缺陷是由于设计、制造过程的差错所造成的，或者由于验收试验、进货检验和储存等过程的差的，或者由于验收试验、进货检验和储存等过程的差错所造成的，并在同一批多个器件上重复出现的缺陷。错所造成的，并在同一批多个器件上重复出现的缺陷。有批次性缺陷评价为不合格批。而检验出缺陷或者不有批次性缺陷评价为不合格批。而检验出缺陷或者不能确定是否为缺陷，该批评价为可疑批。每一种缺陷能确定是否为缺陷，该批评价为可疑批。每一种缺陷应加以拍照、测量并在应加以拍照、测量并在DPA报告中

36、说明。报告中说明。1.对可疑批地处理对可疑批地处理 1）如果第一次样品分析无明确结论，怀疑设备或者操）如果第一次样品分析无明确结论，怀疑设备或者操作有问题时，应在该作有问题时，应在该DPA批次中补充或重新抽样做批次中补充或重新抽样做DPA再分析再分析 2）如对试验结果不能确定是否为合格时，应组织有关）如对试验结果不能确定是否为合格时，应组织有关专家进行会诊。专家进行会诊。387.6 破坏性物理分析（破坏性物理分析（DPA）2.对不合格批地处理对不合格批地处理 1）如果缺陷属于可筛选缺陷，应对该）如果缺陷属于可筛选缺陷，应对该DPA批次进行百批次进行百分之百重新筛选。筛选合格后允许重新抽样做分之

37、百重新筛选。筛选合格后允许重新抽样做DPA。2）如果缺陷属于批次性缺陷，该）如果缺陷属于批次性缺陷，该DPA批次应报废或退批次应报废或退货。货。3）如果缺陷属于非批次性缺陷，而且有缺陷的样品数）如果缺陷属于非批次性缺陷，而且有缺陷的样品数量为一只时，可在原抽样数量上加倍抽样分析。如果量为一只时，可在原抽样数量上加倍抽样分析。如果再次出现缺陷应报废或退货。再次出现缺陷应报废或退货。7.6.2工作程序工作程序1.DPA抽样抽样 DPA样品应在生产批或采购批中随机抽取，样品应在生产批或采购批中随机抽取，并按并按DPA的不同用途规定相应的抽样方案。的不同用途规定相应的抽样方案。DPA用用于批质量一致检

38、验时，抽取方案应以产品规范为准。于批质量一致检验时，抽取方案应以产品规范为准。397.6 破坏性物理分析（破坏性物理分析（DPA）2.试验项目试验项目 外部目检；外部目检；X射线检查；颗粒碰撞噪声检测射线检查；颗粒碰撞噪声检测（PIND）（适用于密封空腔结构）；密封检测（适）（适用于密封空腔结构）；密封检测（适用于密封空腔结构）；内部水汽含量分析（适用于密用于密封空腔结构）；内部水汽含量分析（适用于密封空腔结构）；开封；内部目检；结果检验；建合强封空腔结构）；开封；内部目检；结果检验；建合强度检验；扫描电子显微镜检查（必要时）；芯片剪切度检验；扫描电子显微镜检查（必要时）；芯片剪切试验；剥层和

39、试验；剥层和/或剖面检查（适用时）或剖面检查（适用时）3.DPA数据记录数据记录4.DPA信息采集信息采集5.DPA报告报告407.6 破坏性物理分析（破坏性物理分析（DPA）7.6.2DPA主要项目基本要求主要项目基本要求1）外部目检外部目检 其目的是检验已封装元器件的外部质量是否其目的是检验已封装元器件的外部质量是否符合要求，检查其标志、外观、封口封装、镀层等外符合要求，检查其标志、外观、封口封装、镀层等外部质量是否符合要求。如该项不合格，可通过对整批部质量是否符合要求。如该项不合格，可通过对整批器件进行针对性检验筛选剔除有缺陷的器件。该项检器件进行针对性检验筛选剔除有缺陷的器件。该项检验

40、是非破坏性的。验是非破坏性的。2）X射线检查射线检查，内部多余物、内引线开路或短路、芯片，内部多余物、内引线开路或短路、芯片焊接（粘接）空洞等内部缺陷。但难以检查铝丝的状焊接（粘接）空洞等内部缺陷。但难以检查铝丝的状况，该项检验是非破坏性况，该项检验是非破坏性3）颗粒碰撞噪声检测颗粒碰撞噪声检测（PIND试验），检查器件封装腔试验），检查器件封装腔体内有无可动的多余物。体内有无可动的多余物。是非破坏性的。如不合格也是非破坏性的。如不合格也可通过对整批器件进行针对性筛选剔除有缺陷的器件。可通过对整批器件进行针对性筛选剔除有缺陷的器件。4）密封性试验密封性试验，检查气密性封装器件的封装质量是否符，

41、检查气密性封装器件的封装质量是否符合要求。如该项不合格，也可通过对整批器件进行针合要求。如该项不合格，也可通过对整批器件进行针对性筛选剔除有缺陷的器件。属非破坏性。对性筛选剔除有缺陷的器件。属非破坏性。417.6 破坏性物理分析（破坏性物理分析（DPA）5）内部气氛分析内部气氛分析，定量检测密封器件封装内部的水汽含，定量检测密封器件封装内部的水汽含量。内部水汽含量超标一般是批次性的。属破坏性分量。内部水汽含量超标一般是批次性的。属破坏性分析。析。6）内部目检内部目检，检查器件内部结构、材料和生产工艺是否，检查器件内部结构、材料和生产工艺是否符合相关的要求。该项对器件的开封技术与检查技术符合相关

42、的要求。该项对器件的开封技术与检查技术均要求较高。检出缺陷是否批次性，需对缺陷的种类均要求较高。检出缺陷是否批次性，需对缺陷的种类认真分析后才能确定整批器件可否使用。认真分析后才能确定整批器件可否使用。7）扫描电子显微（扫描电子显微（SEM）检查）检查，主要用于判断器件芯片，主要用于判断器件芯片表面互联金属化层的质量，还可确定器件某些需确认表面互联金属化层的质量，还可确定器件某些需确认部分的材料成分和对多余物作成分分析。部分的材料成分和对多余物作成分分析。SEM设备设备昂贵。昂贵。427.6 破坏性物理分析（破坏性物理分析（DPA）8）键合强度试验键合强度试验，检验器件内引线的键合强度是否符合

43、，检验器件内引线的键合强度是否符合规定要求。键合强度退化往往是批次性的，出现规定要求。键合强度退化往往是批次性的，出现“零零克力克力”的批次一般不可使用。是破坏性试验。的批次一般不可使用。是破坏性试验。9）剪切强度试验剪切强度试验，检验半导体芯片或表面安装的无源元，检验半导体芯片或表面安装的无源元件附着在管座或其他基片上所使用的材料和工艺的完件附着在管座或其他基片上所使用的材料和工艺的完整性。剪切强度不合格常有批次性倾斜。是破坏性的。整性。剪切强度不合格常有批次性倾斜。是破坏性的。DPA检验应在规定的温度、湿度和防静电的洁净区进检验应在规定的温度、湿度和防静电的洁净区进行。行。43作业：作业：

44、1.什么是可靠性增长试验和老炼试验？什么是可靠性增长试验和老炼试验？2.抽取方案和批产品不合格率决定该批产品被接收概抽取方案和批产品不合格率决定该批产品被接收概率。表征批接收概率和批产品不合格率关系曲线称率。表征批接收概率和批产品不合格率关系曲线称为抽捡特性曲线（为抽捡特性曲线（OC曲线），又称接收概率曲线。曲线），又称接收概率曲线。44n 第八章第八章 使用可靠性使用可靠性 微电子器件可靠性微电子器件可靠性458.1 器件的合理选用器件的合理选用 虽然器件质量和可靠性一直提高，但由于器件结构虽然器件质量和可靠性一直提高，但由于器件结构复杂度和功能的增加，应用条件的多变，以及使用不当，复杂度和

45、功能的增加，应用条件的多变，以及使用不当，使用失效器件占总失效器件的使用失效器件占总失效器件的50%。使用不当。使用不当:器件选用器件选用不当，电浪涌，静电损伤，缺少保护电路，热效应。在不当，电浪涌，静电损伤，缺少保护电路，热效应。在元器件可靠性的领域中，把避免使用不当造成失效的技元器件可靠性的领域中，把避免使用不当造成失效的技术称为使用可靠性技术，又称使用可靠性。术称为使用可靠性技术，又称使用可靠性。正确选用是避免元器件在使用中失效的先决条件。正确选用是避免元器件在使用中失效的先决条件。46 8.1.1 器件的质量等级器件的质量等级 要依据工程的需求和成本核算选择器件的质量等级。要依据工程的

46、需求和成本核算选择器件的质量等级。分立器件：分立器件：GCT级级(超特军级超特军级);GT级（特军级级（特军级);TP级级(普军级普军级)单片微电路：单片微电路：S级级(宇航级宇航级);B级级(军用级军用级);B1级级(军用级、中国军用级、中国)混合微电路：混合微电路：K级级(宇航级宇航级);H级级(军用级军用级);H1级级(军用级、中国军用级、中国)按温度：军用温度范围按温度：军用温度范围(-55125);工业用温度范围工业用温度范围(-4085);商业用温度范围商业用温度范围(070)478.1.2 器件的选择器件的选择 根据使用环境、工作条件根据使用环境、工作条件8.1.3 合格产品清单

47、和优选元器件清单合格产品清单和优选元器件清单1.进入进入合格产品清单（合格产品清单（QPL）的产品有两个条件，首的产品有两个条件，首先生产该产品的生产线是经有关技术权威部门按相先生产该产品的生产线是经有关技术权威部门按相关标准审查合格的生产线，其次是该产品通过了经关标准审查合格的生产线，其次是该产品通过了经有资格的试验室按相关标准进行的鉴定试验。生产有资格的试验室按相关标准进行的鉴定试验。生产线的技术状态和产品的质量要接收认证部门定期和线的技术状态和产品的质量要接收认证部门定期和随机的监督。随机的监督。QPL明确地给出了产品执行的标准和明确地给出了产品执行的标准和质量等级。质量等级。2.进入进

48、入优选元器件清单（优选元器件清单（PPL）的产品一般是用户经的产品一般是用户经考察和应用实践证实其质量和可靠性的产品。特别考察和应用实践证实其质量和可靠性的产品。特别是一些大的工业部门和工程发布的是一些大的工业部门和工程发布的PPL给出的产品给出的产品质量信息可信度是很高的。质量信息可信度是很高的。3.选择选择QPL 和和PPL上的产品对保证整机质量，上的产品对保证整机质量，减少元器件失效有重要作用。减少元器件失效有重要作用。488.2 微电路的额定值和降额使用微电路的额定值和降额使用 8.2.1 微电路的额定值微电路的额定值 额定值额定值 最大额定值：器件的极限参数，由微电路自身结构、材最大

49、额定值：器件的极限参数，由微电路自身结构、材料和工艺决定的。最大电流、电压、功率额定值，工作料和工艺决定的。最大电流、电压、功率额定值，工作温度额定值。温度额定值。49 8.2.2 降额使用降额使用 降额使用就是使器件在低于额定值的状态下工作。降额使用就是使器件在低于额定值的状态下工作。这是提高器件使用寿命，保证电子设备可靠性的通用做这是提高器件使用寿命，保证电子设备可靠性的通用做法，也是可靠性设计的重要内容。器件的寿命在其结构法，也是可靠性设计的重要内容。器件的寿命在其结构确定后，主要决定于它所承受的应力。降额使用是用减确定后，主要决定于它所承受的应力。降额使用是用减小应力的方法提高寿命的有

50、效措施。在器件使用过程中小应力的方法提高寿命的有效措施。在器件使用过程中不可避免地会有外界条件的起伏波动，如果器件在满额不可避免地会有外界条件的起伏波动，如果器件在满额定值状态下工作，即使发生小的起伏波动，也会使器件定值状态下工作，即使发生小的起伏波动，也会使器件时而进入超额定值的工作状态，影响其可靠性。时而进入超额定值的工作状态，影响其可靠性。50 降额幅度，不同器件可能不同。相同的器件在降额幅度，不同器件可能不同。相同的器件在不同的工作条件和环境下也有区别。结温和电压是不同的工作条件和环境下也有区别。结温和电压是微电路降额的关键，电流降额、功率降额都要与结微电路降额的关键，电流降额、功率降