DB61T-半导体分立器件间歇寿命试验方法编制说明

《大功率器件间歇寿命试验方法》编制说明西安卫光科技有限公司2020.3.6《大功率器件间歇寿命试验方法》编制说明一、任务来源依据陕西省市场监督管理局下达的“2019年军民融合地方标准制订计划项目的通知”（陕市监函〔2019〕302号）进行该标准的编制，该项目编号为：SDBXM10-2019，标准名称：《大功率器件间歇寿命试验方法》。起草单位（项目承担单位）：西安卫光科技有限公司协作单位（项目参与单位）：中电科西安导航技术有限公司西安西岳电子技术有限公司陕西华茂电子科技有限责任公司主要起草人：王嘉蓉、张文胜、薛红兵、赵辉、安海华二、制定标准的必要性和意义1、大功率器件间歇寿命试验的目的和意义：功率器件的寿命考核试验是衡量器件质量和可靠性的主要方法。按GJB128《半导体分立器件试验方法》的规定，寿命考核试验分为：稳态寿命试验、间歇寿命试验、阻断寿命试验。稳态寿命中又分为全动态（同时施加电流、电压应力）、高温反偏（高温环境中施加反向偏压）、正向通电（施加正向电压）三类。这三类都是模拟器件工作状态的试验方法。采用长期通电、加压的方法对器件进行电应力疲劳考核，同时将有缺陷的早期失效产品淘汰掉。阻断寿命试验与高温反偏很接近，一般用高温反偏试验替代。间歇寿命试验是通过反复多次的通电、断电方式，考核器件对温度应力、电应力及应力积累的耐受能力，是一种可以用更少的时间和更低的成本测量出器件的寿命极限的试验方法。间歇寿命试验的失效模式及失效分析，也给器件设计、制造中的缺陷改进提供了全面的支撑。因此间歇寿命试验是功率器件最重要的试验之一。2、国内现状：虽然间歇寿命试验是功率器件最重要的试验之一，但由于我国半导体行业起步较晚，无论是在材料、设计、工艺还是标准方面都比较落后，尤其是测试方法、试验方法几乎是空白。八十年代翻译转化了一部分前苏联的测试试验方法，九十年代又转化美军标，补充完善了一些国际先进的测试试验方法，但由于知识产权以及核心技术保护等原因，美军标试验方法中只给出了试验框架和思路，可操作性极差，且关键步骤空白，无法有效指导测试或试验。间歇寿命试验就是其中之一。虽然GJB128《半导体分立器件试验方法》1037给出了间歇寿命试验的一般程序，但没有具体试验方法和步骤，试验装置、试验条件、控制步骤、试验设置和控制、数据处理、失效判据等更是空白，在实践中完全无法进行。因此，长期以来在功率器件领域，间歇寿命试验都未进行过，只进行了稳态寿命试验。2）随着军用领域对分立器件的质量和可靠性要求的不断提高，尤其是弹、箭、船、星、站等空间级配套的需求，间歇寿命试验的重要性和不可替代性日趋凸显。因此，原总装备部在2012年下达了项目代号为（1206GK0033）的“军用大功率半导体器件间歇工作寿命试验方法研究”的课题，由工信部电子第五研究所牵头进行，我单位是主要参与单位。3）在民用领域，间歇寿命试验始终没有纳入鉴定检验试验中，一方面由于名品的质量和可靠性要求没有军品高，更重要的一方面是，没有切实可行的间歇寿命试验方法可以指导试验，试验方法和步骤完全空白。2、外国现状：美、日、德、韩等国功率器件的发展，不但早于我国，而且一直占据着功率器件技术的龙头，材料、设计、工艺、标准等都主导着整个功率器件领域，他们在标准方面的特点是“民而优则军”，即在民品中有了成熟稳定的规模生产能力，产品积累大量的民品经验，才会提炼上升转为军品，所以军用测试方法基本从民品测试转化来的，间歇寿命试验也是如此、因此国外的民品功率器件在鉴定、设计定型以及关键材料、制造工艺改变时，都要进行间歇寿命试验。4、制订《大功率器件间歇寿命试验方法》的必要性：世界半导体技术的发展，不仅体现在新材料、新技术、新产品的不断涌现，还体现在产品质量和可靠性的不断提高上。随着我国综合国力的不断提升、国际环境日趋严峻，对功率器件的需求也不断增加，功率器件的质量和可靠性不仅关系着武器装备的配套，更影响着基础建设的成败。1）我省率先制订《大功率器件间歇寿命试验方法》地方标准，借鉴国际先进的试验方法，修改、补充、完善、细化现有国军标试验方法，制订出国内民用标准，有效的指导和推进民品生产，提升民用产品的质量和可靠性，将军工资源优势转化为经济资源优势，弥补民营经济发展不足的短板。2）我省率先制订《大功率器件间歇寿命试验方法》地方标准，不但形成我省功率器件的地方特色，填补国内功率器件间歇寿命试验的空白，占领民品功率器件的制高点，大幅提升功率器件的国际、国内市场竞争力。做强做大电子元器件工业，弥补工业短板。3）希望通过制订“大功率器件间歇寿命试验方法”地方标准的工作，及时的将军用项目的研究成果固化，并推广普及到民用领域，充分发挥项目研究的作用，达到并提升项目立项的目的，弥补科研成果转化不足的短板，弥补军民融合短板。三、主要起草过程2019年5月15日接到陕西省市场监督管理局的（陕市监函〔2019〕302号）文件后，起草单位（项目承担单位）西安卫光科技有限公司牵头，成立了标准起草工作组，工作组成员由起草单位和协作单位（项目参与单位）的产品设计、生产、检测试验、市场应用等骨干技术人员组成，工作组成员全部具有高级及以上专业技术职称。由于该标准是从原总装备部下达的代号为（1206GK0033）的“军用大功率半导体器件间歇工作寿命试验方法研究”的课题项目成果转化而来，因此，标准的初稿和征求意见在该项目立项之前已完成，2019年5月该项目立项后，又面向行业和社会征求了意见。2013年5月完成标准初稿的编制。2014年1月完成标准初稿的意见征求。2019年5月征求意见及征求意见汇总。2019年6月完成标准修改形成送审稿。2019年6月完成送审稿的查新工作。四、制定标准的原则和确定标准内容的依据1、制定标准的原则是固化课题研究的成果，将军用科研成果转化为地方标准；解决GJB128《半导体分立器件试验方法》1037在实践中完全无法进行的问题；填补国内没有切实可行的间歇寿命试验方法的空白。1）本项目标准与GJB128《半导体分立器件试验方法》1037的对比：GJB128《半导体分立器件试验方法》1037中，没有具体试验方法和步骤，没有试验装置、试验条件、控制步骤、试验设置和控制、数据处理、失效判据等试验程序，根本无法进行试验。本项目标准，充分吸收军用研究成果，制订详细的、完善的、极具操作性的试验装置、试验条件、控制步骤、试验设置和控制、数据处理、失效判据等试验程序。2）本项目标准与美军标的对比：美军标间歇寿命方法中，缺少具体试验方法和步骤，没有试验装置、试验条件、控制步骤、试验设置和控制、数据处理、失效判据等试验程序，可操作性较差。本项目中将制订出详细的极具操作性的测试仪、测试条件、测试步骤、数据处理等内容。2、由于本项目标准是在原总装备部2012年下达的项目代号为（1206GK0033）的“军用大功率半导体器件间歇工作寿命试验方法研究”的课题完成的基础上编制起草，标准内容主要依据课题研究的成果，标准工作组相关单位数十年的产品研制、生产经验和检测试验数据以及用户应用验证。五、主要条款的说明论述1、标准第3部分“3术语和定义”中，明确了试验过程中涉及到的关键技术指标的含义，避免试验误差、试验失效及试验纠纷。2、标准第4、5部分，详细的规定了试验装置、试验程序，明确了试验条件、试验步骤和试验过程中的控制、测量及注意事项。3、标准第6部分，详细的规定了失效判据。4、标准第7部分，详细的规定在产品详细规范中需要明确的细节。5、通过本项目标准的主要内容，完全解决了GJB128《半导体分立器件试验方法》1037没有具体试验方法和步骤，没有试验装置、试验条件、控制步骤、试验设置和控制、数据处理、失效判据等试验程序，根本无法进行试验，而美军标的可操作性太差等问题。六、重大意见分歧的处理依据和结果由于本项目标准所依据的科研项目已于