第九章_可靠性筛选试验-2010

1、元器件可靠性技术教程第9章可靠性筛选试验张素娟：为民楼419房间;mail:课程内容v 9.1可靠性筛选的定义与目的v 9.2可靠性筛选的特点v 9.3可靠性筛选的分类v 9.4筛选方法的确定v 9.5筛选方案的设计v 9.6筛选效果的评价v 9.7特殊使用条件下的筛选可靠性工程研究所元器件工程部9.1可靠性筛选的定义与目的失效率（t）tA早期失效期B偶然失效期C耗损期图9-1 电子元器件失效率与时间的关系可靠性工程研究所元器件工程部9.1可靠性筛选的定义与目的可靠性筛选的定义可靠性筛选是为选择具有一定特性的产品或剔除早期

2、失效的产品而进行的一系列检查和试验。可靠性筛选目的：一：把符合要求的产品挑出来。二：剔除早期失效的产品。可靠性筛选意义：一批元器件由于通过筛选剔除了早期失效的产品，就可提 高该批产品的可靠性水平。在正常情况下，失效率可以降低半 个到一个数量级，个别的甚至可降低两个数量级。可靠性工程研究所元器件工程部9.2可靠性筛选的特点可靠性筛选具有以下特点：（1） 对于不存在缺陷而性能良好的产品来说是一种非破坏性试验，而对于有潜在缺陷的产品来说应能诱发其失效。（2） 可靠性筛选是100的试验，而不是抽样检验。经过筛选试验，对批产品不应增加新的失效模式和机理。（3） 可靠性筛选不能提高产品的固有可靠性。但它可

3、以提高批产品的可靠性。（4） 可靠性筛选一般由多个可靠性试验项目组成。可靠性工程研究所元器件工程部9.3可靠性筛选的分类可靠性筛选分为常规筛选和特殊环境筛选。在一般环境条件下使用的产品只需进行常规筛选，而在特殊环境条件下使用的产品则除需进行常规筛选外，还需进行特殊环境筛选。在实际筛选的选择时，主要依据产品的失效模式和机 理，根据不同的质量等级、结合可靠性要求或实际使 用条件以及工艺结构情况确定。可靠性工程研究所元器件工程部9.3可靠性筛选的分类常规筛选按筛选性质分类：检查筛选：显微镜检查筛选；红外线非破坏性检查筛选；PIND；X射线非破坏性检查筛选。密封性筛选：液浸检漏筛选；氦质谱检漏筛选；放

4、射性示踪检漏筛选；湿度试验筛选。环境应力筛选：振动、冲击、离心加速度筛选；温度冲击筛选。寿命筛选：高温储存筛选；功率老化筛选。可靠性工程研究所元器件工程部9.3可靠性筛选的分类表9-1 GJB548B方法5004 规定的 S级和B级筛选筛选S级B级方法和条件要求方法和条件要求1 晶圆批验收a5007所有批-2 非破坏性键合拉力2023100%-3 内部目检b2010试验条件A100%2010试验条件B100%4 温度循环c1010试验条件C100%1010试验条件C100%5 恒定加速度2001试验条件E（至少），仅Y1方向100%2001试验条件E（至少），仅Y1方向100%6 目检d100

5、%100%7 粒子碰撞噪声检测2020试验条件A100%e-8 老炼前电测试按适用的器件规范100% g按适用的器件规范100% h9 老炼1015，240h，至少125100%1015，160h，至少125100%10 中间（老炼后）电测试按适用的器件规范100% g-11 反偏老炼j1015，试验条件A或C，至少150下72h100%-12 中间（老炼后）电测试按适用的器件规范100%g按适用的器件规范100%h13 允许不合格品率（PDA）计算3%所有批5%所有批14 最终电测试按适用的器件规范100%按适用的器件规范100%15 密封a）细检漏b）粗检漏1014100%l1014100

6、%l16 X射线照相m2012 两个视图n100%-17 外部目检p2009100%2009100%18 辐射锁定q1020可靠100%性工程1020研究所元器件工程部100%9.4筛选方法的确定v 9.4.1v 9.4.2v 9.4.3筛选项目的确定筛选应力强度的确定筛选时间的确定可靠性工程研究所元器件工程部9.4.1筛选项目的确定筛选项目的确定是以元器件的失效模式和失效机理为依据的。不同类型的元器件进行的筛选项目不同；不同等级，筛选试验项目不同，试验条件也不同；在总规范中有相应要求。GJB597、GJB33可靠性工程研究所元器件工程部9.4.1筛选项目的确定常用元件的筛选项目及试验条件可靠

7、性工程研究所元器件工程部元件种类筛选项目电阻器（1）直流电阻值测量、（2）高温贮存、（3）温度冲击（4）功率老练或短时过载、（5）外观及机械检查。电容器电解电容器（1）电参数测试、（2）温度冲击、（3）老练、（4） 密封试验（适用于密封电容器）（5） 外观及机械检查非电解电容器（1）电参数测试、（2）温度冲击、（3）老练、（4）密封试验（适用于密封电容器） 、（5）外观及机械检查电磁继电器（1）外观及机械检查、（2）扫频振动、（3）随机振动、（4）PIND 、（5）内部潮湿、（6）高温运行、（7）低温运行、（8）参数测试、（9）密封试验（适用于密封继电器）9.4.2筛选应力强度的确定v 确定筛

8、选应力强度的原则应能最有效的激发早期失效，即所施加的应力应是对失效机理能起最大作用的。能将不可靠的产品剔除而不损坏可靠的产品。元器件的失效概率与其使用的应力如电应力、温度应力机械环境应力等有密切的关系。使用应力越高，其失效率也越高。对于筛选应力量值的选取必须十分谨慎，应力量值太小 造成欠筛选，不能有效剔除早期失效的产品；应力量值过大，造成过筛选，可能改变原有的失效机理和增加新的失效模式。可靠性工程研究所元器件工程部9.4.3筛选时间的确定v (1) 筛选时间确定的原则v 选择筛选时间应是曲线转折点tef，即位于早期失效期的终端。可靠性工程研究所元器件工程部9.5筛选方案的设计可靠性筛选方案设计

9、包括两方面内容：v 根据元器件的失效机理和失效模式确定筛选项目和 各项目的试验条件，包括试验应力水平、试验时间、测量参数、测量周期、筛选合格判据等。v 筛选项目按一定先后次序排列起来，成为一个完整的试验方案。可靠性工程研究所元器件工程部9.6筛选效果的评价v 筛选剔除率QnQ =100%Nn通过筛选被剔除的产品数；N参加筛选的产品总数。在有可靠性指标的产品标准中应规定Q值的上限。v 筛选效率被淘汰的早期失效产品的比例与未被淘汰的、非早期失效产品的比例的乘积，称为筛选效率，可用数学式表达为： 筛选效率；n通过筛选被剔除的产品数； N参与筛选试验的产品总数； R受试样品中所含早期失效产品数；r被剔

10、除样品中所含早期失效产品数。可靠性工程研究所元器件工程部9.6筛选效果的评价v 筛选效果表示元器件经过筛选后，失效率下降的相对值可靠性工程研究所元器件工程部9.7 特殊使用条件下的筛选二次筛选元器件的筛选分为“一次筛选”和“二次筛选”。v 元器件生产方在交付用户使用前按元器件的产品规范（总规范、详细规范）进行的筛选称为“一次筛选”。v 而元器件使用方在采购以后根据使用要求所进行的再次筛选称为“二次筛选” 。v 二次筛选的目的是使用方通过检查或试验来挑选出满足使用方要求的元器件。可靠性工程研究所元器件工程部9.7 特殊使用条件下的筛选二次筛选(二次筛选)的适用范围1.2.3.元器件生产方未进行“

11、一次筛选”，或使用方对“一次筛选”的项目和应力不具体了解时元器件生产方已进行了“一次筛选”，但“一次筛选”的项目或应力还不能满足使用方对元器件质量要求时；在元器件的规范中未做具体规定，元器件生产方也不具备筛选条件的特殊筛选项目对元器件生产方是否已按合同或规范的要求进行了“一次筛选”或对承制方“一次筛选”的有效性有疑问而需要进行验证的元器件。4.可靠性工程研究所元器件工程部9.7 特殊使用条件下的筛选二次筛选“二次筛选”的试验项目可以参照一次筛选的试验项目，并进行适当地剪裁。确定二次筛选项目先后顺序的原则是：v （1）费用低的试验项目应排在较前。因为这样可以减少高费用试验的器件数，从而降低成本。

12、v （2）安排在前的筛选项目应有利于元器件在后一个筛选项目中其缺陷的暴露。v （3）密封和最终电测试两项试验谁先谁后，需要慎重考虑。经电测试合格的器件再经密封性试验，也可能会由于静电损伤等原因引起失效。如果密封试验过程的静电防护措施得当，一般应把密封试验放在最后。可靠性工程研究所元器件工程部9.7 特殊使用条件下的筛选二次筛选v PDA“批允许不合格率”。v 即为元器件检验批经受规定的二次筛选试验后，接收该批时所能允许的不合格品的最大百分数。v PDA控制点。v PDA值可靠性工程研究所元器件工程部半导体分立器件的二次筛选项目、顺序及PDA可靠性工程研究所元器件工程部项目目器件类别常温初测温度

13、循环恒定加速度颗粒碰撞噪声检测常温中测高常温终测高低温测试密封性试验外部目检反率老炼1234567891011半导体二极管整流、检波二极管按需要选做开关二极管其它二极管双极型晶体管闸流晶体管场效应晶体管光电晶体管光电耦合器项目PDA(%)10*12总的PDA(%)15半导体集成电路的二次筛选项目、顺序及PDA可靠性工程研究所元器件工程部常温初测温度循环恒定加速度颗粒碰撞噪声检测常温中测高温功率老炼常温终测高低温测试密封性试验外部目检12345678910单片微电路按需要选做混合微电路项目PDA(%)512总的PDA(%)*159.7.2升级筛选v 升级筛选是通过一系列的试验验证，证明该批器件

14、可以用于较高质量等级的应用并淘汰有缺陷的产品。它是解决低质量等级的元器件用于高可靠性领域的 一种可靠性保证手段。可靠性工程研究所元器件工程部5.6.2补充筛选(二次筛选)的局限性v 一方面筛选不可能将有缺陷的早期失效元器件全部剔除；v 另一方面筛选虽能改善元器件的批质量但不能提高元器件的固有质量等级。可靠性工程研究所元器件工程部NASA-塑封微电路升级筛选项目和程序可靠性工程研究所元器件工程部筛选试验方法和条件1级2级3级1外部目检和编序列号MIL-STD-883方法 2009，检装、引线变形， 外引线和镀层及标记易读性和正确性。2温度循环MIL-STD-883方法1010，条件B（或制造商规

15、定的贮存温度范围，取较小者）温度循环最少次数2020203X射线检查MIL-STD-883方法2012，检查引线偏移，外来物、空洞等。4声学显微镜检查检查模塑化合物与引线框架、芯片或芯片压焊点之间的分层(分别从顶部和底部检查)，模塑化合物中的空洞和开裂，芯片粘接材料中的未粘合区域及空洞等。5初始（老化前）电测试按元器件规范，在25及最低、最高额定工作温度。6工程复查NASA-塑封微电路升级筛选项目和程序可靠性工程研究所元器件工程部筛选试验方法和条件1级2级3级7静态（稳态）老炼试验，温度： 125或最高工作温度。MIL-STD-883方法1015，条件A或B。最少小时数取决于老炼温度。240h，125445h，105885h，851560h，70160h，125300h，105590h，851040h，70160h，125300h