半导体集成电路的可靠性及评价方法pdf(半导体贴片工艺)

中国论文网 发表于2022-11-19 16:26:04 归属于工业论文 本文已影响250 我要投稿 手机版

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  贴片半导体器件以其体积小、重量轻的特点,满足了航天武器系统小型化的需求,逐渐被用来替代金属或陶瓷封装的分体式器件。随着使用过程中暴露出的质量问题,贴片半导体器件的质量越来越受到各使用单位的关注,为确保贴片半导体器件的装机质量,在装机前剔除参数超差或有潜在工艺缺陷的器件,开展贴片半导体器件的可靠性工作研究很有必要。
  1 贴片半导体器件的封装形式
  ①贴片陶瓷半导体器件的封装形式主要有:SMD-0.1、SMD-0.2、SMD-0.5、SMD-1、SMD-2、SOT-23C、UA、UB等。
  ②贴片玻璃半导体器件的封装形式主要有:Mili-MELF(DO-213AA)、LL34/LL35等。
  ③贴片塑料半导体器件的封装形式主要有:SMA(DO-214AC)、SMB(DO-214AA)、SMC(DO-214AB)、SOD123、SOD323、SOD523、SOT-23、SOT-223、SOT-89、TO-252、D2Pak、
  SO-8等。
  2 可靠性工作中遇到的问题及解决措施
  2.1 高温试验后引脚氧化问题
  贴片半导体器件的引脚在高温环境下容易氧化变黑,影响器件的可焊性,建议参照PEM-INST-001取消了高温贮存试验项目,增加温度循环试验次数。
  2.2 贴片半导体器件可靠性试验中受机械应力引脚变形
  问题
  贴片半导体器件引脚短、薄、软,受力极易变形,引脚变形后反复整形会导致引脚损伤或折断,也会导致器件可焊装降低,因此在检测、筛选试验过程中应采取以下措施:
  ①贮存及运输过程中采取单个独立包装或编带包装,周转中采用防静电托盘单层存放,以防相互碰撞或挤压导致引脚变形。
  ②取放器件应使用专用的镊子或吸盘,避免用镊子直接夹持器件引脚。
  ③应选择适合器件尺寸的夹具,避免由于夹具尺寸与器件尺寸配合不当导致引脚受力扭曲变形;同样的封装外形,不同生产厂家、或同一厂家不同批次结构尺寸会不同,用相同夹具进行试验会出现接触不良或引脚变形,建议每次试验前一定要进行装夹检查。
  ④每次装夹以及试验结束后应在放大镜下进行外观检查,用专用工具对轻微变形的引脚进行矫形,并剔出引脚严重变形的器件。
  2.3 功率老炼过应力问题
  贴片半导体器件试验夹具一般采用上下翻盖的装夹方式,这种装夹方式存在散热不良的问题。如果功率老炼试验应力不当会导致器件过热击穿。
  ①整流、开关等普通二极管取1~1.5倍的额定正向电流,建议取器件的额定正向电流进行功率老炼;如壳温过高时功率老炼的正向电流可取0.8倍的额定电流及以上。
  ②稳压二极管取1~1.5倍的额定耗散功率,也有取最大稳压电流IZM;建议取最大稳压电流进行功率老炼。
  ③三极管的功率老炼条件取1倍的额定耗散功率;功率老炼过程中应监控器件壳温,根据可靠性工作经验,塑封小功率器件壳温控制在55~70 ℃范围内,陶瓷、玻璃封装器件壳温控制在80~90 ℃范围内,如壳温过高则建议参照GJB/Z 35-93《元器件降额准则》的要求,耗散功率可取0.75倍的额定功率及以上。
  ④高频三极管的功率老炼试验需定制专用老化板,在老炼回路中增加滤波电容器、电感器以防自激振荡,否则试验后会导致器件性能下降,甚至功能失效。
  2.4 高温反偏的应力条件
  ①高温反偏试验关键的应力条件为温度、反向电压和漏电流。
  ②普通器件的高温反偏不存在任何风险,只要夹具接触可靠即可,但肖特基二极管高温反偏需引起高度重视,特别是贴片肖特基二极管的高温反偏试验,稍有不慎会导致批次性过热击穿。在进行肖特基二极管高温反偏试验时需采取以下措施:
  第一,每个型号规格的器件进行试验之前应先用样片进行摸底试验,肖特基二极管在温度(一般取100 ℃)一定的情况下,根据器件的热阻及试验结果确定器件的试验电压,但最低不得小于0.5倍的额定反向直流工作电压;
  第二,每批次器件开始试验之前,应先抽取2只样品进行试验,以掌握该批次器件的反向漏电流指标情况,计算设备的最大负载能力;
  第三,当单个漏电流值大于5 mA时,建议控制每次试验的数量,试验数量过多,每路之间相互影响,极易导致器件击穿。
  3 结 语
  贴片半导体器件由于受封装外形、试验夹具等诸多因素的影响,在开展可靠性工作研究中遇到了许多问题,通过多年的研究和技术公关,问题都迎刃而解,取得了一些成绩,开发出一千多个型号规格的检测、老炼程序,建成了贴片半导体器件可靠性保障能力,成为科工四院元器件可靠性分中心,也成为科技一院、科工二院、科工三院授权的元器件质量保证单位,为航天、航空、船舶、电子仪器等领域的产品提供了可靠性保障工作,为各行各业电子产品的可靠性做出了贡献。
  参考文献:
  [1]Alexander Teverovsky,Kusum Sahu,Henning Leidecker,
  Darryl Lakins,“PEM-INST-001:Instructions for Plastic Encaps-
  ulated Microcircuit(PEM)Selection, Screening,and Qualificati-
  on.” NASA/TP-2003-212244.塑封微电路(PEM)选择、筛选和鉴定指南[S],2003年.

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