大家好,我是海瑞航天的武鹏,欢迎大家来到海瑞课堂和我们一起学习MIL-PRF-38535这门课程。
要说筛选(Screening)这部分内容,在MIL-PRF-38535通篇中所占的位置非常之小。MIL-PRF-38535大体分为7个大章节(包含附录),而筛选是第四部分验证中的第二点,要说还真不是很突出。但是这一点却是非常重要的一个枢纽,从产品时间轴上来说,它是对产品实际应用前最终判定的重要依据;从经营主体上来看,他是承制方与用户之间的一个产品质量的维系纽带,确保产品质量的顺利交接;从体系标准来理解,它是MIL-PRF-38535与MIL-STD-883之间众多引用“桥梁”中最关键、信息量最大的一座。因此理解筛选,就可以更好的去理解MIL-PRF-38535中各方利益点的相关性和关注点。
要具体谈谈筛选这个的话题,需要同步三个关键信息:
· 质量等级。不同的质量等级筛选方案是不一样的,高可靠产品检测项目多,“Q级应该能覆盖B级,V级应该能覆盖S级的所有检测”,这部分读者可以参看之前章节的内容。
MIL-PRF-38535K中的质量等级
海瑞航天武鹏,公众号:海瑞航天【应知概念】MIL-PRF-38535K中的质量等级
· 故障的计算。测试时人员、机械所引起的元器件故障属于筛选失效,不应计入元器件的缺陷百分百(PDA)中,但ESD故障应除外。
· 静电敏感性(ESD sensitivity)应依照MIL-STD-883的TM3015进行检测,且结果应该记录在PDA中。这里需要说明一下,MIL-PRF-38535的筛选方法都是引用自MIL-STD-883中的方法,因此要想了解具体的试验步骤需要阅读MIL-STD-883中的相关内容。
筛选分为两大部分——环境测试和机械测试,这一期我们先介绍环境测试。 环境测试大体分为6个部分:温度、辐射、寿命、腐蚀、密封、电特性。以下我们仅对温度测试来谈谈它所的关注的重点以及与SPC、PM、工艺基线的对应关系。
温 度
温度是元器件环境可靠性中最重要的一个指标,针对单芯片集成电路来说,工作时的结温是重中之重,它会影响集成电路的寿命、工作状态(稳定性、放大倍数和失真等)、降额策略,电装工艺、以及在高低温环境下的非正常表现。
在MIL-STD-883中直接针对温度筛选的有4项检测:
o TM1008稳定性烘焙。一般方法是24小时150℃的烘烤后进行电测试,它关注的是不加电情况下外界温度对IC器件的影响;
o TM1010温度循环。一般方法是在不加电的情况下按照一定的正负温度、不断循环给器件施加外部温度应力(不同质量等级的要求不一致),它关注的是外壳封装的问题、例如外壳是否有裂纹(碎裂、龟裂)、外引线与外壳处的密封特性是否完好等;
o TM1011热冲击,一般试验方法是集成电路通过浸液,高温溶液不加电浸泡检测,通过15~20个循环对IC施加高温冲击,它关注的是在剧烈温度变化下,外壳是否开裂和外引线密封不良的问题。
o TM1012热特性。它是温度测试中唯一一个高温烘烤同时加电测试的项目。它主要考虑的是在高结温下对集成电路内部的影响(例如板层间热膨胀系数对电路参数的影响),主要关注点是结温、功耗、电流和电压温敏参数以及参数的漂移情况。
温度与工艺基线、SPC、PMs之间的关系
o 整体来说MIL-STD-883关于IC温度分为两大块内容:静态检测(只调整温度不加电):TM1010、TM1011、TM1012;和动态检测(既调整温度同时又加电)TM1012;
o 静态测试主要关注的是集成电路的封装和测试段的情况,相对应的是工艺基线中关注的共融基座的材料、成分、黏性、保压烘焙时间等,密封和封装材料,密封方式和气压;间接检测了基座的内部引线键合和油墨的可靠性;与SPC和PMs中的基座(Mounting),涂胶工艺(包括返工程序),晶圆背面处理,以及封装管控的参数内容高度契合。
o 而动态测试主要关注的是晶圆制片时的相关内容和设计结果的验证,相对应的工艺基线是晶圆材料、电阻率范围,晶圆厚度,晶圆直径,绝缘,扩散,离子注入,架梁的方式,以及内部封装方式(玻璃钝化或环氧),与PM有关的有方块电阻、FAT-FET(场效应晶体管),欧姆接触电阻,热载流子退化,电迁移,TDDB,接触电阻和栅扩散等相关内容。与SPC有关的有掺杂源浓度,扩散剖面和外延层的杂质分布,钝化或玻璃钝化,金属化淀积,光刻和线宽大小,钝化工艺温度和时间,扩散,注入退火的温度和时间,烧结或退火温度和时间,氧化工艺,栅形成,空气桥工艺,通孔工艺;
通过以上分析,仅从温度方面考虑元器件筛选的可靠性
o 如果更加关注晶圆设计和制造方面的质量,更加关注功能性能、降额比例、严苛条件下的放大波形等可考虑通过动态检测进行验证;
o 如果更加关注晶圆封装和测试方面的质量,更加关注封装批次间的一致性可考虑使用静态检测。
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