可靠性試驗方法
可靠性試驗方法
可靠性試驗應按照試驗對象、產品用途和試驗目的等,選擇適當?shù)脑囼灧椒?、試驗條件和確定合理的評價標準。
做可靠性試驗首先應明確失效模式分析的項目,然后按器件的結構、工藝和使用條件 等,選擇環(huán)境因子,即選擇應力因子。應力分單一應力和組合應力兩種。進一步還應研究 應力強度和加上時間應力的方法。此外,對篩選或取樣抽檢方式也應加以研究。如果采 用抽檢,還應研究抽檢的頻度等。
通過可靠性試驗能準確地預測失效和提高器件的可靠性。為此,必須研究可靠性試 驗數(shù)據(jù)的累計方法,以及研究通過失效分析和一系列反饋方法來提高可靠性的措施。
半導體器件的可靠性試驗主要有篩選試驗、加速壽命試驗和抽樣試驗等。下面逐一 介紹。
1.篩選試驗
篩選是為了事先剔除潛在的失效品而進行的非破壞性選擇。
篩選的方法有很多種,經常用的一種是通過可靠性實驗,在不損傷器件的條件下,加 上與失效模式和失效機理相應的應力來篩選。另一種是在制造工藝的各個環(huán)節(jié),選用正 確的工藝控制來避免工藝缺陷和差錯的工藝篩選方法。后一種方法的例子可參照 MIL—STD- 883A 的鏡檢。
在進行正確的篩選以前,必須充分研究被篩選器件的用途、結構、工藝。此外*還應注 意篩選時的副作用。美國可靠性分析中心整理出來的典型篩選方法和篩選 出檢驗屮的缺陷、效果及副作用。
2.加速壽命試驗方法
壽命試驗是在儲存或工作條件下確定壽命的統(tǒng)計平均的試驗。因它的試驗時間過 長,往往做加速壽命試驗。半導體器件的可靠性在很大程度上取決于器件的工作環(huán)境(例 如:結溫、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、電壓、電流條件等)。因此,一般可以把這些作為加速試驗 條件進行加速壽命試驗,來評估產品的現(xiàn)場失效率。
所謂加速壽命試驗是把工作環(huán)境里的規(guī)定應力(例如:電壓、結溫等)作為參數(shù)來觀察 失效和預計實際工作狀態(tài)下的失效率。特別是采用新工藝或者研制新器件時,常用這種 加速壽命試驗方法。
我們這里介紹加速壽命試驗的基本想法,以及實施加速壽命試驗時應注意的事項,此 外介紹一些國內外的應用例子。
(1)加速壽命試驗的基本理論
加速壽命試驗的基本想法是通過加速壽命試驗與失效物理的有機聯(lián)系來發(fā)揮加速壽 命試驗的有效性。就是說,器件的失效是因物理和化學反應(例如:裂紋、擴散、腐蝕)所
致,而應力因子的大小又決定反應速度,這就是反應速度論。加速度壽命試驗的有效性就 是以此為根據(jù)的。