半导体器件的可靠性不仅要考虑器件本身,还要考虑不可避免地施加的操作和环境应力。
由于这些应力彼此密切相关,因此在提高可靠性的各种因素中,我们挑出很重要的几点进行详细说明。
施加于半导体的电压、电流或环境条件是影响可靠性的主要因素。需要根据所需电路选择合适的器件来设计电路,并设定合适的工作点。
众所周知,集成电路的故障率受温度影响很大,温度升高,故障率也会增加。
然而,由于小信号用的集成电路施加的电压和电流较小,所以除了特殊电路以外,可以说不需要太担心温度问题。
相反,在设计时注意浪涌电压的应用或特性的变化,如果可以识别并留出特性变化的允许限度,则可以大大延长设备的寿命。
另一方面,施加较大电压、电流的功率集成电路,由于电流比电压要大,所以器件本身的功耗就很大,此时的功耗造成集成电路的自发热,对特性和可靠性来说都是不利的,所以必须注意散热问题。
为了使用高可靠性的集成电路,建议以最大额定值测量规定的电压、电流和温度。
然而,由于可靠性和经济可行性之间存在折衷,因此很难说应该统一测量多少,但通常以如下标准测量。
| 电压 | 最大额定值的70%~80%或低于此数值 |
| 功率 | 低于最大额定值的50% |
| 电流 | 低于最大额定值的80% |
| 温度 | 最大额定值的70%~80%或低于此数值 |
关于这种测量,有些政府机关或机构制定了使用标准或设计标准,限制了产品的使用范围。
由于制造工序的自动化和制造技术的提高,以及新技术的积极引进,品质和可靠性每年都在不断提高。
因此,可以说,现在不仅完全实现工序自动化,而且因为新的管理技术的引进,让我们可以生产出几乎无品质偏差的产品。
然而,半导体产品的形状、结构、尺寸都非常小,而且需要基于高清控制的精密技术来生产,即使采用最新技术,也很难保持完全意义上的一致。
产品的外壳大致分为塑料树脂封装型和金属材质的气密封装型两种。
最近,廉价且生产率高的塑料树脂包已成为主流,应用领域正从小信号向大功率扩大。
这是由于机械强度高、电绝缘性优良、耐环境性的树脂的开发,以及成型技术或表面处理技术的发展,使可靠性的迅速提高成为可能。
虽然从现象上来说是由市场环境决定的,但除特殊环境应用外,可以实现与金属气密封装类型同等水平的可靠性。
然而,塑料树脂型不是气密密封型,湿气会通过树脂渗透到内部,因此,如果可以提前预测设备或系统的使用环境,在对耐环境性能有特别要求时则建议使用金属气密密封型封装。
当半导体产品直接暴露在灰尘、有害气体、含盐空气或辐射等环境中时,需要特别留意,因为这些是导致特性不稳定、劣化和引线腐蚀的主要原因。
可靠性测试规范
PCS 依据国际通用标准进行可靠性测试。
- JJESD22 : 半导体器件的测试方法
- EIAJ ED-4701 : 半导体元件的环境和耐久性测试方法
- EIAJ ED-4702 : 表面贴装元件的机械测试方法
这是 EIAJ 标准。
- JIS C7021 : 单个半导体器件的环境测试方法和耐久性测试方法
- JIS C7030 : 晶体管测试方法
- JIS C7032 : 晶体管总则
- JIS C7210 : 可靠性保证 单个半导体器件总则
这是 JIS 标准。
- AEC Q101 : 分立半导体认证的测试方法基于行业标准。
可靠性保证流程
STEP 01.
产品策略及开发探讨
STEP 02.
开发PP
STEP 03.
可靠性评价(1000小时)
*当开发产品或材料/工艺/设备发生变更时实施
STEP 04.
开发完成
STEP 05.
量产PP
STEP 06.
MP可靠性评价(168小时)
*用来证明量产的有效性
STEP 07.
MP
STEP 08.
产品运输