半导体分立器件可靠性设计的主要技术
发布时间:2012/4/26 19:48:30 访问次数:1265
本节介绍的半导体分立NE5532器件可靠性设计技术主要有裕度和容限的可靠性设计、性能稳定性设计、合格晶体的工艺设计、抗力学应力设计、耐高低温和高湿度环境设计、抗辐射设计技术、极限条件下的可靠性设计、长寿命设计、冗余设计等,有关其他可靠性设计技术请参见第1章的1.6节。
裕度和容限的可靠性设计
器件失效模式中有一类是以某一性能参数超过某一极限值作为判据的,例如击穿电压、耗散功率、极限电流等。针对这一类失效模式,在进行可靠性设计时可通过增加功能裕度来提高其可靠性。
有时失效模式是由某一功能参数超过了某一范围而引起的。针对这一失效模式可以在功能设计时采用扩大容限的方法来加以控制。
性能稳定性设计
器件性能稳定性是指随着工作的时间推移,其参数稳定的程度。影响半导体分立器件稳定性的因素很多。如硅一二氧化硅界面陷阱电荷、S102中的可动离子电荷、热载流子注入效应、器件表面水汽吸附、芯片微裂纹、芯片表面的涂料理化反应等,都能使器件的电参数发生蠕变或漂移。稳定性差的器件,往往要严重地影响器件的可靠性。为此,在器件设计中要重视其长期稳定牲的设计。
合格晶体的工艺设计
半导体晶体在切、磨、抛、外延、氧化、扩散、离子注入、溅射烧结、键合的机械和热处理工序中都可能引入各种类型的缺陷。这些缺陷多数对器件性能及质量有明显的影响。其中不少缺陷在器件长期工作中将受到电源、电场、湿度、冲击力、温差、热失配等物理因素影响而激活,它将导致器件参数退化以至失效。因此必须设计相应的工艺,以便对工艺上可能引入的晶体缺陷进行有效的控制,保证晶片结构的完整性。
抗力学应力设计
力学破坏应力有冲击、振动、恒加速度、力学谐振、拉力、剪应力、弯曲力等。应了解不同装备在运行过程中,产生的最高应力强度。对于普军、特军、超特军、宇航4个器件可靠性级别都已制订出其耐受的不同应力类型和应力强度。在器件设计中应针对这些强度采取相应的措施和对策,使器件抗力学破坏的值大于相应等级规定的应力强度。如器件芯片的烧结方法、焊料选择、压焊丝材料直径选择、金属管壳封装应力设计、管脚粗细与玻封应力强度设计等应作相应的考虑。
本节介绍的半导体分立NE5532器件可靠性设计技术主要有裕度和容限的可靠性设计、性能稳定性设计、合格晶体的工艺设计、抗力学应力设计、耐高低温和高湿度环境设计、抗辐射设计技术、极限条件下的可靠性设计、长寿命设计、冗余设计等,有关其他可靠性设计技术请参见第1章的1.6节。
裕度和容限的可靠性设计
器件失效模式中有一类是以某一性能参数超过某一极限值作为判据的,例如击穿电压、耗散功率、极限电流等。针对这一类失效模式,在进行可靠性设计时可通过增加功能裕度来提高其可靠性。
有时失效模式是由某一功能参数超过了某一范围而引起的。针对这一失效模式可以在功能设计时采用扩大容限的方法来加以控制。
性能稳定性设计
器件性能稳定性是指随着工作的时间推移,其参数稳定的程度。影响半导体分立器件稳定性的因素很多。如硅一二氧化硅界面陷阱电荷、S102中的可动离子电荷、热载流子注入效应、器件表面水汽吸附、芯片微裂纹、芯片表面的涂料理化反应等,都能使器件的电参数发生蠕变或漂移。稳定性差的器件,往往要严重地影响器件的可靠性。为此,在器件设计中要重视其长期稳定牲的设计。
合格晶体的工艺设计
半导体晶体在切、磨、抛、外延、氧化、扩散、离子注入、溅射烧结、键合的机械和热处理工序中都可能引入各种类型的缺陷。这些缺陷多数对器件性能及质量有明显的影响。其中不少缺陷在器件长期工作中将受到电源、电场、湿度、冲击力、温差、热失配等物理因素影响而激活,它将导致器件参数退化以至失效。因此必须设计相应的工艺,以便对工艺上可能引入的晶体缺陷进行有效的控制,保证晶片结构的完整性。
抗力学应力设计
力学破坏应力有冲击、振动、恒加速度、力学谐振、拉力、剪应力、弯曲力等。应了解不同装备在运行过程中,产生的最高应力强度。对于普军、特军、超特军、宇航4个器件可靠性级别都已制订出其耐受的不同应力类型和应力强度。在器件设计中应针对这些强度采取相应的措施和对策,使器件抗力学破坏的值大于相应等级规定的应力强度。如器件芯片的烧结方法、焊料选择、压焊丝材料直径选择、金属管壳封装应力设计、管脚粗细与玻封应力强度设计等应作相应的考虑。
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