NEC电子公司

1999年5月

TRQ-99-05-323

季刊

微处理器/微计算机

可靠性报告

该报告包含了微处理器可靠性数据

和微机设备在NEC罗斯维尔和制造

聚集在罗斯维尔NEC或NEC新加坡。

（在文件签名）

编制

D.议

RQC部

罗斯维尔厂家批号。

经批准

M.泰姬陵

RQC部

罗斯维尔厂家批号。

请参考所有查询：

NEC电子公司

联系人：可靠性和质量

保证部

7501麓山大道

罗斯维尔， CA 95747

电话： （ 916 ） 786-3900

本文档中的信息如有更改，恕不另行通知。本文件的任何部分不得复制或转载于任何形式或任何方式

没有NEC公司的事先书面同意。 NEC公司对其中可能出现在本文档中的任何错误不承担任何责任。 NEC

公司不承担因侵犯专利，版权，或第三方的其他知识产权的任何责任或因使用而产生一

设备在此描述或使用此类设备所产生的任何责任。没有执照，明示，暗示，或以其他方式，是根据任何专利授权，

版权或NEC公司或他人的其他知识产权。而NEC公司一直在不断努力提高

可靠性，它的半导体装置中，缺陷的可能性也不能完全消除。为了减少损失或人身伤害或财产风险

来自于NEC半导体器件的缺陷引起的，用户务必在其设计必要的安全措施，如冗余度，拒爆─

遏制和防故障功能。 NEC的设备分为以下三个质量等级： "Standard ， " "Special ， "和"Specific."的具体

仅质量等级适用于基于客户指定的"quality保证program"为特定应用而开发的设备。推荐

设备的用途取决于其质量等级，详见如下。在一个特定的使用之前的客户必须检查每个设备的质量等级

应用程序。

标准：

电脑，办公设备，通信设备，测试和测量设备，音频视频设备，家用

电子设备，机床，个人电子设备，以及工业机器人。

特别声明：

运输设备（汽车，火车，船舶等），

交通控制系统，防灾系统，防止犯罪系统，安全设备和医疗设备（不包括专门为维持生命而设计） 。

具体：

飞机，航空航天设备，海底中继设备，原子能控制系统，生命支持系统或生命支持医疗设备等。

NEC的设备质量等级为标准，除非在NEC数据表或数据手册另有规定。如果用户打算使用NEC的设备

应用比标准质量等级规定的外，应提前联系本公司销售代表。抗放射性的设计是不

本产品实现的。

NEC电子公司是一家致力于

QCD

原则

提供最高的

质量

产品以最低的

可能

成本

与导通时间

交货

给我们的客户。

NEC电子公司

罗斯维尔制造

目录

页面

故障率Prediction..................................................................................................... 3

表1.可靠性试验............................................. .................................................. 4 ..

表2.可靠性测试结果............................................ .......................................... 5

表3. HTB寿命试验和失败率预测..................................... 6

表4.其他寿命试验摘要（ HTSL ， HHSL ， T / H ） ................................. ........... 8

表5.环境及机械测试摘要（ TS ，T / C ， PCT ） .................... 9

表6.故障摘要............................................. ................................................ 10

表7. CMOS - 4工艺系列，每季可靠性数据（一月至三月99 ） ................. 11

表8. CMOS - 5工艺系列，每季可靠性数据（一月至三月99 ） ................. 11

2

NEC电子公司

罗斯维尔制造

故障率预测

该报告包含了所有的微处理器的可靠性测试结果

组装在NEC罗斯维尔器件进行了

例行监测可靠性测试（ MRT） 。它还包含

使用计算出的故障率预测这些设备，

阿累尼乌斯所示的方法如下。

这份报告将在1998年9月被更新。

当预测的故障率在一定温度下从

加速寿命测试数据，活化能的各种值，

对应的失效机理，应予以考虑。

此过程完成后，每当故障的确切原因

通过对故障的分析知。在某些情况下，然而，

的平均活化能假定为了完成

一个快速的一阶近似。 NEC假设平均

0.7电子伏特的活化能CMOS -4和较小

技术和0.45电子伏特，在CMOS -5和更大的

技术这种近似。这些平均值

进行了评估，从广泛的可靠性测试结果和

得到一个保守的故障率。

由于高温下进行寿命试验，在NEC公司

环境条件，阿仑尼乌斯关系用于

正常化故障率预测在一个系统操作

温度为55 ℃。阿伦尼乌斯模型包括的影响

的温度的故障机制的激活能量。

这个模型假定的性能退化

参数是线性的时间。温度依赖性

是一个指数函数定义的概率取

发生。

Arrhenius方程是：

E

(T

T

)

A=

EXP

一个J1 J2

K（ T） （ T）

J1 J2

其中：

A

≡

加速因子

EA

牛逼J1

牛逼J2

k

≡

活化能

≡

结温度（ K）

≡

结温度（ K）

在TA1 = 55°C

在TA2 = 125°C

=

=

(1)

L=

X2 105

2T

(2)

其中：

L

X2

≡

故障率在％ /千小时

≡

卡方分布在表格值

一个给定的置信水平和计算的度

自由的（2· + 2，其中f =数

故障）

≡

等效器件小时T号

=

（设备的数量）×

（测试小时数）×

（加速因子）

T

表示故障的另一种方法是作为FIT （故障中

时间）。其中FIT等于十分之一的失败

9

小时。因为L是

已经表示为％ / 1000小时（ 10

5

失败/小时） ，一个简单的

从％ / 1000小时转化，以适应将是成倍的

升10值

4

.

例子

的960个样品进行1000小时在125℃下

老化。一拒绝了观察。考虑到加速度

因子计算使用公式（ 1）为34.6 ，是什么

故障率，归一化到55℃ ，使用的置信水平

60 ％ ？发表在FIT的故障率。

解

对于n = 2f中+ 2 = 2（1） + 2 = 4，

X

2

= 4.046.

那么L =

X

2

10

5

2T

(%/1000H)

X

2

10

5

2 （ S，S 。 ） （测试小时） （根据因子）

(4.046) 10

5

2(960)(1000)(34.6)

0.0061 %/1000H

因此， FIT = （ 0.0061 ） （ 10

4

) = 61

≡

玻尔兹曼常数= 8.62 ×10

5

电子伏特/ K

因为上的功率耗散的温度依赖性

特定设备类型不能忽视，结温

（ TJ1和TJ2 ）来代替环境温度（ TA1

和TA2 ） 。还有，热的特定装置的电阻

不能忽视。这两个因素不能被占

除非结温的使用。我们计算结

使用下面的公式温度：

TJ = TA + （热电阻）× （功率消耗在TA ）

从高温工作寿命测试的结果，故障

率可以在60 ％的置信水平使用预测

下面的等式：

=

3

NEC电子公司

表1.可靠性测试

罗斯维尔制造

由NEC所执行的主要可靠性测试包括高温偏压（ HTB ），85 ℃/ 85 ％相对湿度（ T / H） ，

高温贮存寿命（ HTSL ） ，和高湿度贮存寿命（ HHSL ）测试。此外，各种环境

和机械试验被执行。下表显示了各种寿命试验，环境试验条件和

机械测试。

测试项目

高温偏压

生活

高温储存

生活

温

湿度生活

符号

HTB

HTSL

T / H

MIL -STD 883C方法

1005

1008

条件

TA = 125°C ，

VCC = 5.5 V.

TA = 150 ℃。

TA = 85 ℃，

RH = 85 ％ 。

VDD = 5.5 V ，备用

HHSL

厘

销偏置。

TA = 85 ℃，

RH = 85 ％ 。

TA = 125°C ，

RH = 100％的

P = 2.3个大气压。

65°

至150℃ ， 1小时/

周期。

125克（ DIP ） 250克（ QFP ） ，

3弯曲部，90°，而不

断。

T A = 230℃ ，5秒， rosin-

基于通量。

260℃ ，10秒，松香

基于通量。

215℃ VPS

235 ° C， IR回流焊

10个循环

65°

至150°C 。

15个循环，0° 100℃ 。

注意事项1， 2

注意事项1， 2

备注

注1

注1

注意事项1， 2

高湿度存储

生活

压力锅

温度循环

LEAD疲劳

T / C

LI

1010

2004

注1

注4

可焊性

焊接热

SD

TS

2003

注3

注5

DIP

PLCC

QFP

注1

温度循环

热冲击

注意事项：

1010

1011

每个数据表1.电气试验中进行。超出数据表限制装置被认为是次品。

2.预处理的规定。

3. MIL- STD 750A ，方法2031 。

4.破碎铅被认为是一种拒绝。

5，小于95 ％的覆盖率被认为是拒绝。

4

NEC电子公司

表2.信赖性测试结果

罗斯维尔制造

本报告中给出的可靠性试验结果代表制造罗斯维尔下列产品及

聚集在罗斯维尔或新加坡。

制作罗斯维尔

D7720A

NMOS-4

D78H11

CMOS - 4 CX2

D17003AH

D6701

D70108

D77C20A

D77C25

D7502A

D7503A

D75004

D75108A

D75304

D75306

D75308

D75312

D75316

D75328

D17010

D70208

D70216

D70322

D70325

D70335

D78C10

D78C11A

D78C14

D78213

D78234

D78238

D78322

D937LH

聚集在罗斯维尔

28引脚DIP

D7720AC

D77C20AC

D77C25C

D70108C

D70116C

D70208L

D70216L

D70320L

D70325L

D70335L

D7502AGF

D7503AGF

D75304GF

D75306GF

D75308GF

D75312GF

D75316GF

40引脚DIP

68引脚PLCC

84引脚可编程控制器

64引脚QFP

80引脚QFP

CMOS - 5 CX3 ：

在新加坡组装

80引脚QFP

75216AGF

75308GF

78C10AGF

78352BG

64引脚LQFP

5

NEC电子公司

1999年5月

TRQ-99-05-323

季刊

微处理器/微计算机

可靠性报告

该报告包含了微处理器可靠性数据

和微机设备在NEC罗斯维尔和制造

聚集在罗斯维尔NEC或NEC新加坡。

（在文件签名）

编制

D.议

RQC部

罗斯维尔厂家批号。

经批准

M.泰姬陵

RQC部

罗斯维尔厂家批号。

请参考所有查询：

NEC电子公司

联系人：可靠性和质量

保证部

7501麓山大道

罗斯维尔， CA 95747

电话： （ 916 ） 786-3900

本文档中的信息如有更改，恕不另行通知。本文件的任何部分不得复制或转载于任何形式或任何方式

没有NEC公司的事先书面同意。 NEC公司对其中可能出现在本文档中的任何错误不承担任何责任。 NEC

公司不承担因侵犯专利，版权，或第三方的其他知识产权的任何责任或因使用而产生一

设备在此描述或使用此类设备所产生的任何责任。没有执照，明示，暗示，或以其他方式，是根据任何专利授权，

版权或NEC公司或他人的其他知识产权。而NEC公司一直在不断努力提高

可靠性，它的半导体装置中，缺陷的可能性也不能完全消除。为了减少损失或人身伤害或财产风险

来自于NEC半导体器件的缺陷引起的，用户务必在其设计必要的安全措施，如冗余度，拒爆─

遏制和防故障功能。 NEC的设备分为以下三个质量等级： "Standard ， " "Special ， "和"Specific."的具体

仅质量等级适用于基于客户指定的"quality保证program"为特定应用而开发的设备。推荐

设备的用途取决于其质量等级，详见如下。在一个特定的使用之前的客户必须检查每个设备的质量等级

应用程序。

标准：

电脑，办公设备，通信设备，测试和测量设备，音频视频设备，家用

电子设备，机床，个人电子设备，以及工业机器人。

特别声明：

运输设备（汽车，火车，船舶等），

交通控制系统，防灾系统，防止犯罪系统，安全设备和医疗设备（不包括专门为维持生命而设计） 。

具体：

飞机，航空航天设备，海底中继设备，原子能控制系统，生命支持系统或生命支持医疗设备等。

NEC的设备质量等级为标准，除非在NEC数据表或数据手册另有规定。如果用户打算使用NEC的设备

应用比标准质量等级规定的外，应提前联系本公司销售代表。抗放射性的设计是不

本产品实现的。

NEC电子公司是一家致力于

QCD

原则

提供最高的

质量

产品以最低的

可能

成本

与导通时间

交货

给我们的客户。

NEC电子公司

罗斯维尔制造

目录

页面

故障率Prediction..................................................................................................... 3

表1.可靠性试验............................................. .................................................. 4 ..

表2.可靠性测试结果............................................ .......................................... 5

表3. HTB寿命试验和失败率预测..................................... 6

表4.其他寿命试验摘要（ HTSL ， HHSL ， T / H ） ................................. ........... 8

表5.环境及机械测试摘要（ TS ，T / C ， PCT ） .................... 9

表6.故障摘要............................................. ................................................ 10

表7. CMOS - 4工艺系列，每季可靠性数据（一月至三月99 ） ................. 11

表8. CMOS - 5工艺系列，每季可靠性数据（一月至三月99 ） ................. 11

2

NEC电子公司

罗斯维尔制造

故障率预测

该报告包含了所有的微处理器的可靠性测试结果

组装在NEC罗斯维尔器件进行了

例行监测可靠性测试（ MRT） 。它还包含

使用计算出的故障率预测这些设备，

阿累尼乌斯所示的方法如下。

这份报告将在1998年9月被更新。

当预测的故障率在一定温度下从

加速寿命测试数据，活化能的各种值，

对应的失效机理，应予以考虑。

此过程完成后，每当故障的确切原因

通过对故障的分析知。在某些情况下，然而，

的平均活化能假定为了完成

一个快速的一阶近似。 NEC假设平均

0.7电子伏特的活化能CMOS -4和较小

技术和0.45电子伏特，在CMOS -5和更大的

技术这种近似。这些平均值

进行了评估，从广泛的可靠性测试结果和

得到一个保守的故障率。

由于高温下进行寿命试验，在NEC公司

环境条件，阿仑尼乌斯关系用于

正常化故障率预测在一个系统操作

温度为55 ℃。阿伦尼乌斯模型包括的影响

的温度的故障机制的激活能量。

这个模型假定的性能退化

参数是线性的时间。温度依赖性

是一个指数函数定义的概率取

发生。

Arrhenius方程是：

E

(T

T

)

A=

EXP

一个J1 J2

K（ T） （ T）

J1 J2

其中：

A

≡

加速因子

EA

牛逼J1

牛逼J2

k

≡

活化能

≡

结温度（ K）

≡

结温度（ K）

在TA1 = 55°C

在TA2 = 125°C

=

=

(1)

L=

X2 105

2T

(2)

其中：

L

X2

≡

故障率在％ /千小时

≡

卡方分布在表格值

一个给定的置信水平和计算的度

自由的（2· + 2，其中f =数

故障）

≡

等效器件小时T号

=

（设备的数量）×

（测试小时数）×

（加速因子）

T

表示故障的另一种方法是作为FIT （故障中

时间）。其中FIT等于十分之一的失败

9

小时。因为L是

已经表示为％ / 1000小时（ 10

5

失败/小时） ，一个简单的

从％ / 1000小时转化，以适应将是成倍的

升10值

4

.

例子

的960个样品进行1000小时在125℃下

老化。一拒绝了观察。考虑到加速度

因子计算使用公式（ 1）为34.6 ，是什么

故障率，归一化到55℃ ，使用的置信水平

60 ％ ？发表在FIT的故障率。

解

对于n = 2f中+ 2 = 2（1） + 2 = 4，

X

2

= 4.046.

那么L =

X

2

10

5

2T

(%/1000H)

X

2

10

5

2 （ S，S 。 ） （测试小时） （根据因子）

(4.046) 10

5

2(960)(1000)(34.6)

0.0061 %/1000H

因此， FIT = （ 0.0061 ） （ 10

4

) = 61

≡

玻尔兹曼常数= 8.62 ×10

5

电子伏特/ K

因为上的功率耗散的温度依赖性

特定设备类型不能忽视，结温

（ TJ1和TJ2 ）来代替环境温度（ TA1

和TA2 ） 。还有，热的特定装置的电阻

不能忽视。这两个因素不能被占

除非结温的使用。我们计算结

使用下面的公式温度：

TJ = TA + （热电阻）× （功率消耗在TA ）

从高温工作寿命测试的结果，故障

率可以在60 ％的置信水平使用预测

下面的等式：

=

3

NEC电子公司

表1.可靠性测试

罗斯维尔制造

由NEC所执行的主要可靠性测试包括高温偏压（ HTB ），85 ℃/ 85 ％相对湿度（ T / H） ，

高温贮存寿命（ HTSL ） ，和高湿度贮存寿命（ HHSL ）测试。此外，各种环境

和机械试验被执行。下表显示了各种寿命试验，环境试验条件和

机械测试。

测试项目

高温偏压

生活

高温储存

生活

温

湿度生活

符号

HTB

HTSL

T / H

MIL -STD 883C方法

1005

1008

条件

TA = 125°C ，

VCC = 5.5 V.

TA = 150 ℃。

TA = 85 ℃，

RH = 85 ％ 。

VDD = 5.5 V ，备用

HHSL

厘

销偏置。

TA = 85 ℃，

RH = 85 ％ 。

TA = 125°C ，

RH = 100％的

P = 2.3个大气压。

65°

至150℃ ， 1小时/

周期。

125克（ DIP ） 250克（ QFP ） ，

3弯曲部，90°，而不

断。

T A = 230℃ ，5秒， rosin-

基于通量。

260℃ ，10秒，松香

基于通量。

215℃ VPS

235 ° C， IR回流焊

10个循环

65°

至150°C 。

15个循环，0° 100℃ 。

注意事项1， 2

注意事项1， 2

备注

注1

注1

注意事项1， 2

高湿度存储

生活

压力锅

温度循环

LEAD疲劳

T / C

LI

1010

2004

注1

注4

可焊性

焊接热

SD

TS

2003

注3

注5

DIP

PLCC

QFP

注1

温度循环

热冲击

注意事项：

1010

1011

每个数据表1.电气试验中进行。超出数据表限制装置被认为是次品。

2.预处理的规定。

3. MIL- STD 750A ，方法2031 。

4.破碎铅被认为是一种拒绝。

5，小于95 ％的覆盖率被认为是拒绝。

4

NEC电子公司

表2.信赖性测试结果

罗斯维尔制造

本报告中给出的可靠性试验结果代表制造罗斯维尔下列产品及

聚集在罗斯维尔或新加坡。

制作罗斯维尔

D7720A

NMOS-4

D78H11

CMOS - 4 CX2

D17003AH

D6701

D70108

D77C20A

D77C25

D7502A

D7503A

D75004

D75108A

D75304

D75306

D75308

D75312

D75316

D75328

D17010

D70208

D70216

D70322

D70325

D70335

D78C10

D78C11A

D78C14

D78213

D78234

D78238

D78322

D937LH

聚集在罗斯维尔

28引脚DIP

D7720AC

D77C20AC

D77C25C

D70108C

D70116C

D70208L

D70216L

D70320L

D70325L

D70335L

D7502AGF

D7503AGF

D75304GF

D75306GF

D75308GF

D75312GF

D75316GF

40引脚DIP

68引脚PLCC

84引脚可编程控制器

64引脚QFP

80引脚QFP

CMOS - 5 CX3 ：

在新加坡组装

80引脚QFP

75216AGF

75308GF

78C10AGF

78352BG

64引脚LQFP

5