半導(dǎo)體分立器件可靠性設(shè)計的主要技術(shù)
發(fā)布時間:2012/4/26 19:48:30 訪問次數(shù):1249
本節(jié)介紹的半導(dǎo)體分立NE5532器件可靠性設(shè)計技術(shù)主要有裕度和容限的可靠性設(shè)計、性能穩(wěn)定性設(shè)計、合格晶體的工藝設(shè)計、抗力學(xué)應(yīng)力設(shè)計、耐高低溫和高濕度環(huán)境設(shè)計、抗輻射設(shè)計技術(shù)、極限條件下的可靠性設(shè)計、長壽命設(shè)計、冗余設(shè)計等,有關(guān)其他可靠性設(shè)計技術(shù)請參見第1章的1.6節(jié)。
裕度和容限的可靠性設(shè)計
器件失效模式中有一類是以某一性能參數(shù)超過某一極限值作為判據(jù)的,例如擊穿電壓、耗散功率、極限電流等。針對這一類失效模式,在進(jìn)行可靠性設(shè)計時可通過增加功能裕度來提高其可靠性。
有時失效模式是由某一功能參數(shù)超過了某一范圍而引起的。針對這一失效模式可以在功能設(shè)計時采用擴(kuò)大容限的方法來加以控制。
性能穩(wěn)定性設(shè)計
器件性能穩(wěn)定性是指隨著工作的時間推移,其參數(shù)穩(wěn)定的程度。影響半導(dǎo)體分立器件穩(wěn)定性的因素很多。如硅一二氧化硅界面陷阱電荷、S102中的可動離子電荷、熱載流子注入效應(yīng)、器件表面水汽吸附、芯片微裂紋、芯片表面的涂料理化反應(yīng)等,都能使器件的電參數(shù)發(fā)生蠕變或漂移。穩(wěn)定性差的器件,往往要嚴(yán)重地影響器件的可靠性。為此,在器件設(shè)計中要重視其長期穩(wěn)定牲的設(shè)計。
合格晶體的工藝設(shè)計
半導(dǎo)體晶體在切、磨、拋、外延、氧化、擴(kuò)散、離子注入、濺射燒結(jié)、鍵合的機(jī)械和熱處理工序中都可能引入各種類型的缺陷。這些缺陷多數(shù)對器件性能及質(zhì)量有明顯的影響。其中不少缺陷在器件長期工作中將受到電源、電場、濕度、沖擊力、溫差、熱失配等物理因素影響而激活,它將導(dǎo)致器件參數(shù)退化以至失效。因此必須設(shè)計相應(yīng)的工藝,以便對工藝上可能引入的晶體缺陷進(jìn)行有效的控制,保證晶片結(jié)構(gòu)的完整性。
抗力學(xué)應(yīng)力設(shè)計
力學(xué)破壞應(yīng)力有沖擊、振動、恒加速度、力學(xué)諧振、拉力、剪應(yīng)力、彎曲力等。應(yīng)了解不同裝備在運(yùn)行過程中,產(chǎn)生的最高應(yīng)力強(qiáng)度。對于普軍、特軍、超特軍、宇航4個器件可靠性級別都已制訂出其耐受的不同應(yīng)力類型和應(yīng)力強(qiáng)度。在器件設(shè)計中應(yīng)針對這些強(qiáng)度采取相應(yīng)的措施和對策,使器件抗力學(xué)破壞的值大于相應(yīng)等級規(guī)定的應(yīng)力強(qiáng)度。如器件芯片的燒結(jié)方法、焊料選擇、壓焊絲材料直徑選擇、金屬管殼封裝應(yīng)力設(shè)計、管腳粗細(xì)與玻封應(yīng)力強(qiáng)度設(shè)計等應(yīng)作相應(yīng)的考慮。
本節(jié)介紹的半導(dǎo)體分立NE5532器件可靠性設(shè)計技術(shù)主要有裕度和容限的可靠性設(shè)計、性能穩(wěn)定性設(shè)計、合格晶體的工藝設(shè)計、抗力學(xué)應(yīng)力設(shè)計、耐高低溫和高濕度環(huán)境設(shè)計、抗輻射設(shè)計技術(shù)、極限條件下的可靠性設(shè)計、長壽命設(shè)計、冗余設(shè)計等,有關(guān)其他可靠性設(shè)計技術(shù)請參見第1章的1.6節(jié)。
裕度和容限的可靠性設(shè)計
器件失效模式中有一類是以某一性能參數(shù)超過某一極限值作為判據(jù)的,例如擊穿電壓、耗散功率、極限電流等。針對這一類失效模式,在進(jìn)行可靠性設(shè)計時可通過增加功能裕度來提高其可靠性。
有時失效模式是由某一功能參數(shù)超過了某一范圍而引起的。針對這一失效模式可以在功能設(shè)計時采用擴(kuò)大容限的方法來加以控制。
性能穩(wěn)定性設(shè)計
器件性能穩(wěn)定性是指隨著工作的時間推移,其參數(shù)穩(wěn)定的程度。影響半導(dǎo)體分立器件穩(wěn)定性的因素很多。如硅一二氧化硅界面陷阱電荷、S102中的可動離子電荷、熱載流子注入效應(yīng)、器件表面水汽吸附、芯片微裂紋、芯片表面的涂料理化反應(yīng)等,都能使器件的電參數(shù)發(fā)生蠕變或漂移。穩(wěn)定性差的器件,往往要嚴(yán)重地影響器件的可靠性。為此,在器件設(shè)計中要重視其長期穩(wěn)定牲的設(shè)計。
合格晶體的工藝設(shè)計
半導(dǎo)體晶體在切、磨、拋、外延、氧化、擴(kuò)散、離子注入、濺射燒結(jié)、鍵合的機(jī)械和熱處理工序中都可能引入各種類型的缺陷。這些缺陷多數(shù)對器件性能及質(zhì)量有明顯的影響。其中不少缺陷在器件長期工作中將受到電源、電場、濕度、沖擊力、溫差、熱失配等物理因素影響而激活,它將導(dǎo)致器件參數(shù)退化以至失效。因此必須設(shè)計相應(yīng)的工藝,以便對工藝上可能引入的晶體缺陷進(jìn)行有效的控制,保證晶片結(jié)構(gòu)的完整性。
抗力學(xué)應(yīng)力設(shè)計
力學(xué)破壞應(yīng)力有沖擊、振動、恒加速度、力學(xué)諧振、拉力、剪應(yīng)力、彎曲力等。應(yīng)了解不同裝備在運(yùn)行過程中,產(chǎn)生的最高應(yīng)力強(qiáng)度。對于普軍、特軍、超特軍、宇航4個器件可靠性級別都已制訂出其耐受的不同應(yīng)力類型和應(yīng)力強(qiáng)度。在器件設(shè)計中應(yīng)針對這些強(qiáng)度采取相應(yīng)的措施和對策,使器件抗力學(xué)破壞的值大于相應(yīng)等級規(guī)定的應(yīng)力強(qiáng)度。如器件芯片的燒結(jié)方法、焊料選擇、壓焊絲材料直徑選擇、金屬管殼封裝應(yīng)力設(shè)計、管腳粗細(xì)與玻封應(yīng)力強(qiáng)度設(shè)計等應(yīng)作相應(yīng)的考慮。
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