一、試驗目的
電子元器件的(de)失效很多是由于環境溫度造成(cheng)體內和表面(mian)的(de)各種物理、化(hua)學變化(hua)所引(yin)起的(de)。溫度升高后,使(shi)得化(hua)學反應速率大大加(jia)(jia)快,其失效過程也得到加(jia)(jia)速,使(shi)有缺(que)陷(xian)的(de)元器件能(neng)及時暴露(lu)。
通過高低溫試驗箱模擬環境(jing)溫度(du)變化(hua)提高元(yuan)器(qi)件環境(jing)溫度(du)適應(ying)能力,加速元(yuan)器(qi)件中可能發生(sheng)或存在(zai)的任何(he)化(hua)學(xue)反應(ying)過程(如由水汽或其他離子所(suo)引起(qi)的腐蝕作(zuo)用,表面(mian)漏電、沾污以及(ji)金-鋁之間金屬化(hua)合物的生(sheng)成等),使(shi)具有潛(qian)在(zai)缺陷的元(yuan)器(qi)件提前失效(xiao)而剔除。
高(gao)溫(wen)貯存試驗對(dui)于表(biao)面沾污、引線(xian)鍵合不良和氧化層缺(que)陷等(deng)都有很好的(de)篩選作用。
二、試驗原理
高(gao)溫(wen)貯存是在試驗(yan)箱內(nei)模擬高(gao)溫(wen)條件(jian),對元器件(jian)施加(jia)高(gao)溫(wen)應(ying)力(不加(jia)電(dian)應(ying)力),使得元器件(jian)體內(nei)和表面的(de)各種物理、化學變(bian)化的(de)化學反應(ying)速率大(da)大(da)加(jia)快(kuai),其失效過程也(ye)得到加(jia)速,使有缺陷的(de)元器件(jian)能盡早(zao)暴露。
高(gao)溫(wen)貯存(cun)篩選的特(te)點:
① 的優點是操(cao)作簡便易行(xing),可以(yi)大批量進(jin)行(xing),投資少,其篩(shai)選效果也(ye)不(bu)差,因而是目(mu)前比較普遍采用的篩(shai)選試驗項(xiang)目(mu)。
② 通過高(gao)(gao)溫貯存(cun)還可以使元(yuan)器件(jian)的性能(neng)參數穩定(ding)下(xia)來,減(jian)少使用中的參數漂移,故在GJB548中也(ye)把高(gao)(gao)溫貯存(cun)試驗稱為(wei)穩定(ding)性烘焙試驗。
③ 對(dui)于工藝和設計水平較高的成熟(shu)器(qi)件,由于器(qi)件本(ben)身已很穩定(ding),所以(yi)做高溫存貯篩(shai)選效(xiao)果(guo)很差,篩(shai)選率(lv)幾乎為零。
三、試驗設備
高(gao)低溫試(shi)驗箱,適用產品零部(bu)件(jian)及材料在高(gao)溫、低溫(交變(bian))循環變(bian)化的情況(kuang)下,檢驗其可(ke)靠性各(ge)項(xiang)性能指標的儀(yi)器設(she)備。高(gao)溫時可(ke)測(ce)試(shi)產品零件(jian)、材料可(ke)能發生軟化、效(xiao)能降低、特性改變(bian)、潛(qian)在破壞、氧(yang)化等現象(xiang)。
四、暴露的缺陷
元器件的電穩定(ding)性(xing)、金屬(shu)化、硅腐蝕(shi)和引線(xian)鍵合缺陷等。
五、注意事項
1.溫度-時間應(ying)力的確定。
在不損害(hai)半導體器件(jian)的(de)情況下篩選溫度越高(gao)越好,因此應(ying)(ying)盡(jin)可能提高(gao)貯存溫度。貯存溫度需根據管殼(ke)結(jie)構(gou)、材料性(xing)質、組(zu)裝和(he)密封工藝而(er)定,同(tong)時(shi)還(huan)應(ying)(ying)特(te)別注意溫度和(he)時(shi)間的(de)合(he)理確(que)定。
有(you)(you)一種誤解認(ren)為溫度(du)越(yue)高、時(shi)間越(yue)長(chang)篩選考驗(yan)就(jiu)越(yue)嚴(yan)格,這是錯誤的。例如:如果貯存溫度(du)過高、時(shi)間過長(chang)則使器件加速退化以及對器件的封裝有(you)(you)破壞性,還有(you)(you)可能(neng)造(zao)成引(yin)線鍍層微裂及引(yin)線氧化,使得可焊接性變差。
確(que)定(ding)溫度(du)(du)(du)、時(shi)間(jian)對(dui)應關系的原則(ze)是:保持對(dui)元器件施(shi)加的應力(li)強度(du)(du)(du)不能變,即(ji)如果提高了貯(zhu)存(cun)溫度(du)(du)(du),則(ze)應減(jian)少貯(zhu)存(cun)時(shi)間(jian)。
對(dui)于半導體器件來說(shuo),貯(zhu)存溫(wen)度(du)除了(le)受(shou)(shou)到(dao)金(jin)屬(shu)與半導體材(cai)料(liao)共熔(rong)點溫(wen)度(du)的(de)(de)限(xian)(xian)制(zhi)(zhi)以外(wai),還受(shou)(shou)到(dao)器件封裝所用(yong)(yong)的(de)(de)鍵合絲材(cai)料(liao)、外(wai)殼漆層及(ji)標志(zhi)耐(nai)熱溫(wen)度(du)和(he)引線(xian)氧化(hua)溫(wen)度(du)的(de)(de)限(xian)(xian)制(zhi)(zhi)。因此(ci),金(jin)-鋁(lv)鍵合的(de)(de)器件貯(zhu)存溫(wen)度(du)可選用(yong)(yong)150 ℃,鋁(lv)-鋁(lv)鍵合可選用(yong)(yong)200 ℃,金(jin)-金(jin)鍵合器件可選用(yong)(yong)300 ℃。對(dui)電(dian)(dian)容(rong)器來說(shuo),貯(zhu)存溫(wen)度(du)除了(le)受(shou)(shou)到(dao)介(jie)質耐(nai)熱溫(wen)度(du)限(xian)(xian)制(zhi)(zhi)外(wai),還受(shou)(shou)到(dao)外(wai)殼漆層和(he)標志(zhi)耐(nai)熱溫(wen)度(du)以及(ji)引線(xian)氧化(hua)溫(wen)度(du)的(de)(de)限(xian)(xian)制(zhi)(zhi),某些電(dian)(dian)容(rong)器還受(shou)(shou)到(dao)外(wai)殼浸(jin)漬材(cai)料(liao)的(de)(de)限(xian)(xian)制(zhi)(zhi),因此(ci),電(dian)(dian)容(rong)器的(de)(de)貯(zhu)存溫(wen)度(du)一般都取它的(de)(de)正極限(xian)(xian)溫(wen)度(du)。
2.高溫貯存多(duo)數在封裝(zhuang)后(hou)進(jin)行,半導(dao)體器件也有在封裝(zhuang)前(qian)的圓(yuan)片階段或(huo)鍵合后(hou)進(jin)行,或(huo)封裝(zhuang)前(qian)后(hou)都進(jin)行。
3.高(gao)溫貯存試驗結束后,如須對元(yuan)器件進行測試對比,國軍標中規定(ding)必須在96 小(xiao)時內測試完畢(bi)。