貼片半導(dǎo)體器件可靠性工作研究

薛淑秀　劉艷梅

摘 要：文章主要介紹了貼片半導(dǎo)體器件的特點(diǎn)，應(yīng)用范圍，開(kāi)展貼片半導(dǎo)體器件可靠性工作研究的目的，針對(duì)可靠性工作研究中遇到的問(wèn)題提出了解決措施，建成了貼片半導(dǎo)體器件的可靠性保障能力，為保障貼片半導(dǎo)體器件裝機(jī)質(zhì)量做出了貢獻(xiàn)，提出開(kāi)展貼片半導(dǎo)體器件的可靠性研究工作很有必要。

關(guān)鍵詞：貼片；半導(dǎo)體；可靠性；工作；研究

中圖分類號(hào)：TO306 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）2-0126-02

貼片半導(dǎo)體器件以其體積小、重量輕的特點(diǎn)，滿足了航天武器系統(tǒng)小型化的需求，逐漸被用來(lái)替代金屬或陶瓷封裝的分體式器件。隨著使用過(guò)程中暴露出的質(zhì)量問(wèn)題，貼片半導(dǎo)體器件的質(zhì)量越來(lái)越受到各使用單位的關(guān)注，為確保貼片半導(dǎo)體器件的裝機(jī)質(zhì)量，在裝機(jī)前剔除參數(shù)超差或有潛在工藝缺陷的器件，開(kāi)展貼片半導(dǎo)體器件的可靠性工作研究很有必要。

1 貼片半導(dǎo)體器件的封裝形式

①貼片陶瓷半導(dǎo)體器件的封裝形式主要有：SMD-0.1、SMD-0.2、SMD-0.5、SMD-1、SMD-2、SOT-23C、UA、UB等。

②貼片玻璃半導(dǎo)體器件的封裝形式主要有：Mili-MELF（DO-213AA）、LL34/LL35等。

③貼片塑料半導(dǎo)體器件的封裝形式主要有：SMA（DO-214AC）、SMB（DO-214AA）、SMC（DO-214AB）、SOD123、SOD323、SOD523、SOT-23、SOT-223、SOT-89、TO-252、D2Pak、

SO-8等。

2 可靠性工作中遇到的問(wèn)題及解決措施

2.1 高溫試驗(yàn)后引腳氧化問(wèn)題

貼片半導(dǎo)體器件的引腳在高溫環(huán)境下容易氧化變黑，影響器件的可焊性，建議參照PEM-INST-001取消了高溫貯存試驗(yàn)項(xiàng)目，增加溫度循環(huán)試驗(yàn)次數(shù)。

2.2 貼片半導(dǎo)體器件可靠性試驗(yàn)中受機(jī)械應(yīng)力引腳變形

問(wèn)題

貼片半導(dǎo)體器件引腳短、薄、軟，受力極易變形，引腳變形后反復(fù)整形會(huì)導(dǎo)致引腳損傷或折斷，也會(huì)導(dǎo)致器件可焊裝降低，因此在檢測(cè)、篩選試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)采取以下措施：

①貯存及運(yùn)輸過(guò)程中采取單個(gè)獨(dú)立包裝或編帶包裝，周轉(zhuǎn)中采用防靜電托盤單層存放，以防相互碰撞或擠壓導(dǎo)致引腳變形。

②取放器件應(yīng)使用專用的鑷子或吸盤，避免用鑷子直接夾持器件引腳。

③應(yīng)選擇適合器件尺寸的夾具，避免由于夾具尺寸與器件尺寸配合不當(dāng)導(dǎo)致引腳受力扭曲變形；同樣的封裝外形，不同生產(chǎn)廠家、或同一廠家不同批次結(jié)構(gòu)尺寸會(huì)不同，用相同夾具進(jìn)行試驗(yàn)會(huì)出現(xiàn)接觸不良或引腳變形，建議每次試驗(yàn)前一定要進(jìn)行裝夾檢查。

④每次裝夾以及試驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)在放大鏡下進(jìn)行外觀檢查，用專用工具對(duì)輕微變形的引腳進(jìn)行矯形，并剔出引腳嚴(yán)重變形的器件。

2.3 功率老煉過(guò)應(yīng)力問(wèn)題

貼片半導(dǎo)體器件試驗(yàn)夾具一般采用上下翻蓋的裝夾方式，這種裝夾方式存在散熱不良的問(wèn)題。如果功率老煉試驗(yàn)應(yīng)力不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致器件過(guò)熱擊穿。

①整流、開(kāi)關(guān)等普通二極管取1～1.5倍的額定正向電流，建議取器件的額定正向電流進(jìn)行功率老煉；如殼溫過(guò)高時(shí)功率老煉的正向電流可取0.8倍的額定電流及以上。

②穩(wěn)壓二極管取1～1.5倍的額定耗散功率，也有取最大穩(wěn)壓電流IZM；建議取最大穩(wěn)壓電流進(jìn)行功率老煉。

③三極管的功率老煉條件取1倍的額定耗散功率；功率老煉過(guò)程中應(yīng)監(jiān)控器件殼溫，根據(jù)可靠性工作經(jīng)驗(yàn)，塑封小功率器件殼溫控制在55～70 ℃范圍內(nèi)，陶瓷、玻璃封裝器件殼溫控制在80～90 ℃范圍內(nèi)，如殼溫過(guò)高則建議參照GJB/Z 35-93《元器件降額準(zhǔn)則》的要求，耗散功率可取0.75倍的額定功率及以上。

④高頻三極管的功率老煉試驗(yàn)需定制專用老化板，在老煉回路中增加濾波電容器、電感器以防自激振蕩，否則試驗(yàn)后會(huì)導(dǎo)致器件性能下降，甚至功能失效。

2.4 高溫反偏的應(yīng)力條件

①高溫反偏試驗(yàn)關(guān)鍵的應(yīng)力條件為溫度、反向電壓和漏電流。

②普通器件的高溫反偏不存在任何風(fēng)險(xiǎn)，只要夾具接觸可靠即可，但肖特基二極管高溫反偏需引起高度重視，特別是貼片肖特基二極管的高溫反偏試驗(yàn)，稍有不慎會(huì)導(dǎo)致批次性過(guò)熱擊穿。在進(jìn)行肖特基二極管高溫反偏試驗(yàn)時(shí)需采取以下措施：

第一，每個(gè)型號(hào)規(guī)格的器件進(jìn)行試驗(yàn)之前應(yīng)先用樣片進(jìn)行摸底試驗(yàn)，肖特基二極管在溫度（一般取100 ℃）一定的情況下，根據(jù)器件的熱阻及試驗(yàn)結(jié)果確定器件的試驗(yàn)電壓，但最低不得小于0.5倍的額定反向直流工作電壓；

第二，每批次器件開(kāi)始試驗(yàn)之前，應(yīng)先抽取2只樣品進(jìn)行試驗(yàn)，以掌握該批次器件的反向漏電流指標(biāo)情況，計(jì)算設(shè)備的最大負(fù)載能力；

第三，當(dāng)單個(gè)漏電流值大于5 mA時(shí)，建議控制每次試驗(yàn)的數(shù)量，試驗(yàn)數(shù)量過(guò)多，每路之間相互影響，極易導(dǎo)致器件擊穿。

3 結(jié) 語(yǔ)

貼片半導(dǎo)體器件由于受封裝外形、試驗(yàn)夾具等諸多因素的影響，在開(kāi)展可靠性工作研究中遇到了許多問(wèn)題，通過(guò)多年的研究和技術(shù)公關(guān)，問(wèn)題都迎刃而解，取得了一些成績(jī)，開(kāi)發(fā)出一千多個(gè)型號(hào)規(guī)格的檢測(cè)、老煉程序，建成了貼片半導(dǎo)體器件可靠性保障能力，成為科工四院元器件可靠性分中心，也成為科技一院、科工二院、科工三院授權(quán)的元器件質(zhì)量保證單位，為航天、航空、船舶、電子儀器等領(lǐng)域的產(chǎn)品提供了可靠性保障工作，為各行各業(yè)電子產(chǎn)品的可靠性做出了貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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