gjb548a96微电子器件试验方法和程序.docx
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gjb548a96微电子器件试验方法和程序
中华人民共和国国家军用标准
微电子器件试验方法和程序GJB548A-96
Testmethodsandproceduresformicroelectronics代替
GJB548-88
1范围
11主题内容
本标准规定了微电子器件统一的试验方法控制和程序包括为确定对军用及空间应用的自然因素和条件的抗损坏能力而进行的根本环境试验物理和电试验设计封装和材料的限制标志的一般要求工作质量和人员培训程序以及为保证这些器件满足预定用途的质量与可靠性水平而必需采取的其他控制和限制
1.2适用范围
本标准适用于微电子器件
1.3应用指南
1.3.1规定了在实验室中对某等级器件应施用的适当试验条件使其提供的试验结果等效于现场实际工作条件下的结果并且具有重复性但不能把本标准所规定的试验解释成它们严格地确切地代表了任何地理的或外层空间位置的实际工作因为只有在特定用途和位置下的真实的工作试验才是在相同条件下的实际的性能试验
1.3.2把军用微电子器件标准中出现的性质相近的试验方法规定在一个标准中这样就能使这些方法统一并可充分利用仪器工时和试验设备为了到达这一目的必须使每个通用试验方法具有广泛的适用性
1.3.3本标准所规定的微电子器件的环境试验物理试验及电试验方法在适当时也适用于已批准的军用标准所未包括的微电子器件
1.3.4为了保证按本标准筛选的相同等级的所有器件具有一致的质量和可靠性提供了相同水平的物理试验电试验和环境试验生产控制工作质量以及各种材料
2引用文件
GB313188锡铅焊料
GB3431.1一82半导体集成电路文字符号电参数文字符号
GB917888集成电路术语
GB949188锡焊用液态焊剂松香基
GBT12842一91膜集成电路和混合膜集成电路术语
GJB360A96电子及电气元件试验方法
GJB597A96半导体集成电路总标准
GJB120891微电路的认证要求
GJB120991微电路生产线认证用试验方法和程序
GJB243895混合集成电路总标准
GJB271296测量设备的质量保证要求一计量确认体系
ASTMC17785用护热板法测定稳态热通量和热传递特性的试验方法
ASTMCS18一91用热流计法测定稳态热通量和热传递特性的试验方法
ASTMD15094固体电绝缘材料交流损耗特性及介电常数的试验方法
ASTMD25793绝缘材料直流电阻或电导的试验方法
ASTMD338694电绝缘材料的线性热膨胀系数的测试方法
ASTMD357495软质多孔材料一扁结合的及横制的氨基甲酸乙酯泡沫的试验方法
3定义
3.1术语
本标准除采用GJB597AGB9178GBIT12842定义的术语外还采用如下定义的术语
3.1.1器件device
单片多片膜和混合集成电路以及构成电路的诸元件
3.1.2额定值rating
用于限定工作条件的任何电的热的机械或环境的量值在这样的工作条件下元器
件机器设备电子装置等能良好地工作
注额定值是一个通用的术语.还应见预定值极限值
3.1.3额定值极限值ratinglimitingvalue
确定极限能力或极限条件的一种额定值超过它就有可能损坏器件
注极限条件可以是最大的也可以是最小的分别称为最大额定值和最小额定值
额定值是以绝对最大额定位体系为根底的
为试验额定值方法1005A1008A1015A5004A和5005A所规定的值仅适用于短期
加速应力贮存老炼及寿命试验.而不得作为设备设计的依据
3.1.4最坏情况条件worstcasecondition
把偏压输入信号负载和环境的种种最不利的依器件的功能而定数值在规定的
工作范围内同时加到被试器件上就构成了最坏情况条件不同参数的最坏情况可能是不
一样的如果采用的全部测试条件并非都取最不利的数值那么用术语局部最坏情况条件
加以区别并应同时指明与最坏情况的偏离
例如电源电压输入信号电平和环境温度的最小值及负载的最大值可能构成测量门输
出电压的最坏情况条件在室温下加电条件取最不利的数值那么构成局部最坏情况
条件这时应注明在室温下以示区别
3.1.5加速试验条件acceleratedtestcondition
采用一个或几个应力水平其超过最大额定工作或贮存应力水平但不大于试验额定
值
3.1.6静态参数staticParameter
用来表示器件直流特性的电参数
例如直流电压直流电流或直流电压比直流电流比或直流电压与直流电流之比
3.1.7动态参数dynamicparameter
用来表示器件交流特性的电参数
例如电压或电流的方均根值及其随时间变化的值或它们之间的比
3.1.8开关参数switchinsparameter
输出从一个电平转换到另一个电平或对阶跃输入的响应有关的参数
3.1.9功能试验functionaltest
按顺序实现功能其值表的通过通不过试验或进行这种试验时器件作为外线路
的一局部而工作并同时试验全线路的工作情况
3.2符号
本标准采用的符号符合GB3431.l的规定
4一般要求
4.1试验方法的分类
本标准所规定的试验包括环境试验机械试验电学试验以及试验程序
4.2数据报告
应用任何试验方法或程序所得的数据应根据实际试验条件和结果写出报告
任一试验方法或程序的结果应附有以下数据
a.进行100检查或抽样检查的每一试验批的器件总数
b.进行抽样检查的器件样品数
c.每项试验中出现的失效数以及观察到的失效模式
当一个检验批或交货批中包括几种器件型号时上述原那么仍适用但应进一步按器件编
号写出数据报告
4.3试验样品的处理
试验样品的处理应按器件相应标准的规定
4.4取向
4.4.1取向和施力方向的标识
对于那些包括与器件取向有关的观测或施加外力的试验方法器件的取向和施力方向应
符合图1和图2的规定
4.4.2其他外壳结构取向
当外壳结构不同于图1和图2所示时应在适用的采购文件中规定器件的取向
4.4.3不同横向尺寸的封装取向
在从三个或更多的侧面引出径向引线的扁平封装中X方向应取两横向尺寸中较大尺寸
的方向而Z方向取较小尺寸的方向
4.5试验条件
4.5.1校准要求
在程序控制和试验中所使用的全部试验设备包括电试验设备环境控制设备和其他仪
器应按GJB2712要求进行校准已校准的设备应以适宜的方式进行控制使用和贮存
以保证校准可靠试验设备的校准应按GJB2712要求予以识别和标记
4.5.2准确度
规定的准确度极限值用于在规定标称试验条件下所获得的绝对值在确定测量值极
限时应考虑测量误差包括由于偏离标称试验条件而引起的误差使器件参数的真值标
称的试验条件下在规定的极限值之内
假设无其他规定以下电试验容差和本卷须知均应适用于器件的测量
a.电源电压和偏压准确度应保持在规定值的1之内
b.输入调整电压准确度应保持在规定值的1或lmV之内取其大者
c.输入脉冲特性重复率频率等准确度应保持在10之内应当这样选择标称值使
其10的变化如果测试设备的变量小于10那么选用实际值不影响规定值测量的准
确度
d.击穿试验时施加的电压准确度应保持在规定值的1之内
e.对于数字器件而言应注意保证只有在其适当的高或低逻辑电平或其他规定电平时才
施加最大输出负载电流
f.阻性负载的容差为1
g.容性负载的容差应为5或1pF取其大者
h.感性负载的容差应为5或5H取其大者
i.静态参数应测到1以内
j.开关参数应测到5或1ns以内取其大者
4.5.2.1测试方法和线路
如在特定的试验方法中无其他规定给出的测试方法和线路应作为根本测试方法它们
并不是必须采用的唯一方法和线路但承制方应向使用方证明采用的其他方法和线路与本
文件中给出的是等效的并且其测试结果在希望的测试准确度之内见4.5.2
4.5.3非破坏性电试验的最大额定值
所有非破坏性电试验的测试条件都不得超过最大额定值也不得超过最大瞬时电流和外
加电压的极限值
4.5.4电测试频率
假设无其他规定电测试频率应是规定的工作频率如规定了某个频率范围除了在该频
段的任一规定频率下进行的测试外还应在该频段的最高和最低频率下对主要功能参数进行
测试无论是规定一个频率范围或是一个以上的工作频率对微电子器件进行电测试时都
应记录测试频率以及在该频率下测得的参数
4.5.5多输入/输出端的器件测试
对具有一个以上输入或输出端的器件当任何输入或输出参数被规定时应在器件的所
有输入或输出端上测试规定参数
4.5.6复合器件的测试
当被试微电子器件含有多个电路或功能时无论是独立地与外部器件引线相连接还是
为了把引线减到最少而以某种方式内连都应采用适当的线路和程序以便能按适用的采购
文件规定的适用试验方法对器件所含的所有电路或功能进行测试例如如果器件有一对逻
辑门就不能只测试一个门的规定参数而是还应对复合器件的所有电路进行测试以保证
在各个电路之间不出现严重干扰例如把信号加到双门器件的一个门上不应使另一个门
的输出发生变化此项要求的目的是为了保证微电子器件内所有电路元件能按其结构和连
接要求充分发挥作用对于具有复杂的信号通道且信号通道随输入信号的性质或随内部功能
对输入信号的执行而变化的电路阵列应编制器件工作程序来满足此项要求从而保证所有
电路元件均起作用并提供按规定试验方法观察或测量它们的性能水平的手段
4.5.7试验环境
假设无其他规定所有试验应在以下环境中进行
电测量环境温度25
其他试验环境温度2510
环境气压86106kPa
4.5.8在环境模拟箱内允许的温度变化
当采用环境模拟箱时被试样品只能放在下述规定的工作区内
a.工作区的温度变化
控制环境模拟箱使工作区内的任一个参考点的温度变化保持在2或土4之内取
其大者
b.工作区内的空间变化
环境模拟箱的结构应使其工作区的任一点的温度在给定时间内偏离参考点不超过3
或3取其大值发热元件附近位置除外
c.具有规定最低温度例如老炼寿命试验等的环境模拟箱
当试验要求包括规定的最低试验温度时控制和环境模拟箱结构应使得工作区内任一点
的温度偏离规定的最低温度不超过或%取其大者
4.5.9电测试期间测试温度的控制
假设无其他规定规定的测试温度一外壳温度Tc环境温度TA或结温Tj应采
用本标准规定的适用程序加以控制它们是专门用于在一定温度下进行器件的电测试时控制
所采用的试验箱操作工具等这时4.5.8中的规定不适用采用低占空系数脉冲试验或稳
定功率温度条件来进行电测试
4.5.9.1TcTA或Tj高于25时测试期间的温度控制
假设无其他规定在测试过程中器件温度应稳定在规定的Tc或TA或Tj的土3之内应
采用低占空系数脉冲或有规定时采用稳定功率条件见4.5.9.4来测量电参数
4.5.9.2Tc或TA或Tj低于25时测试期间的温度控制
假设无其他规定在测试过程中器件温度应稳定在规定的的Tc或TA或Tj的土3之内见
注在整个测试期间器件温度不得超过所规定温度5应把此温度看作冷却开始温度
应当采用低占空系数脉冲或有规定时采用稳定功率条件见4.5.9.4来测量电参数适用
时详细标准应规定对冷却开始温度最敏感的那些测试参数或测试程序有规定时这些参
数应在测试程序开始时测量并且应尽可能迅速或在规定的时间内完成
注假设适用的详细标准中无其他规定如果测试期间四件温度Tc或TA或Tj变化超过5规定
的温度Tc或TA或Tj应小于等于一55
4.5.9.3Tc或TA或Tj为25时测试期间的温度控制
假设无其他规定在测试过程中器件温度应稳定在25应采用低占空系数脉冲或有规
定时采用稳定功率条件见4.5.9.4来测量电参数
4.5.9.4功率稳定温度条件
当有规定时器件应在规定的稳态通电条件下在规定的测试温度入Tc或TA或Tj等于
高于或低于25下至少稳定5min或某规定时间电参数测量应在温度/功率稳定后尽可能
快地或在规定时间内完成或者当有规定时器件温度Tc或TA可稳定在保持规定稳定功
率状态5min以上的情况下预计的典型结温的3之内且采用低占空系数脉冲技术下进
行测试
4.6一般本卷须知
4.6.1瞬态过应力
器件不得承受超过额定的电压或电流瞬态条件
4.6.2引线连接次序
将微电子器件与电源相连时必须十分小心对于MOS器件的引线连接次序是重要的
其他微电子电路或器件应遵循适用采购文件中列举的本卷须知
4.6.3低温焊和高温熔焊
试验需要进行低温和高温熔焊时应注意防止损坏器件
4.6.4预防辐射
在X射线中子或其他高能粒子的辐射场中贮存或测试微电子器件时应当采取预防措
施
4.6.5微电子器件的操作
a.器件接入电测试线路之前所有设备应接地
b.在器件接入设备之前或为了进行测试必须取出器件之前应尽可能把它们一直放在金
属屏蔽容器内
c.适用时在测试期间器件应一直装在运输用包装盒或其他防护罩内
5详细要求
本标准规定的试验方法编号如下
环境试验10011999
机械试验20012999
静电放电敏感度的分类3015
试验程序50015999
数字集成电路电测试附录A
模拟集成电路电测试附录B
接口集成电路电测试附录C
定制单片微电路试验程序附录D
方法1001低气压（高空工作
1目的
本试验是模拟飞机或其他飞行器在高空飞行中所遇到的低气压条件来进行的本项试验
的目的是测定元器件和材料防止电击穿失效的能力而这种失效是由于气压减小时空气和
其他绝缘材料的绝缘强度减弱所造成的即使低气压不会使介质完全击穿但会增强电晕放
电及其介质损耗和电离等有害影响此项模拟高空条件的试验还可以用来检验低气压下的其
他效应其中包括绝缘材料介电常数的变化和稀落空气使发热元器件散热能力降低对元器
件工作特性的影响
2设备
低气压试验所需仪器设备包括一台真空泵一个适宜的密封室必要时该密封室还应
具备能观察样品的装置一只可用于测量密封室模拟高度的压力表和一只用于检测从直流
到30MHz范围电流的微安表或示波器
3程序
样品应按规定安放在密封室内并按规定把压力减小到下述规定的某个试验条件把样
品保持在规定的压力下对它们进行规定的试验在试验期间及试验前的20min内试验温
度应为25土10对器件施加规定的电压在从常压到规定的最低气压并恢复到常压的整
个过程中监测器件是否出现故障器件如出现飞弧有害的电晕或其他任何影响器件工作的
缺陷或退化都应视为失效
试验条件压力kPa高度m
A584572
B309144
C1215240
D4.421336
E1.130480
F0.1545720
G0.310-6200000
3.1测量
连接器件进行测量并且在整个抽气过程中施加规定的电压用微安表或示波器监视
施加最大电压见4c的器件引出端从直流到30MHz范围内看其是否出现电晕放电电流
在未放置试验器件的情况下施加适用的试验条件确定校准试验线路中的电流方法以保
证试验数据真实反映被试器件的特性
4说明
有关的采购文件应规定以下内容
a.安装方法见3
b.试验条件见3假设无其他规定应采用条件E
c.降压期间的试验见3假设无其他规定器件应承受在额定工作条件下的最大电压
d.适用时进行降压后的测试见3假设无其他规定应对器件规定的特性或参数进行
全面的电测试
e.适用时测量前的暴露时间见3
方法1002浸液
1目的
本试验用于确定微电子器件密封的有效性把需要检查的器件浸入温度差异很大的液体
中使之受到热应力和机械应力这择就很容易检查出引出端结合处局部焊缝或压封的缺
陷这些类型的缺陷是由于不良的结构在物理或环境试验过程中可能产生的机械损伤引起
的浸液试验一般紧接在物理和环境试验之后进行因为浸液能使接口焊缝和外壳中未发
现的隐患进一步恶化本试验在实验室的试验条件下进行而程序只拟作为测量浸液试验后
密封的有效性选用淡水还是盐水作为试验用液体取决于被试器件的性质当试验后进行电
参数测试以获得封口泄漏的证据时用盐水而不用淡水将更容易检测出水汽穿透封口的能
力本试验为检测液体穿透封口提供了简单而又容易的检测方法要注意绝缘电阻的降低
内部元件浸蚀和出现盐的晶粒等现象本试验不拟作为热冲击或浸蚀试验尽管它也可以揭
示这些方面的缺乏本试验是破坏性试验故不宜作为100试验或筛选
2设备
浸液试验所用的设备是两只温控恒温槽它们能保持所选的热水浴和冷水浴条件的规定
温度使用适宜的温度计测量槽温
3程序
本试验连续进行数次浸液循环每次循环是先浸在温度为65的热淡水自来水槽
中然后浸在冷水槽中循环次数每次浸演时间冷水槽的性质和温度都在下表列出的相
应的试验条件中规定样品应尽可能迅速地从一个槽转移到另一槽中在任何情况下转移
时间不超过15s当完成最后一次循环后应在淡水或蒸馏水中把样品迅速而彻底地清洗
并擦干或吹干所有外表使其干净和枯燥并在4h后48h内对器件进行电测量和外部目检
当采购文件有规定时还应按方法2021翻开器件检查内部元件有无浸蚀现象和盐的晶粒
当本试验作为一个试验组或试验分组的一局部来进行时在本项试验结束时不必专门进行
试验后的测量或检查而可以在该组或分组结束时再进行
4说明
有关的采购文件应规定以下内容
a.试验条件见3假设无其他规定应采用条件C
b.假设与本文3中规定不同应规定最后一次循环后的测量时间
c.最后一次循环后的测量见3假设无其他规定测量应包括引线间的电阻引线与外
壳间的电阻所有器件特性或全部电参数的测试最终评价应包括对器件标志清晰度封装
和引线是否变色或腐蚀等外观自检
d.适用时翻开器件并进行内部检查见3
方法1003绝缘电阻
1目的
本试验的目的是测量元器件的绝缘局部对外加直流电压所呈现的电阻施加的外加电压
会使绝缘局部外表或其内部产生漏电流绝缘电阻的测量不等效于介质耐压试验或电击穿试
验干净而又枯燥的绝缘体具有很高的绝缘电阻但如果存在有机械缺陷就会在介质耐压
试验中失效由于绝缘局部是由不同的绝缘材料组成的具有不同的固有绝缘电阻因此测
得的绝缘电阻数值不宜作为洁净度或有无变质现象的依据
1.1影响试验的因素
影响绝缘电阻测量的因素有温度湿度剩余电荷充电电流或仪器和测量线路的时间
常数测试电压预调以及连续施加电压的时间加电时间对于最后一个因素某些元
件如电容器和电缆的电流特性通常从瞬时最大值以某一变化速率下降到一个稳态的较
小值其下降速率取决于试验电压温度绝缘材料电容量和外电路的电阻因此当连
续施加测试电压时在一段时间所测的绝缘电阻会不断增加由于这种现象可能要经过
数分钟才趋于最大绝缘电阻读数但标准通常要求在规定的时间后读出数值如果绝缘电阻
相当接近稳态值而电流一时间曲线又或者在测量值上加上适当的修正因子就可以
大大地缩短测试时间而且仍可得到良好的测试结果对于某些元器件可以在几秒钟内获
得仪器稳定读数试验前后应在相同的条件下测量绝缘电阻
2设备
绝缘电阻的测量设备应与被测元件的特性相适应如兆欧电桥兆欧表绝缘电阻测量
装置或其他适当设备
3程序
当需要特殊准备或条件时如特殊的试验夹具重接接地绝缘低气压湿度或水
浸等就应对之作出规定按规定在相互绝缘点间或在绝缘点与地之间测量绝缘电阻
当加电时间是一个因素时假设无其他规定在连续施加测试电压到规定的时间见4
之后立即进行绝缘电阻的测量但是如果仪表读数说明绝缘电阻到达了规定极限已处于
稳定状态或还继续增加就可在规定的测试时间之前结束测试如果要进行屡次测量就应
采用与初次测量相同的极性依次测量绝缘电阻假设无其他规定加到样品上的直流电压应
按下述测试条件的规定并在外加电压的两种极性上测试绝缘电阻
试验条件测试电压
A10v10
B25Vt10
C50v10
D100V10
E500v10
F1000v10
当工厂进行质量一致性试验时可以使用任何等于或高于适用的试验条件所允许的最低
电压假设无其他规定绝缘电阻值的测量误差不得超过10应采用适当的保护措施来防止
由于不需要的通道中的泄漏造成读数误差
4说明
有关的采购文件应规定以下内容
a.适用时规定测试条件或其他测试电压见3
b.如有要求那么规定特定的准备或条件见3
c.测量点见3假设无其他规定应在器件引线全部引线互相电连接在一起或连接到
一个公共点与器件外壳之间测量绝缘电阻测量的电阻值不得小于15M
d.如果加电时间很关键应具体规定加电时间见1.1
e.在规定测试电压下用最大漏电流表征的绝缘电阻假设无其他规定任何相邻而不相连
接的引线间的最大漏电流在100V直流电压下不得超过100nA
方法1004A耐湿
1目的
本试验的目的是用加速方式评定元器件及其所用材料在高湿和炎热典型的热带环境
条件下抗衰变作用的能力大多数炎热条件下退化现象是直接或间接地由于有缺陷的绝缘材
料吸附水蒸汽和水膜以及由于金属和绝缘材料外表变湿而引起的这种现象会产生多种类
型的衰变其中包括金属的腐蚀材料成分的变化及电特性变坏本试验与稳态潮湿试验不
同它采用温度循环来提高试验效果其目的在于提供一个凝露和枯燥的过程使腐蚀过程
加速并使得进人密封外壳内的水汽产生呼吸作用在高温下潮气的影响将更加明显
也能增强试验效果试验包括低温子循环它的作用是加速显示在其他情况下不易看清的衰
变迹象因为凝结水汽引起的应力会使裂缝加宽这样通过测量电特性包括击穿电压和
绝缘电阻或进行密封试验就可以揭示该衰变现象规定在绝缘体上施加极性电压从而研
究电解的可能性因为电解会助长可能发生的介质击穿如果需要的话为了确定载流元件
特别是细导线和接点的抗电化学腐蚀的能力本试验还可以对某些元件施加一定的电负荷
本试验获得的结果是可重复产生的并已通过现场失效的调查得到证实业已证明本试验能
可靠地指出哪些元件不能在热带条件下使用
2设备
耐湿试验的设备包括温一湿箱它能满足图1004Al所示的循环和公差要求以及按3.7
和4的规定进行测量的电测试仪器
3程序
应按3.23.7的规定以及图1004Al的要求去试验样品样品的安装方式应使它们能
暴露在试验环境中
3.1预处理
假设无其他规定在安置样品进行耐湿试验之前器件引线应承受弯曲应力其条件应符
合方法2004A的试验条件B1的规定假设进行耐湿试验的器件已进行了所要求的预处理另一
种试验的一局部内容那么不必重复引线弯曲
3.2初始测量
在第一次循环的第一步之前应在室温环境条件或按规定进行测量当有规定时初始
测量前器件应先在枯燥炉内进行初始处理见图1004A然后应在器件从枯燥炉内移出
后的8h内完成初始测量
3.3循环次数
样品应进行10次连续循环每次都按图1004A1进行在完成规定的循环次数之前不
包括最后一次循环如发生了不多于1次的意外试验中断如电源中断或设备故障应重
做该循环且试验可以继续进行假设在最后一次循环期间出现意外的试验中断除要求重做
该循环外还要求再进行一次无中断的循环任何有意的中断或意外中断超过24h都要求从
头至尾重做试验
3.4第7步子循环
在10次循环中至少5次循环期间内要进行低温子循环在开始第7步后至少lh但
不超过4h将样品移出潮湿箱或将箱内温度降低到进行子循环所需的温度子循环的样品
应在-10和不控制湿度的条件下如图10
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