gjb548a96微电子器件试验方法和程序.docx

1、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-96Test methods and procedures for microelectronics 代替GJB548-881 范围1 1 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

2、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

3、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ASTM C177

4、85 用护热板法测定稳态热通量和热传递特性的试验方法ASTM CS 18一91 用热流计法测定稳态热通量和热传递特性的试验方法ASTM D15094 固体电绝缘材料交流损耗特性及介电常数的试验方法ASTM D25793 绝缘材料直流电阻或电导的试验方法ASTM D338694 电绝缘材料的线性热膨胀系数的测试方法ASTM D357495 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rat

5、ing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 ratinglimiting value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 worst case condition把偏压输入信号负载

6、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 accelerated test condition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 static Param

7、eter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 dynamic parameter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 switchins parameter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functional test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

8、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

9、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

10、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1g.容性负载的容差应为5或1pF取其大者h.感性负载

11、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4.5.24.5.3 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

12、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

13、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25 10环境气压86106kPa4.5.8 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

14、.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

15、.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4.5.9.1 TcTA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4.5.9.2 Tc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

16、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 554.5.9.3 Tc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

17、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

18、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

19、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

20、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mA 58 4572B 30 9144C 12 15240D 4.4 21336E 1.1 30480F 0.15 45720G 0.310-6 2000003.1 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

21、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3b.试验条件见3假设无其他规定应采用条件Ec.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

22、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

23、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

24、无其他规定应采用条件Cb.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

25、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

26、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

27、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A 10v10B 25Vt 10C50v10D100V10E500v10F1000v10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3b.如有要求那么规定特定的准备或条件见3c.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

28、壳之间测量绝缘电阻测量的电阻值不得小于15Md.如果加电时间很关键应具体规定加电时间见1.1e.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

29、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

30、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