Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Вторник, 19 ноября
 
 


Это интересно!

Ранее

Каплеструйная печать: укрепление позиций

Темпы развития производства радиоэлектронной аппаратуры сегодня явно опережают темпы развития традиционной трафаретной печати. Ее возможности вызывают все больше вопросов. Сроки изготовления трафаретов, невозможность мгновенного внесения изменений, количество дефектов и сложность работы с многоуровневыми печатными платами — вот лишь некоторые задачи, которые требуют решения. И таким решением может стать технология каплеструйной печати. Бестрафаретная и полностью программно-управляемая технология каплеструйной печати быстро получила признание на рынке SMT благодаря непревзойденной гибкости и существенному сокращению времени выполнения заказа. Пользователи получили возможность оптимизировать объем наносимой паяльной пасты на каждой отдельной контактной площадке печатной платы, в результате чего улучшилось качество паяных соединений и расширились возможности работы со сложными платами.

Водосмываемые материалы. Инструкция к применению

Большинство отечественных предприятий — производителей электроники специального назначения придерживаются правил, предписывающих отмывать собранные печатные платы, в связи с чем в России становятся все более популярными водосмываемые паяльные материалы. Более того, высокие требования к качеству отмывки и постоянные изменения ассортимента поставляемых паяльных паст вынуждают многие предприятия корректировать свои технологические режимы для получения превосходных характеристик качества пайки. В статье рассматриваются преимущества и недостатки водосмываемых материалов для производства электроники специального и ответственного применения, а также приводятся рекомендации по работе с одним из самых инновационных продуктов компании Cobar — водосмываемой пастой Aquasol.

Комплексный подход — основа эффективной технологической модернизации

Активно финансируемые в последние годы процессы технического перевооружения и модернизации производств электронной и радиоэлектронной промышленностей позволяют говорить о том, что у руководства страны есть четкое понимание необходимости серьезных реформ. К сожалению, как правило, техническое перевооружение и модернизация до сих пор сводятся просто к закупке нового оборудования, в то время как проект модернизации – на несколько порядков более сложная процедура. Чтобы ресурсы новых производственных мощностей были максимально задействованы и действительно работали на общее развитие предприятия, необходимо учесть более 200 факторов и рассматривать проект технических и технологических преобразований как стратегию, которая поэтапно выведет производство на качественно новый уровень. Только комплексный подход гарантирует эффективную технологическую модернизацию.

Реклама

По вопросам размещения рекламы обращайтесь в отдел рекламы

Реклама наших партнеров

 

1 декабря

Способы разделения полупроводниковых изделий по надежности

В статье предлагаются способы отбраковки потенциально ненадежных полупроводниковых изделий (ППИ) с использованием электрических параметров. Введены критерии отбраковки.



На современном этапе развития ППИ с повышением их надежности все труднее организовывать систему отбраковочных испытаний. Поэтому большое внимание стало уделяться исследованию физической природы дефектов, возможности отбраковки при этом потенциально ненадежных приборов диагностическими способами.

Представления о природе флуктуационных явлений в полупроводниковых приборах могут быть использованы в качестве одного из средств изучения дефектов в полупроводниковых материалах и приборах. В частности, в работах [1—3] показана взаимосвязь низкочастотного шума с некоторыми свойствами материалов структуры ППИ.

Термин «шумы» относится к самопроизвольным флуктуациям тока, протекающего через полупроводниковое материалы и приборы, и к флуктуациям напряжения на них. Наблюдаемые шумы обычно подразделяют на тепловой шум, дробовой шум и фликкер – шум, называемый еще низкочастотным, который отличается специфическим спектральным распределением 1/f γ и играет важную роль на низких частотах [4].

У большинства ППИ шум типа
1/f γ обусловлен наличием на поверхности полупроводника энергетических уровней медленного и быстрого поверхностных состояний. Число и постоянная времени поверхностных состояний в значительной степени зависят от физико-химического состояния поверхности, которая может определить срок службы ППИ. Также определяющим фактором для шума 1/f γ является процесс электромиграции в межсоединениях ИС [5].

Для аппроксимации зависимости низкочастотного (НЧ) шума от режима работы по напряжению можно использовать соотношение для среднеквадратичного напряжения шума [6]:

, (1)

где А – коэффициент; α и γ – показатели, зависящие от дефектности структуры; U – рабочее постоянное напряжение; Δf и f – полоса измеряемых частот и центральная частота соответственно.

В данной работе у ИС измерение малосигнальных параметров –  и тока потребления схем проводилось в цепи питания, так как все элементы ИС вносят общий вклад в рабочий ток источника напряжения [7]. Измерение  проводилось в полосе частот Δf = 200 Гц.

Способ разделения аналоговых интегральных схем при рентгеновском облучении

В технологии изготовления ППИ и изучении физических свойств полупроводниковых структур давно применяются различные виды рентгеновского и ионизирующего излучения. При этом внешнее облучение вносит различные изменения в структуру ППИ, влияя на поверхностную плотность зарядовых состояний [8] и действуя как радиационно-стимулированный процесс [9], изменяющий работоспособность изделий [10].

Для эксперимента по оценке надежности ИС при рентгеновском облучении методом случайной выборки отобраны 15 ИС типа OP64 (операционный усилитель, выполненный по биполярной технологии), у которых измерялось значение шума  на частоте 1000 Гц методом прямого измерения [11] в цепи питания. Измерение  проводилось до и после рентгеновского облучения на установке УРС 55 мощностью 620 мРентген/с в течение 3-х часов, то есть максимальной дозой 6,7 кР, при этом допустимая доза облучения для данных ИС равняется 10 кР. При этом у первых пяти ИС контроль НЧ шума проводился после 1, 2 и 3-х часов облучения, у вторых 5-ти шт. – после 2 и 3-х часов, у третьих 5-ти шт. – только после 3-х часов облучения. Результаты измерений
, а также величины относительно изменения шума К = /, где  и  – значения низкочастотного шума после трех часов рентгеновского воздействия и исходное значение соответственно представлены в таблице 1.

Таблица 1. Интенсивность шумов U2ш, мкВ2, ИС типа OP64 в цепи питания на частоте 1000Гц при рентгеновском облучении

№ ИС

Значение U2ш, мкВ2,
после облучения в течение, ч

К

Исходное значение

1

2

3

1

1,86

2,00

2,23

2,30

1,24

2

2,65

2,96

3,03

3,40

1,28

3

2,05

2,30

2,49

2,61

1,27

4

2,41

2,67

2,94

3,03

1,26

5

2,93

3,16

3,34

3,81

1,30

6

2,32

2,56

2,64

1,14

7

2,52

2,75

2,83

1,12

8

2,16

2,33

2,41

1,11

9

2,70

2,98

3,07

1,14

10

2,78

3,05

3,24

1,17

11

2,32

2,48

1,07

12

2,76

2,92

1,06

13

2,32

2,49

1,07

14

1,92

2,11

1,10

15

2,32

2,53

1,09

При проведении испытаний на безотказность (500 ч, 85°С) ИС №5, 10, 14 имели параметрические отказы. Эти ИС имеют максимальное относительное изменение шума в своей подгруппе после рентгеновского облучения.

Несмотря на то, что схема №14 имеет наименьшее исходное значение  и после 3 ч рентгеновского облучения, величина относительного изменения НЧ-шума наибольшая из пяти схем, и можно сделать предположение, что на надежность ИС влияет не само значение шума, а его наибольшее относительное изменение.

Способ сравнительной оценки партий ИС по стойкости к электростатическим разрядам

Методом случайной выборки было отобрано 10 ИС типа AD711 (операционный усилитель широкого применения, выполненный по биполярной технологии), у которых измерялась величина тока потребления в статическом режиме, максимальное значение которого по техническим условиям (ТУ) не более Iпотр ≤ 3 мА. Измерения проводились при номинальном напряжении питания ±15 В, схема включения ИС – повторитель (инвертирующий вход соединен с выходом) с заземленным неинвертирующим входом. Воздействие электростатическими разрядами (ЭСР) осуществлялось по модели тела человека [12] с допустимым по ТУ потенциалом 2000 В и превышающим допустимый в 1,5, 2 и 2,5 раза на вход ИС, имеющий максимальную чувствительность. Результаты измерений, а также значения относительного изменения величины тока потребления до (исходное значение) и после воздействий 2,5×2000 В (ЭСР M = IпотрЭСР/Iпотр) представлены в таблице 2.

Таблица 2. Значение тока потребления Iпотр, мА, для ИС AD711

№ ИС

Значение Iпотр, мА, после воздействия ЭСР напряжением

М

Исходное значение

Допустимый 2000 В

1,5×2000 В

2×2000 В

2,5×2000 В

1

1,76

1,86

2,05

2,31

2,80

1,59

2

1,10

1,10

1,30

1,41

2,01

1,83

3

1,74

1,87

2,09

2,35

2,59

1,49

4

1,93

1,93

2,01

2,07

2,26

1,17

5

1,29

1,45

1,52

1,66

2,17

1,68

6

2,01

2,16

2,20

2,25

2,44

1,21

7

1,58

1,75

1,83

1,88

2,33

1,48

8

1,02

1,15

1,18

1,31

1,92

1,88

9

1,24

1,33

1,41

1,49

2,09

1,69

10

1,13

1,21

1,24

1,36

1,81

1,60

При проведении испытаний на безотказность (500 ч, 85°С) ИС №2, 8 имели параметрические отказы. Эти ИС имели максимальное относительное изменение тока потребления после воздействия ЭСР. Можно предположить, что ИС №4, 6 по данному способу будут обладать повышенной надежностью, так как имеют минимальное относительное изменение шума. Этим способом можно проводить только выборочную сравнительную оценку партии ИС по стойкости к ЭСР.

Способ разделения аналоговых интегральных схем по надежности

При испытаниях на надежность ИС зачастую подвергают внешним температурным воздействиям, в т.ч. в условиях повышенной влажности. При этом схемы после испытаний могут иметь скрытые дефекты, появляющиеся при эксплуатации в виде параметрических или катастрофических отказов. Значения измерений малосигнальных параметров можно использовать для разделения ИС по надежности после испытаний, т.к. флуктуационные явления отражают наличие дефектов в структуре ППИ [1—3].

Для эксперимента по оценке надежности ИС при циклическом воздействии кипячения в дистиллированной воде и последующей выдержкой при комнатной температуре в течении 20 мин было отобрано 10 ИС типа OP37 (операционный усилитель, выполненный по биполярной технологии), у которых измерялось значение шума на частоте 1000 Гц методом прямого измерения [11] в цепи питания. После трех циклов воздействия по результатам эксперимента была рассчитана величина относительного изменения N низкочастотного шума  до и после эксперимента (см. табл. 3).

Таблица 3. Распределение значений шума в процессе испытаний ИС типа OP37

№ ИС

Значение U2ш, мкВ2, после:

Исходное значение

Кипячение 20 мин

20 мин при комн.

Кипячение 20 мин

20 мин при комн.

Кипячение 20 мин

20 мин при комн.

N

1

0,94

0,998

0,984

1,04

1,034

1,3

1,22

1,30

2

1,02

1,051

1,04

1,082

1,076

1,326

1,3

1,27

3

0,91

0,94

0,91

0,978

0,965

1,183

1,2

1,32

4

1,04

1,078

1,067

1,13

1,134

1,352

1,32

1,27

5

1,18

1,27

1,222

1,431

1,406

1,504

1,5

1,27

6

0,92

0,95

0,936

0,998

0,994

1,196

1,18

1,28

7

1,03

1,06

1,053

1,12

1,107

1,339

1,297

1,26

8

1,11

1,137

1,132

1,227

1,218

1,41

1,397

1,26

9

1,06

1,104

1,099

1,175

1,176

1,378

1,358

1,28

10

1,14

1,213

1,176

1,288

1,28

1,45

1,445

1,27

При проведении испытаний на безотказность (500 ч, 85°С) ИС №1, 3 имели параметрические отказы. Эти ИС показали максимальное относительное изменение шума после термоциклического воздействия в кипящей воде, хотя первоначальное значение и значение после кипячение  не является наибольшими.

Способ сравнительной оценки партий ППИ по стойкости к электростатическим разрядам

Методом случайной выборки было отобрано 10 транзисторов типа КТ837А (мощные биполярные транзисторы p-n-p-проводимости), у которых измерялось величина по выводам ЭБ и КБ при прямом рабочем токе 3 мА до и после воздействия ЭСР. Воздействие ЭСР осуществлялось по модели тела человека [12] (разряд конденсатора емкостью 150 пФ, заряженного высоким напряжением, через последовательно включенный резистор сопротивлением 1000 Ом) с потенциалом не более допустимого (5000 В) 500, 650, 850, 1000 В с числом воздействий ЭСР 5, 4, 2, 1 различной полярности. Результаты измерений , а также значения изменения величины  (разность напряжения шума эмиттерного и коллекторного перехода) после воздействий ЭСР приведены в таблицах 4 и 5.

Таблица 4. Распределение значений шумов транзисторов типа КТ837А при воздействии ЭСР

№ транзистора

Значения U2ш переходов транзисторов типа КТ837А
после воздействия ЭСР потенциалом, В, по переходам

0 (нач)

5 ЭСР 500В

4 ЭСР 650В

2 ЭСР 850В

1 ЭСР 1000В

кб

эб

кб

эб

кб

эб

кб

эб

кб

эб

1

60,96

62,24

61,1

63,3

63,5

66,3

69,97

74,2

83,04

88,5

2

47,86

51,99

49,6

54,5

50,4

56,1

55,09

61,9

72,09

79,79

3

51,95

53,67

54,24

56,9

54,91

58,2

58,47

63,8

74,84

81,47

4

54,93

56,93

57,21

60,4

59,38

63,4

62,52

68

77,39

84,73

5

47,38

50,72

48,83

52,3

48,77

53

53,18

58,3

70,95

78,52

6

60,3

63,04

62,18

65,6

64,06

68,6

71,44

77,5

82,48

90,84

7

58,55

59,49

57,87

59,49

61,7

64,1

70,16

73,5

82,41

87,29

8

43,63

47,26

43,32

47,26

46,53

51,7

48,59

54,7

67,06

75,06

9

47,16

50,96

48,7

52,9

49,1

53,8

52,9

58,4

70,98

78,76

10

60,55

62,95

63,64

67,4

66,84

71,7

75,24

81,4

83,75

92,4

Таблица 5. Распределение значений разности шумов переходов транзисторов КТ837А

№ транзистора

Значения ∆, мкВ2, после воздействия ЭСР потенциалом

нач.

5 ЭСР 500В

4 ЭСР 650В

2 ЭСР 850В

1 ЭСР 1000В

1

1,28

2,2

2,8

4,23

5,46

2

4,13

4,9

5,7

6,81

7,7

3

1,72

2,66

3,29

5,33

6,63

4

2

3,19

4,02

5,48

7,34

5

3,34

3,47

4,23

5,12

7,57

6

2,74

3,42

4,54

6,06

8,36

7

0,94

1,62

2,4

3,34

4,88

8

3,63

3,94

5,17

6,11

8

9

3,8

4,2

4,7

5,5

7,78

10

2,4

3,76

4,86

6,16

8,65

При проведении испытаний на безотказность (500 ч, 85°С) транзисторы № 6, 10 уменьшили статический коэффициент усиления h21Э до предельно допустимой величины по ТУ. Эти транзисторы имеют максимальное изменение  под воздействием ЭСР. Можно предположить, что транзисторы №1, 7 имеют повышенную надежность, т.к. у них минимальное изменение шума ∆. Данным способом можно проводить сравнительную оценку партий ИС.

Заключение

В работе экспериментально показана возможность анализа малосигнальных параметров ППИ для разделения их по надежности. Применение данных способов для сплошного контроля партии невозможно из-за их трудоемкости или превышения допустимого по ТУ режима воздействия, но рассмотренными способами можно воспользоваться для сравнительных испытаний двух или более партий ППИ одного типа по надежности.

ЛИТЕРАТУРА

1. David J.P.R., Tan C.H., Plimmer S.A. Avalanche multiplication noise in bulk and thin AlXGa1-XAs (x = 0 – 0,8) PIN and NIP diodes//SPI Conference on «Photodetectors: Materials and Devices VI». San Jose. Calif. 2001. C. 39 – 46

2. Candelori A., Contarato D., Bacchetta N. High – energy ion irradiation effects on thin oxide p-channel MOSFETs//IEEE Trans. Nucl. Sci. 2002. 49, №3, V.3. С. 1364 – 1371.

3. Virt I.S., Bilyk M., Kuzma M. Noise properties of linear defects in Hg1-XCdXTe//J. Electron. Mater. 2002. 31, №8. C. 831 – 833.

4. Зи С. Физика полупроводниковых приборов: Пер. с англ./Под ред. И.М. Андреева. М.: Мир, 1984. Кн. 1. 456 С.

5. Жигальский Г.П. Неразрушающий контроль качества интегральных микросхем по электрическим шумам и параметрам нелинейности//Радиотехника и электроника. 2005. Т. 50, № 5. С. 517–551.

6. Врачев А.С. Возможности низкочастотного шума как прогнозирующего параметра при оценке качества и надежности изделий электронной техники//Мат. докл. научн. – техн. сем. «Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах». М.: 1996. С. 191 – 197.

7. Bell I. M., Camplin D. A., Taylor G. E., Bannister B. R. Supply current testing of mixed analogue and digital ICs//Electron. Lett. 1991. 27, №17. C. 1581 – 1583.

8. Влияние гамма-облучения на характеристики вертикального диф-фузионного МОП-ПТ с тонким подзатворным окислом. Effects of gamma-ray irradiation/Sakai Tatsuo. Yachi//IEEE trans. Electron Devices. – 1991. – 38, № 6 – C. 1510 – 1515. – Англ.

9. Жанабергенов Ж., Мирсагатов Ш.А., Каражанов С.Ж., Муззфарова С., Радиационно-стимулированные процессы в p-n-p структурах на основе поликристаллического теллурида кадмия. Докл. Акад. наук Респ. Узбекистан. 2003, № 3, с. 32-36. Рус.; рез. англ., узб.

10. Миллер Ю.Г., Гурков К.П. Работоспособность интегральных микросхем в условиях ионизирующего излучения низкой интенсивности//Петербургский. ж. электрон. – 1994. - №1. – С. 49 – 51.

11. Ван дер Зил А. Шум – источники, описание, измерение: Пер. с англ. Под ред. А.К. Нарышкина. М.: Советское радио, 1973. 178 с.

12. Горлов М.И., Андреев А.В., Воронцов И.В. Воздействие электростатических разрядов на изделия электронной техники и радиоэлектронную аппаратуру. – Воронеж: изд-во ВГУ. 1997.-160 с.



Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.
Оцените материал:

Автор: Митрофан Горлов, д.т.н., проф., заслуженный конструктор РФ, ВГТУ (Воронежский государственный технический университет); Дмитрий Смирнов, докторант кафедры полупроводниковой электроники и наноэлектроники ВГТУ



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2019 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты