半导体管式和板式那个寿命长

半导体管式和板式那个寿命长,第1张

1 引言 高可靠半导体器件在降额条件(Tj=100℃)下的现场使用失效率可以小于10-8/h,即小于10FIT,按照偶然失效期的指数分布推算,其平均寿命 MTTF大于108h,即大于10000年。据文献报导,电子元器件的贮存失效率比工作失效率还要小 一个数量级

4.2 特军级晶体管

JTX2N2405为硅npn开关晶体管, PCM为1W,TO-39封装,生产日期为1974年,已经贮存了32年。特军级晶体管的质量等级高于普军级(JAN),该批器件数量较大,共206支,管芯的图形较大,ICM为1A,内引线用金丝,在管芯处为球焊键合,为70年代的典型键合工艺。在贮存期间,对电参数进行过多次检测,全部符合规范要求,仅有1支管子,小电流hFE (1mA处)有退化迹象。管子的外引线镀金层质量良好,没有锈蚀现象,任抽10支样管做可焊性试验,全部合格,气密性经检测漏率小于10?9Pam3/s。

4.3 早期的宇航级晶体管

JANS2N2222A为硅小功率开关晶体管,TO-18封装,相当于国产管3DK3,该批产品共5支,生产日期为1971年,已经贮存了35年,是美国TI公司早期生产的宇航级晶体管。经电参数检测,全部符合规范要求,hFE在微电流下也没有退化。

该管内引线采用当时典型的金丝球焊工艺,经过DPA检测,内引线键合拉力为2.9~6.5g,芯片剪切力为1.98kg。由于金丝和铝膜的键合在高温下会产生多种金铝化合物,严重时会产生开路失效,因此TI公司在80年代生产的宇航级晶体管2N2219中内引线使用铝丝超声键合工艺,消除了金铝化合物的失效模式。从DPA的数据来看,金丝球焊的键合拉力在贮存35年后,确有退化,2.9g数据为键合点脱开,6.5g为金丝拉断。该批器件的气密性良好,经检测漏率为10-9Pam3/s范围。

4.4 国产晶体管长期储存实例

国家半导体器件质量监督检验中心从1984年起对各种国产高频小功率晶体管进行了许可证确认试验,当时每个品种从工厂抽样150支,用60支分别进行高温储存、工作寿命和环境试验,其余留作仲裁用。全部样品在Ⅰ类贮存条件的试验室保存了20多年,从2006年开始进行了长期贮存器件可靠性研究,现报道其中一例。

3DG79晶体管为中放AGC专用管,生产时间为1983年,对库存100多支样管进行了常温电参数测试,全部符合规范要求,对其中5支标样进行了对比测试,发现hFE在贮存20年后平均下降了16% (年下降率0.8%),说明存在hFE退化机理,但未超出寿命试验失效判据(30%)。

5 结论

高可靠半导体器件的贮存寿命极长,对于气密性良好的金属或陶瓷封装器件,如果内部水汽含量小于5000×10-6,外引线镀层质量良好,在Ⅰ类条件的贮存期限可达到25年,甚至更长。

我国航天部门制订的超期复验标准中对于有效贮存期订的过严,建议参考俄罗斯标准作必要的修订,作为过渡方案,可以将半导体器件的有效贮存期先放宽到5年,这在某重点工程中已证明是可行的。

国内有关部门应加强电子元器件贮存可靠性及评估技术研究,制定相应统一的标准规范。

1、泄露率计算方法:泄漏率S=(1-P2t1/P1t2)×100%

这个公式中: P1表示试验开始时系统压力、P2表示试验结束后系统压力、t1表示试验开始时系统温度(K)、t2表示试验结束时系统温度(K)。

2、泄露率S<0.2﹪为气密合格,若S>0.2﹪,为气密不合格。

3、气密性泄漏率漏率的单位和气体流量的单位是一样的,常用*m3/s,就是用压差0.1体积/时间。

4、单位时间内泄漏量与压差之间的关系可以用下面的公式计算:

Q=Ve×(ΔP/1.013×10^5)×(60/T)

Q:泄漏量

ΔP:差压

Ve:等效内容积(ml)

T:检测时间(s)

检漏仪使用标准大气压来进行这项计算,如果测试时的大气压是标准大气压,即1.013×10^5、气温标准是20℃,则可以算出在标准状态下的单位时间内的泄漏量。

1、充压检漏法:在被检件内部充入一定压力的示漏物质,如果被检件上有漏孔,示漏物质便从漏孔漏出,用一定的方法或仪器在被检件外部检测出从漏孔漏出的示漏物质,从而判定漏孔的存在、位置及漏率的大小。

2、真空检漏法:被检件和检漏器的敏感元件处于真空状态,在被检件的外部施加示漏物质,如果有漏孔,示漏物质就会通过漏孔进入被检件和敏感元件的空间,由敏感元件检测出示漏物质,从而可以判定漏孔的存在、位置利漏率的大小。

3、背压检漏法:利用背压室先将示漏气体由漏孔充入被检件,然后在真空状态下使示漏气体再从被检件中漏出.以某种方法(或检漏仪)检测漏出的示漏气体,判定被检件的总漏率。

真空检漏的性能指标

真空检漏技术就是用适当的方法判断真空系统、容器或器件是否漏气、确定漏孔位置及漏率大小的一门技术,相应的仪器称为检漏仪。在真空系统、容器、器件制造过程中借助真空检漏技术确定它们的真空气密性、探查漏孔的位置,以便采取措施将漏孔封闭从而使系统、容器、器件中的真空状态得以维持。

漏孔就是真空容器的孔洞和孔隙。容器内外的压力差会使气体通过漏孔从容器的一侧通向大气侧。漏孔一般很微小,实际上不能测出漏孔的具体大小,所以漏孔大小都用漏率(在规定的条件下气体流过漏孔的流量)来表示。

漏孔两侧存在着压力差,即可利用气体流动引起的效应来检漏。为便于检漏和易于检测出漏孔的位置,一般尽可能缩小检测的面积范围,所以先侧重于对零部件的检漏。零部件经过严格的检漏,组装后就可避免漏气。


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