贴片半导体器件可靠性工作的特征分析

　　贴片半导体器件以其体积小、重量轻的特点，满足了航天武器系统小型化的需求，逐渐被用来替代金属或陶瓷封装的分体式器件。随着使用过程中暴露出的质量问题，贴片半导体器件的质量越来越受到各使用单位的关注，为确保贴片半导体器件的装机质量，在装机前剔除参数超差或有潜在工艺缺陷的器件，开展贴片半导体器件的可靠性工作研究很有必要。
　　1 贴片半导体器件的封装形式
　　①贴片陶瓷半导体器件的封装形式主要有：SMD-0.1、SMD-0.2、SMD-0.5、SMD-1、SMD-2、SOT-23C、UA、UB等。
　　②贴片玻璃半导体器件的封装形式主要有：Mili-MELF（DO-213AA）、LL34/LL35等。
　　③贴片塑料半导体器件的封装形式主要有：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问题及解决措施
　　2.1 高温试验后引脚氧化问题
　　贴片半导体器件的引脚在高温环境下容易氧化变黑，影响器件的可焊性，建议参照PEM-INST-001取消了高温贮存试验项目，增加温度循环试验次数。
　　2.2 贴片半导体器件可靠性试验中受机械应力引脚变形
　　问题
　　贴片半导体器件引脚短、薄、软，受力极易变形，引脚变形后反复整形会导致引脚损伤或折断，也会导致器件可焊装降低，因此在检测、筛选试验过程中应采取以下措施：
　　①贮存及运输过程中采取单个独立包装或编带包装，周转中采用防静电托盘单层存放，以防相互碰撞或挤压导致引脚变形。
　　②取放器件应使用专用的镊子或吸盘，避免用镊子直接夹持器件引脚。
　　③应选择适合器件尺寸的夹具，避免由于夹具尺寸与器件尺寸配合不当导致引脚受力扭曲变形；同样的封装外形，不同生产厂家、或同一厂家不同批次结构尺寸会不同，用相同夹具进行试验会出现接触不良或引脚变形，建议每次试验前一定要进行装夹检查。
　　④每次装夹以及试验结束后应在放大镜下进行外观检查，用专用工具对轻微变形的引脚进行矫形，并剔出引脚严重变形的器件。
　　2.3 功率老炼过应力问题
　　贴片半导体器件试验夹具一般采用上下翻盖的装夹方式，这种装夹方式存在散热不良的问题。如果功率老炼试验应力不当会导致器件过热击穿。
　　①整流、开关等普通二极管取1～1.5倍的额定正向电流，建议取器件的额定正向电流进行功率老炼；如壳温过高时功率老炼的正向电流可取0.8倍的额定电流及以上。
　　②稳压二极管取1～1.5倍的额定耗散功率，也有取最大稳压电流IZM；建议取最大稳压电流进行功率老炼。
　　③三极管的功率老炼条件取1倍的额定耗散功率；功率老炼过程中应监控器件壳温，根据可靠性工作经验，塑封小功率器件壳温控制在55～70 ℃范围内，陶瓷、玻璃封装器件壳温控制在80～90 ℃范围内，如壳温过高则建议参照GJB/Z 35-93《元器件降额准则》的要求，耗散功率可取0.75倍的额定功率及以上。
　　④高频三极管的功率老炼试验需定制专用老化板，在老炼回路中增加滤波电容器、电感器以防自激振荡，否则试验后会导致器件性能下降，甚至功能失效。
　　2.4 高温反偏的应力条件
　　①高温反偏试验关键的应力条件为温度、反向电压和漏电流。
　　②普通器件的高温反偏不存在任何风险，只要夹具接触可靠即可，但肖特基二极管高温反偏需引起高度重视，特别是贴片肖特基二极管的高温反偏试验，稍有不慎会导致批次性过热击穿。在进行肖特基二极管高温反偏试验时需采取以下措施：
　　第一，每个型号规格的器件进行试验之前应先用样片进行摸底试验，肖特基二极管在温度（一般取100 ℃）一定的情况下，根据器件的热阻及试验结果确定器件的试验电压，但最低不得小于0.5倍的额定反向直流工作电压；
　　第二，每批次器件开始试验之前，应先抽取2只样品进行试验，以掌握该批次器件的反向漏电流指标情况，计算设备的最大负载能力；
　　第三，当单个漏电流值大于5 mA时，建议控制每次试验的数量，试验数量过多，每路之间相互影响，极易导致器件击穿。
　　3 结 语
　　贴片半导体器件由于受封装外形、试验夹具等诸多因素的影响，在开展可靠性工作研究中遇到了许多问题，通过多年的研究和技术公关，问题都迎刃而解，取得了一些成绩，开发出一千多个型号规格的检测、老炼程序，建成了贴片半导体器件可靠性保障能力，成为科工四院元器件可靠性分中心，也成为科技一院、科工二院、科工三院授权的元器件质量保证单位，为航天、航空、船舶、电子仪器等领域的产品提供了可靠性保障工作，为各行各业电子产品的可靠性做出了贡献。
　　参考文献：
　　[1]Alexander Teverovsky，Kusum Sahu，Henning Leidecker，
　　Darryl Lakins，“PEM-INST-001：Instructions for Plastic Encaps-
　　ulated Microcircuit（PEM）Selection， Screening，and Qualificati-
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