电阻器
电容器
感性元件
等。根据以上函数关系可以算出满足失效率指标要求的所有内装元器件的工作温度上限TJ(器件PN结结温或元件热点温度),采用热阻模型TJ=RJ-C·PD+TC,计算与TJ相关的设计参数和使用控制参数:热阻Rj、元器件功耗Pj、壳温TC,从结构、材料、元器件选择等方面提出最优设计方案。如果考虑HIC耗损寿命控制设计,则采用由Arrhenius模型导出的寿命模型
4．电子微组装可靠性要求
在产品设计阶段,电子微组装可靠性要求是指微组装可靠性设计要求。微组装可靠性设计的目的,是消除影响产品可靠性的主要失效模式并控制性能退化速率,使产品设计达到预期可靠性与环境适应性要求。
微组装失效模式和退化机理,与微组装的载荷应力类别和水平有关。相关标准和专著,在对微组装失效模式、失效机理及其数理模型的研究和应用中,重点关注温度应力、机械应力和潮湿应力的影响,如长期稳态温度应力可导致微电子器件性能退化、长期温变应力可导致表贴(表面贴装)焊点低周疲劳开裂、振动应力可导致GBA焊点高周疲劳、水汽渗入可导致内装芯片腐蚀等。
1)温度载荷应力下电子微组装可靠性要求
温度载荷应力,包括稳态温度应力和变化温度应力,不同类型的温度应力及应力水平,对电子微组装带来不同的退化机制和失效机理。表6为温度载荷应力下电子微组装可靠性要求(可靠性设计指标),表7给出了电子微组装热降额设计指标要求。
表6 温度载荷应力下电子微组装可靠性要求(可靠性设计指标)
注:1)表中温度退化的第j个失效机理的耗损寿命模型tj(T)、基于温变疲劳的第j个失效机理的耗损寿命Nj(ΔT)
2)λ是微组装组件失效率指标,t是微组装组件耗损寿命指标;
3)降额等级控制,具体要求见GJB/Z 35—93《元器件降额准则》“附录G元器件降额准则一览表”;4)依据元器件产品详细规范或数据手册;
5)参考JEP 149(2004)Application Thermal Derating Methodologies;
6)参考IPC-SM-785(1992)Guidelines for Accelaerated Reliability Testing of Surface Mount Solder Attachments,Nj(ΔT)为热疲劳寿命,Δα为CET差异、ε′f为疲劳韧性系数、h为焊料厚度。
表7 电子微组装热降额设计指标要求
2)机械载荷应力下电子微组装可靠性要求
机械载荷应力,包括:机械振动、机械冲击、恒定加速度,不同类型的机械应力及应力水平,对电子微组装带来不同的退化机制和失效机理。表1-8为机械载荷应力下电子微组装可靠性要求(可靠性设计指标)。
表8 机械载荷应力下电子微组装可靠性要求(可靠性设计指标)
注:1)表中振动疲劳寿命模型Nj(fV)
2)Nj(fV)为振动导致的第j个微组装结构高周疲劳;
3)Pj为第j个微组装结构强度,Fj为第j个微组装结构承受的机械冲击力或离心力。
3)潮湿载荷应力下电子微组装可靠性要求
潮湿载荷应力,一般通过与其他应力耦合产生作用,从可靠性设计的角度,潮湿载荷应力包括:湿度、湿度-温度、湿度-温度-偏压,不同类型的潮湿应力及应力水平,会给电子微组装带来不同的退化机制和失效机理。表9所示为潮湿载荷应力下电子微组装可靠性要求(可靠性设计指标)。
表9 潮湿载荷应力下电子微组装可靠性要求(可靠性设计指标)
注:1)表中露点温度模型Td(X)、水汽腐蚀寿命模型tc(RH%,T)、水汽渗入时间模型ti(Pin,Pout)、表面绝缘电阻温湿度退化模型IR(RH,T)、CAF极限湿度条件模型;
2)参考GJB 548B—2005《微电子器件试验方法和程序》,X%H2O为气密封装器件内部水汽含量,L为细检漏等效表中漏率,Td为露点温度,Tmin为产品最低工作温度;
3)参考GB/T 2423．3—2006《电工电子产品环境试验》第2部分 试验方法 试验Cab:恒定湿热试验;
4)参考JEP 122G(2011)Failure Mechanisms and Models for Semiconductor Devices;
5)参考GJB 548B—2005《微电子器件试验方法和程序》方法1031 薄膜腐蚀试验。
