貼片半導體器件可靠性工作研究

薛淑秀　劉艷梅

摘 要：文章主要介紹了貼片半導體器件的特點，應用范圍，開展貼片半導體器件可靠性工作研究的目的，針對可靠性工作研究中遇到的問題提出了解決措施，建成了貼片半導體器件的可靠性保障能力，為保障貼片半導體器件裝機質量做出了貢獻，提出開展貼片半導體器件的可靠性研究工作很有必要。

關鍵詞：貼片；半導體；可靠性；工作；研究

中圖分類號：TO306 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）2-0126-02

貼片半導體器件以其體積小、重量輕的特點，滿足了航天武器系統(tǒng)小型化的需求，逐漸被用來替代金屬或陶瓷封裝的分體式器件。隨著使用過程中暴露出的質量問題，貼片半導體器件的質量越來越受到各使用單位的關注，為確保貼片半導體器件的裝機質量，在裝機前剔除參數超差或有潛在工藝缺陷的器件，開展貼片半導體器件的可靠性工作研究很有必要。

1 貼片半導體器件的封裝形式

①貼片陶瓷半導體器件的封裝形式主要有：SMD-0.1、SMD-0.2、SMD-0.5、SMD-1、SMD-2、SOT-23C、UA、UB等。

②貼片玻璃半導體器件的封裝形式主要有：Mili-MELF（DO-213AA）、LL34/LL35等。

③貼片塑料半導體器件的封裝形式主要有：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問題及解決措施

2.1 高溫試驗后引腳氧化問題

貼片半導體器件的引腳在高溫環(huán)境下容易氧化變黑，影響器件的可焊性，建議參照PEM-INST-001取消了高溫貯存試驗項目，增加溫度循環(huán)試驗次數。

2.2 貼片半導體器件可靠性試驗中受機械應力引腳變形

問題

貼片半導體器件引腳短、薄、軟，受力極易變形，引腳變形后反復整形會導致引腳損傷或折斷，也會導致器件可焊裝降低，因此在檢測、篩選試驗過程中應采取以下措施：

①貯存及運輸過程中采取單個獨立包裝或編帶包裝，周轉中采用防靜電托盤單層存放，以防相互碰撞或擠壓導致引腳變形。

②取放器件應使用專用的鑷子或吸盤，避免用鑷子直接夾持器件引腳。

③應選擇適合器件尺寸的夾具，避免由于夾具尺寸與器件尺寸配合不當導致引腳受力扭曲變形；同樣的封裝外形，不同生產廠家、或同一廠家不同批次結構尺寸會不同，用相同夾具進行試驗會出現接觸不良或引腳變形，建議每次試驗前一定要進行裝夾檢查。

④每次裝夾以及試驗結束后應在放大鏡下進行外觀檢查，用專用工具對輕微變形的引腳進行矯形，并剔出引腳嚴重變形的器件。

2.3 功率老煉過應力問題

貼片半導體器件試驗夾具一般采用上下翻蓋的裝夾方式，這種裝夾方式存在散熱不良的問題。如果功率老煉試驗應力不當會導致器件過熱擊穿。

①整流、開關等普通二極管取1～1.5倍的額定正向電流，建議取器件的額定正向電流進行功率老煉；如殼溫過高時功率老煉的正向電流可取0.8倍的額定電流及以上。

②穩(wěn)壓二極管取1～1.5倍的額定耗散功率，也有取最大穩(wěn)壓電流IZM；建議取最大穩(wěn)壓電流進行功率老煉。

③三極管的功率老煉條件取1倍的額定耗散功率；功率老煉過程中應監(jiān)控器件殼溫，根據可靠性工作經驗，塑封小功率器件殼溫控制在55～70 ℃范圍內，陶瓷、玻璃封裝器件殼溫控制在80～90 ℃范圍內，如殼溫過高則建議參照GJB/Z 35-93《元器件降額準則》的要求，耗散功率可取0.75倍的額定功率及以上。

④高頻三極管的功率老煉試驗需定制專用老化板，在老煉回路中增加濾波電容器、電感器以防自激振蕩，否則試驗后會導致器件性能下降，甚至功能失效。

2.4 高溫反偏的應力條件

①高溫反偏試驗關鍵的應力條件為溫度、反向電壓和漏電流。

②普通器件的高溫反偏不存在任何風險，只要夾具接觸可靠即可，但肖特基二極管高溫反偏需引起高度重視，特別是貼片肖特基二極管的高溫反偏試驗，稍有不慎會導致批次性過熱擊穿。在進行肖特基二極管高溫反偏試驗時需采取以下措施：

第一，每個型號規(guī)格的器件進行試驗之前應先用樣片進行摸底試驗，肖特基二極管在溫度（一般取100 ℃）一定的情況下，根據器件的熱阻及試驗結果確定器件的試驗電壓，但最低不得小于0.5倍的額定反向直流工作電壓；

第二，每批次器件開始試驗之前，應先抽取2只樣品進行試驗，以掌握該批次器件的反向漏電流指標情況，計算設備的最大負載能力；

第三，當單個漏電流值大于5 mA時，建議控制每次試驗的數量，試驗數量過多，每路之間相互影響，極易導致器件擊穿。

3 結 語

貼片半導體器件由于受封裝外形、試驗夾具等諸多因素的影響，在開展可靠性工作研究中遇到了許多問題，通過多年的研究和技術公關，問題都迎刃而解，取得了一些成績，開發(fā)出一千多個型號規(guī)格的檢測、老煉程序，建成了貼片半導體器件可靠性保障能力，成為科工四院元器件可靠性分中心，也成為科技一院、科工二院、科工三院授權的元器件質量保證單位，為航天、航空、船舶、電子儀器等領域的產品提供了可靠性保障工作，為各行各業(yè)電子產品的可靠性做出了貢獻。

參考文獻：

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[3] GJB/Z 35-93，元器件降額準則[S].