半导体器件的可靠性范例(3篇)

来源： 2024-06-29

半导体器件的可靠性范文

【关键词】二次筛选；质量

1.电子元器件的二次筛选

1.1进行二次筛选的原因

元器件二次筛选指的是当元器件生产厂商进行的筛选不能满足用户应用要求时，由使用方或其委托单位在元器件生产厂商筛选基础上进行的筛选，是对元器件生产厂商筛选工作的补充和验证。

进行二次筛选的原因，是在元器件的生产过程中由于人为的因素或原材料、工艺条件、设备条件的波动，最终生产出的产品不可能全部达到预期的固有可靠性水平，在一批成品中总有一部分产品存在各种潜在缺陷，其寿命远远低于产品的平均寿命，这种提前失效的产品称为早期失效产品。二次筛选就是针对不同的失效模式，进行一些试验以剔除早期失效产品，能够有效地提高系统的整体可靠性，因而使用十分广泛[1]。

1.2二次筛选的适用范围

二次筛选主要适用于下列四种情况的元器件：

（1）元器件生产厂商并没有对元器件实施初步筛选，或者是筛选的步骤并不规范；

（2）已经实施“一次筛选”步骤的生产元器件厂商，由于工艺或者水平的限制，不符合使用者的高质量需求；

（3）元器件生产厂商的筛选条件无法满足使用者对器件特殊要求的筛选项目；

（4）使用者可能对元器件生产厂商的筛选及其有效性提出质疑，期望对元器件的质量进行验证。

1.3二次筛选应注意的问题

电子元器件在进行二次筛选时应注意以下几个问题。

（1）应实行100%的筛选。这样才能最大限度地剔除存在有某种失效模式的电子元器件。

（2）对电子元器件进行有选择性的筛选。例如：继电器需要作触点抖动试验，而电阻不需要；抗幅照能力的考核对宇航电子设备是必须考虑的。

（3）对由于手段问题不能进行筛选的元器件，须采取其它的控制方式来保证其质量。例如在使用的电路上进行一些试验。

（4）考虑到二次筛选的局限性，必须严格控制它的失效率（PDA）。

二次筛选有多种手段，每一种手段都针对着一定的失效模式，有些手段对其针对的失效模式的剔除率还很高，但一般说来，绝对做不到百分之百。现有的各种筛选规范、标准都规定了合格判据即项目的筛选失效率（PDA），超过此值则整批不用。

二次筛选的项目及其应力选择应是针对着产品的使用要求来制订的，制定出来的筛选要求，既不能过严，也不能过松。筛选要求太严，会淘汰能满足产品使用需要的元器件，加大筛选成本和元器件使用成本，在特定情况下，可能还会对元器件造成损伤，反而留下了质量隐患；筛选要求太松，则会使一些不满足产品使用要求的元器件顺利通过筛选关，从而降低了产品的可靠性水平。所以必须选择合适的筛选项目及应力要求。它直接关系到电子产品的质量可靠性问题。

2.电子元器件二次筛选的质量控制

2.1进行高效率的失效分析

元器件的失效分析是通过对失效元器件进行解剖分析，并采用物理和化学等技术手段找出其失效机理，提出改进办法，从而提高元器件的可靠性。失效分析既要从本质上研究元器件自身的不可靠因素，又要分析研究其工作条件、环境应力和时间等因素对器件发生失效所产生的影响。

失效分析是一门新兴的分析元器件的技术，大体可以分为失效分析和良品分析两种。主要对十分关键的大规模集成电路在使用之前实施失效分析。国内外失效分析资料均表明，有相当多的元器件失效并非由于元器件本身的固有可靠性不高，而是由于使用者对元器件选择不当或使用有误。因此，元器件失效分析结果，既可以反馈给生产方以改进设计和工艺，还可以对制定元器件的二次筛选条件起指导作用。

2.2元器件的质量责任控制

实施落实责任制度，对整机中所采用的电子元器件各种相关参数的质量进行问责制度。在采购相应元器件的时候，应该着重考虑信誉较好、质量有保证的公司或者生产厂商进行合作，避免影响设计系统的整体性能。对厂商的选择还可以通过对平时进行日常工作中的电子元器件质量数据积累的分析进行，从这些积累的数据中也能问接地反映出生产厂家及其产品的生产质量、工艺和管理水平。必要时还应对生产厂家进行有关质量调研或质量认证，以保证电子元器件的质量控制。

3.常用电子元器件的二次筛选

3.1集成电路的二次筛选

由于整机产品的质量与可靠性需求，集成电路器件的二次筛选虽起步较晚但发展很快，大多数器件在装机前进行了二次筛选，有效地控制了器件的上机质量。由于大规模集成电路的使用以及表贴元件的普及，二次筛选又有了新的问题，主要涉及测试程序、器件夹具、筛选设备、表面贴装要求、可焊性等因素的限制，使这些器件的二次筛选困难较大。

3.2微波器件的二次筛选

微波器件主要包括有源器件和混合器件等。这些器件的二次筛选尚未全面开展，如微波晶体管，由于结构的特殊性，以及对测试电路、仪器设备诸因素的要求较高，因此很难找到进行二次筛选的有效办法。

对无源器件，如隔离器、衰减器、环行器等以及集成微波组件等，为确保装机质量，大都采取委托生产厂商进行二次筛选。这种做法即经济又符合实际情况，可减轻供需双方的资源浪费，同时达到筛选目的[2]。

3.3半导体分立器件的二次筛选

国内军工单位主要使用半导体的分立器件，对这种器件的二次筛选也已经进行了很长时间的探索。根据整机使用的环境和可靠性要求，参照国军标、企军标有关电子元器件的试验条件及方法并经适当裁剪后，制定了相应的元器件二次筛选规范，使半导体分立器件的二次筛选工作有据可循。

半导体分立器件中的高频、微波器件，由于性能、结构的特殊性，以及受检测设备、老化设备等各种因素影响，未能进行行之有效的二次筛选工作。

4.总结

二次筛选作为提高元器件使用可靠性的手段，发挥着重要和特殊作用，在目前和今后一段时期内将继续保留，它的作用已被多数整机生产厂所认可。随着国内电子行业的发展，我们应该不断研究新的电子元器件二次筛选方法，为元器件使用的可靠性提供重要保障。

参考文献

半导体器件的可靠性范文

在未来8年，汽车照明系统整体年复合增长率几达10%，市场发展潜力巨大，而用于此类系统的驱动器也将有类似的增长。

汽车照明的驱动器要求

LED是根据电流而改变亮度的器件，而LED驱动器通过调节一个LED或LED串的功率，提供恒定的光输出。每一汽车照明方案都需要一个独特的驱动设计，工程师需根据不同的要求如串联或并联、高功率或低功率以及成本或功能等等，为特定应用选择合适的LED驱动器以尽量提升能效。

决定哪种LED驱动器最适用于其应用的因素包括：-每一功能的LED总功率？-这是决定LED驱动器拓扑结构的关键。

电子环境温度？-例如，尾灯需要更亮的LED，最好选择能效更高的开关驱动器而不是高功耗的线性驱动器，以在较高功率电平下更保持冷却工作。

改变LED配置的灵活性-可使用基准电压控制和脉宽调制控制等多种亮度方法完成光的调整。宽工作电源范围提供电源配置和可驱动的LED数量。

支持的特性-比如自动调光、个别的LED控制、颜色改变。

支持的故障诊断和符合安全标准-比如热警报、热关断、开/短路、过流保护、过/欠压和单一LED失效。

将来的照明驱动器将需具备以下因素以支持汽车厂商的系统要求：

可扩展，拥有灵活的硬件，以支持将要上市的不同的汽车应用和要求；

在同一模块内有不同的驱动器需求：高压气体放电灯(HID)、LED等；

随着驱动器加添更多的功能，须考虑增强故障诊断功能；

可靠的LED电流控制，提升驱动器的可靠性。

安森美半导体的汽车照明创新

汽车照明应用将在汽车内部和外部激增，照明系统将在所有汽车细分市场越来越普及。市场的扩张将相应推动更多的硅发展。安森美半导体积极配合此市场趋势，集中于线性、开关式驱动器以及大宗商用/通用及系统集成方案，持续推动汽车照明市场的高能效创新。

(一)当今汽车内部照明

当今汽车内部照明大多采用白光LED驱动器和RGB红绿蓝可编程驱动器。

明亮的白光LED主要用于顶灯、阅读灯、货舱灯等对亮度要求相对较高的应用，但它有别于标准灯泡，可为驾驶员提供温馨舒适的氛围，它的调光斜率特性可产生独特和差异化的造型及效果。安森美半导体为这类应用提供分立的或恒流稳流硅方案。

而RGB和白光LED相辅相成，其发展由进一步令车辆个性化的动力所推动，用作可编程的内部光源，包括仪表盘、中控台、导航/音频等区域照明和氛围灯等特效应用。其色彩准确度需校准，而且单独的LIN对应一个RGB，再加上区域调光，这些都是满足汽车厂商要求的重要特性。安森美半导体可提供线性系统基础芯片（SBC）用作此类应用，SBC接口经由LIN总线，提供驱动RGBLED的所有功能。

(二)当今汽车外部照明——尾灯

从过去单个的LED到现在的不透明且均匀的灯排，从动画的信号到扫动的闪光信号灯，驱动器作为汽车尾灯演变的重要部分，除了在造型、形像等汽车外观方面不断创新外，还提升安全系数，并可支持启停压降，和自适应环境光照条件，是满足汽车厂商和政府节能要求的关键。针对此类应用，安森美半导体提供线性稳流器和控制器。

(三)当今汽车外部照明——前照灯LED前照灯普遍应用于日间行车灯(DRL)，最常见的两种方案是导光LED和LED串（如图4所示）。这些DRL应用不仅向迎面驶来的车辆提供更好的能见度，汽车厂商也依靠LED和LED驱动器的灵活性来个性化他们的车辆，建立特有的“视觉”品牌。

用于豪华车的先进前照灯已不仅仅局限于DRL、远光灯和近光灯，汽车厂商还可选择LED转向灯、LED雾灯和高速路面聚光灯等设计，以及采用结合HID和LED方案的前照灯系统，乃至将来的全LED灯。在更具个性、更安全及更高能效的趋势的推动下，考虑令平台模块化，从低成本“入门级近光灯”发展至高端全功能“先进照明系统”，为汽车厂商提供多种创新。

从成本上来说，先进的照明系统较标准照明系统贵，但可相应减少功能以迎合中低成本汽车。此外，它还具备可扩展性，可根据需要适当扩展以用于各类汽车。

安森美半导体提供双通道LED驱动器、步进电机驱动器用于自适应前大灯系统(AFS)。这些系统进一步提升安全水平，提供照明单元，可根据驾驶环境、速度及车辆负载移动和旋转。双通道LED驱动器特性包括：集成功率LED、系统级芯片，提供达125dc的氛围，适用于中、高总功率。而步进电机驱动器提供双极步进驱动、微步进、停转检测、LIN、I2C和SPI接口，以及达125dc氛围等特性。

将来的汽车照明方案——像素/矩阵前大灯从电机控制迈向使用像素/矩阵前大灯系统是将来汽车照明的一大重点趋势，它采用系统模块化的平台设计，提供超越当今前照灯方案的众多优势，通过高科技及创新设计提升汽车形像，支持50%至80%甚至更多地使用全静态无眩光远光灯，可根据环境和迎面驶来的汽车调节照明系统，为驾驶员提供在所有情况下的更高能见度，运用LED技术，无移动部件，更安全更可靠。

此外，由于具多个空白区域，和可调节的每一像素的发光功率，并可快速切换，可扩展更多功能。

LEDAFS像素/矩阵系统由LED专用标准产品(ASSP)、FET、LDO、整流器、逻辑、齐纳、保护等元器件组成。安森美半导体现可提供除微控制器外的所有半导体元件。随着系统越来越标准化，这微控制器可嵌入到一个专用集成电路(ASIC)，支持潜在的安森美半导体单芯片硅方案。

安森美半导体的NCV78247像素/矩阵控制器，能驱动4个LED串、集成调光控制器、内置过压/欠压、过温、短路/开路检测（包括LED旁路开路）、SPI接口、输出故障、输出段可配置、可提供SPI通信和板载微控制器等等（图5）。

半导体器件的可靠性范文篇3

关键词：电气自动化控制设备可靠性

Abstract:nowadaystheelectricalautomationiswidelyusedineveryfield,electricalautomationcansetaccordingtoadvanceabetterprogramautomaticallyrun,improvethereliabilityofthecontrolequipment,canmaketheproductqualityisbetter,theproductionenterprisewhichcanhaveabiggershareofthemarket.Equipmentreliabilityiscontrolequipmentworkstatus,theclimateconditions,mechanicalforceandelectromagneticinterference,theresultofjointaction.Thisarticlediscussestheelectricalautomationcontrolequipmentinfluenceonthebasisofreliability,summarizessomeoftheequipmentreliabilityimprovecontrolcountermeasures.

Keywords:electricalautomationcontrolequipmentreliability

中图分类号：TU855文献标识码：A文章编号：

电气自动化是指在无人或人少参与的情况下,使产品的操作、控制和监视,能够按照提前设定好的计划或程序自动地运行。电气自动化程度是一个国家电子行业发展水平的重要标志,现今自动化技术已经是经济运行中必不可少的技术手段。电气自动化可以使工作更加可靠、使工作运行更加经济、使劳动生产效率更高、保证电能的质量、同时也改善了劳动条件。随着电气自动化的普及,相关控制设备的可靠性也就变得更加重要了。控制设备的可靠性是可靠性学科所要研究的的一个组成部分。早在20世纪70年代,我国就已经建立了与电子产品的可靠性与环境试验相关的研究所和一系列的单位,开始了关于增加相关设备可靠性的研究。伴随着电气自动化的提高，控制设备的可靠性问题就变得非常突出。1984年组建了全国统一的电子产品可靠性信息交换网，并颁布了GJB299―87《电子设备可靠性预计手册》，有力地推动了我国电子产品可靠性工作。

电气设备可靠性定义及其研究意义

1.1电气设备可靠性定义

电气自动化控制设备可靠性定义：在规定的环境条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。该定义不仅适用于一个系统，同时也适用于一台设备或者是一个单元。故障的出现具有随机性，在数学表达中，可靠性用“概率”体现。

1.2电气控制设备可靠性研究意义

随着自动化水平的提高，控制设备的可靠性问题就变得异常突出，加强电气自动控制设备的可靠性研究的重大意义只要体现在以下两方面：首先，可靠性可以提高产品质量。产品质量包括产品的性能、可靠性、安全性和经济性。其中，产品的可靠性占据主导地位。提高产品的可靠性可以减少故障发生次数，降低维修费用，相应的产品安全性也随之提高。产品质量的核心就是产品的可靠性，这也是众多生产厂家追求的目标。其次，国家经济高速发展以来,用户对于要求产品的性能更加严格,更重视了产品的可靠性水平。经过大量研究发现,高可靠性的产品,在激烈的竞争中得以取胜的几率更大。可靠性技术已成为企业在竞争中获取市场份额的有力工具，企业想要在竞争中获取更多的市场份额,那么就必须提高电气自动化控制设备自动化程度、复杂度的提高的同时提高其可靠性。

影响控制设备可靠性的因素

控制设备可靠性指标低与工作环境、使用及维护不当有相当大的关系。主要可以归集为环境因素和元器件的质量两方面。

2.1影响控制设备可靠性的环境因素

电气设备所处的工作环境多种多样。影响控制设备可靠性的因素有气候条件、机械作用力和电磁干扰。气候条件中温度、湿度、气压、盐雾、大气污染等因素,能使控制设备的电气性能下降、温升过高、运动不灵活、结构损坏,直至瘫痪,不能正常工作。机械条件是指电气设备在不同的运载工具中使用时出现的问题,比如振动、冲击、离心加速度,元器件会在这些过程中损坏失效或电参数叶的改变都能使其损坏,原因还包括结构件断裂或原件变形过大以及金属件的疲劳破坏等。同时电磁波存在于控制设备工作的周围空间,由此造成的外部及内部干扰。设备输出噪声增大,工作不稳定,不能安全工作都与电磁的干扰有关。同时,操作人员不按照具体流程进行操作,对控制设备不适当的操作,维护和保养又不能及时进行,都导致了控制设备可靠性指标的降低。

2.2影响控制设备可靠性的元器件因素

元器件质量低下是控制设备可靠性指标偏低的一大原因，目前元器件生产厂家众多,质量有好有坏,从而影响着控制设备可靠性。在小企业中,管理体系缺陷,零部件进厂检查不能得到有效实行。同时，元器件厂家间的恶性竞争，导致产品价格低廉，迫使企业不顾及元件质量进行采购，这些都会导致控制设备可靠性指标偏低，并且降低了使用寿命。

3提高电气自动化控制设备可靠性的方法

要提高电气自动化控制设备的可靠性，必须根据控制设备的特点，采用相应的可靠性设计方法，从元器件的正确选择与使用、散热防护、气候防护等入手，使系统可靠性指标大大提高。

3.1原件的正确选择与使用

从生产角度来说，设备中的零部件、元器件，其品种和规格应尽可能少，尽量使用由专业厂家生产的通用零部件或产品。在满足产品性能指标的前提下，其精度等级应尽可能低，装配也应简易化，尽量不搞选配和修配，力求减少装配工人的体力消耗，便于自动流水生产。电子元器件在选择的时候。根据电路性能的要求和工作环境的条件选用合适的元器件，元器件的技术条件、技术性能、质量等级等均应满足设备工作和环境的要求，并留有足够的余量；对关键元器件要进行用户对生产方的质量认定；仔细分析比较同类元器件在品种、规格、型号和制造厂商之间的差异，择优选择。要注意统计在使用过程中元器件所表现出来的性能与可靠性方面的数据，作为以后选用的依据。

3.2电子设备的气候防护

潮湿、盐雾、霉菌以及气压、污染气体对电子设备影响很大，其中潮湿的影响是最主要的。特别是在低温高湿条件下，空气湿度达到饱和时会使机内元器件、印制电路板上产色和凝露现象，使电性能下降，故障上升。当电子设备受到潮湿空气的侵蚀，会在元器件或材料表面凝聚一层水膜，并渗透到材料内部，从而造成绝缘材料表面电导率增加，体积电阻率降低，介质损耗增加，零部件电气短路、漏电或击穿等。潮气还能引起覆盖层起泡甚至脱落，使其失去保护作用。通常采用浸渍、灌封、密封等措施。

3.3控制设备的散热防护

温度是影响电子设备可靠性最广泛的一个因素。电子设备工作时，其功率损失一般都以热能形式散发出来，尤其是一些耗散功率较大的元器件，如电子管、变压管、大功率晶体管、大功率电阻等。另外，当环境温度较高时，设备工作时产生的热能难以散发出去，将使设备温度升高。

例如，半导体器件对温度反应很敏感，过高的温度会使器件的工作点发生漂移、增益不稳定、噪声增大和信号失真，严重时会引起热击穿。因此，通常半导体器件的温度不能过高，如锗管不超过70～100℃；硅管不超过150～200℃。表1列出了常用元器件的允许温度。因此对于半导体分立器件散热需要考虑：对于功率小于100mW的晶体管，一般不用散热器；大功率半导体分立器件应装在散热器上；散热器要进行表面处理，使其粗糙度适当并使表面呈黑色，以增强辐射换热；对于热敏感的半导体分立器件，安装时应远离耗散功率大的元器件。

4.总结

保证电气设备的可靠性是一个复杂的涉及广泛知识领域的系统工程。现而今,电气自动化控制设备已经在社会上得到广泛的运用,其中元器件测试方法中的现场可靠性测试方法是现在众多元器件测试方法中比较普遍的测试方法,因此其在自动化控制设备中的作用相当大。提高控制设备的可靠性,提高元器件的可靠性已经成为了一个热点话题,对于这个问题的研究也已经成为相关学术界的广泛现象。