CN101957426A - 集成电路综合环境试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成电路综合环境试验方法，包括：S1，根据集成电路的产品基本信息和使用的环境信息，获取试验最高温度T_TH、试验最低温度T_TL、试验最高温度变化率ΔT_E、试验功率密度谱、试验湿度和试验电应力；S2，根据上述试验数据，分别在给所述集成电路施加额定工作电压、最高工作电压、最低工作电压时，同时进行温度循环试验、随机振动试验和湿度试验；S3，上述试验后，对所述集成电路进行功能测试，如果所述集成电路功能丧失，或任一性能参数值超出设计范围，则所述集成电路失效；否则，所述集成电路完好。本发明能真实模拟集成电路的实际使用环境，更快更全面的激发产品的故障缺陷，为改进集成电路设计、制造缺陷提供参考。

Description

集成电路综合环境试验方法

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种集成电路综合环境试验方法。

背景技术

集成电路在实际使用中会经受到各种环境应力的作用，产品的各薄弱环节在这种综合环境应力的作用下极容易暴露出来。近年来，大规模集成电路的研制单位和用户都在不同场合提出，迫切需求能快速有效的评价大规模集成电路的质量与可靠性的试验方法。资料表明，在众多环境因素中对产品质量与可靠性影响最大的是温度(40％)，振动(28％)和湿度(18％，湿度是指相对湿度，即空气中实际所含水蒸汽密度和同温度下饱和水蒸汽密度的百分比值。)。开展集成电路综合环境极限应力试验就是研究温度-湿度-振动的综合极限应力试验的方法和程序，使用该方法和程序可以更快更全面的激发产品的故障缺陷，为研制方提供一种快速、准确评价大规模集成电路质量与可靠性的手段，试验结果可为改进集成电路设计、工艺上的缺陷提供参考资料，为集成电路用户验收产品提供试验方法。现有技术中还没有形成集成电路综合极限应力试验的试验方法。集成电路的设计研制周期短，产品的质量与可靠性要求高，现有的成熟的试验方法不能满足快速评价集成电路的质量与可靠性以及失效率的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种集成电路综合环境试验方法，以解决现有技术中不能真实模拟集成电路实际使用环境的缺陷。

为了达到上述目的，本发明的技术方案提出一种集成电路综合环境试验方法，所述方法包括以下步骤：

S1，根据集成电路的产品基本信息和使用的环境信息，获取试验数据，所述试验数据包括：试验最高温度T_TH、试验最低温度T_TL、试验最高温度变化率ΔT_E、试验功率密度谱、试验湿度和试验电应力；

S2，根据上述试验数据，分别在给所述集成电路施加额定工作电压、最高工作电压、最低工作电压时，同时进行温度循环试验、随机振动试验和湿度试验；

S3，上述试验后，对所述集成电路进行功能测试，如果所述集成电路功能丧失，或任一性能参数值超出设计范围，则所述集成电路失效；否则，所述集成电路完好。

其中，所述集成电路的产品基本信息包括：最高工作温度T_WH、最低工作温度T_WL、额定工作电压V、最高工作电压V_H和最低工作电压V_L；

使用的环境信息包括：最高环境温度T_EH、最低环境温度T_EL、最高功率谱密度W、最高温度变化率ΔT_E。

其中，所述试验最高温度T_TH取T_WH与T_EH+Tq的最小值，试验最低温度T_TL取T_WL与T_EL-Tq的最大值，其中，Tq为加严温度；试验最高温度变化率ΔT_E为集成电路使用环境信息的最高温度变化率ΔT_E；试验功率密度谱的值为集成电路使用环境信息的最高功率谱密度W。

其中，同时进行温度循环试验、随机振动试验和湿度试验的试验步骤为：

S2-1，试验温度为T_TL，所述集成电路的开关应至少通断两次；

S2-2，温度由T_TL上升到T_TH，所述集成电路的开关处于接通状态；

S2-3，温度维持在T_TH，所述集成电路的开关至少通断两次，并且控制湿度为80％-90％；

S2-4，温度由T_TH降至T_TL，所述集成电路的开关处于接通状态；

随机振动试验在上述过程中的开关处于稳定状态时施加。

其中，所述步骤S2-1中，试验最低温度T_TL持续时间为40min。

其中，所述步骤S2-2中，温度由T_TL上升到T_TH的持续时间为t＝(T_TH-T_TL)/ΔT_E。

其中，所述步骤S2-3中，温度T_TH持续时间为40min。

其中，所述步骤S2-4中，温度由T_TH下降到T_TL的持续时间为t′＝(T_TH-T_TL)/ΔT_E。

本发明的技术方案结合温度、湿度和振动三个方面的影响对集成电路进行综合环境试验，更能真实的模拟集成电路的实际使用环境，可以更快更全面的激发产品的故障缺陷，为研制方提供一种快速、准确评价大规模集成电路质量与可靠性的方法，并且试验结果可对改进集成电路设计、工艺上的缺陷提供参考。

附图说明

图1是本发明实施例的一种集成电路综合环境试验方法的流程示意图；

图2是本发明实施例的一种集成电路综合环境试验方法的随机振动图谱；

图3是本发明实施例的一种集成电路综合环境试验方法的时间对照图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1为本发明集成电路综合环境试验方法的实施例流程图，本实施例的试验方法包括以下步骤：

S101、集成电路提供商给出产品的基本信息，用户提供器件(集成电路)使用环境的信息，做为制定综合试验条件的输入。

集成电路提供商应提供的产品基本信息，包括：器件最高工作温度、器件最低工作温度、器件额定工作电压、器件最高工作电压、器件最低工作电压等。

用户提供器件使用的环境信息，包括：最高环境温度、最低环境温度、最高振动量值、最高温度变化率等。

表1集成电路提供商应提供的产品基本信息

表2用户提供器件使用的环境信息

S102、根据器件的基本信息和使用环境信息分项确定试验条件；

首先根据输入的信息分项确定试验条件。需要确定的试验条件包括：试验最高温度、试验最低温度、试验温度变化率、试验湿度、试验振动量、试验电应力。

试验最高温度T_TH根据以下公式确认：T_TH＝min(T_WH，T_EH+Tq)；即取T_WH与T_EH+Tq的最小值。

试验最低温度T_TL根据以下公式确认：T_TL＝max(T_WL，T_EL-Tq)；即取T_WL与T_EL-Tq的最大值。

其中，Tq为加严温度，可由用户与研制单位协商，一般推荐值为11℃。

试验最高温度变化率ΔT_E为器件使用的最高温度变化率ΔT_E；试验振动条件按图2所示的随机振动图谱进行试验，试验功率密度谱的值为器件使用的最高功率谱密度W。

试验湿度：在试验最高温度时注入85％～90％湿度，其余时间不加控制。

试验电应力：每次试验循环过程依次以额定工作电压V、最高工作电压V_H、最低工作电压V_L的顺序进行循环。

S103、制定综合环境试验方案；

综合环境试验需用温度应力、振动应力、湿度应力、电应力同时变化模拟综合环境，根据分项试验条件来确定综合环境的试验条件，从而制定综合环境的试验方案。

整个试验应至少重复十个子循环，一个子循环由一个完整的电应力(V_L、V_H、V)循环构成，每个电应力(V_L、V_H、V)包括A、B、C、D四个阶段(参考图3和表3)。

下面对一个子循环的试验步骤进行详细描述：

1)电应力为额定电压V：A阶段：施加温度应力T_TL，此阶段开关应至少通断两次。B阶段：温度由T_TL上升到T_TH，开关处于接通状态。C阶段：温度维持在T_TH，开关至少通断两次，加入80％-90％的湿度应力。D阶段：温度由T_TH降至T_TL，开关处于接通状态。振动应力在整个过程的开关处于稳定状态时施加。

2)电应力为最高工作电压V_H，重复步骤1)中的A、B、C、D四个阶段的步骤。

3)电应力为最低工作电压V_L。重复步骤1)中的A、B、C、D四个阶段的步骤。

对图3的详细描述如下：

1.电应力的施加按以下要求变化：第一循环的输入电压为标称电压V；第二循环的输入电压为V_H；第三循环的输入电压为V_L。三个试验循环的输入电压变化构成一个完整的电应力循环，整个试验期间重复这一电应力循环。

2.温度应力的施加，在每一循环的开始即A段施加试验最低温度T_TL，持续时间为40min；然后由T_TL上升到T_TH为B段，持续时间为t＝(T_TH-T_TL)/ΔT_E；C段施加试验最高温度T_TH，持续时间为40min；最后进入D段，试验温度由T_TH下降到T_TL，此阶段持续时间为t′＝(T_TH-T_TL)/ΔT_E。

3.湿度应力的施加，在每一循环的C段即施加试验最高温度T_TH时加入湿度应力，其余阶段不加控制。

4.振动应力的施加，振动应力应在开关处于稳定状态时施加，振动类型为随机振动，振动方向为X、Y、Z各向，振动量值为W。

5.开关状态，开关在冷浸和热浸阶段需至少启动2次，在整个试验循环的其它阶段，开关均应处于接通状态。

表3综合环境试验剖面时序表

S104、试验结果判据分析、试验夹具的要求。

1.试验结果判据

器件在断电后突然加电能否正常工作，是考核开关在极端温度下的启动能力。若在此条件下无法实现应有功能，即视为失效。

在综合试验结束后进行的电性能测试中，若器件在加电状态下不能正常工作，要求的任一性能参数值超出器件的设计范围，即视为失效。

若是由于试验夹具和试验箱在试验过程中失效导致的故障不视为器件失效。

2.振动试验夹具设计要求

试验夹具是用于将试验件安装在振动台台面上的过渡段，它的一端与振动台运动部分机械连接；而另一端与试验件机械连接，从而将振动台的机械能传递到试验件上。为了将振动台的机械振动能保真地传递到试验件上，夹具应满足下列要求：

为了保证试验的准确性，夹具应满足下列要求：

a.在试验频带内夹具的传递特性无共振峰；

b.在试验频带内不产生与主振动方向正交的横向运动；

c.为防止试验中出现温度不均匀、升降温缓慢等现象，夹具应选取热容小的材料制作，且要考虑受热面对温度影响等因素。

d.夹具与试验件接口面运动均匀。

本发明可用于集成电路但不仅限于集成电路。其它类型电子元器件如分立器件、阻容元件、电感、继电器、连接器、光电器件、电子模块、电路板等产品也可使用本方法。以上为本发明的最佳实施方式，依据本发明公开的内容，本领域的普通技术人员能够显而易见地想到一些雷同、替代方案，均应落入本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种集成电路综合环境试验方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1，根据集成电路的产品基本信息和使用的环境信息，获取试验数据，所述试验数据包括：试验最高温度T_TH、试验最低温度T_TL、试验最高温度变化率ΔT_E、试验功率密度谱、试验湿度和试验电应力；

S2，根据上述试验数据，分别在给所述集成电路施加额定工作电压、最高工作电压、最低工作电压时，同时进行温度循环试验、随机振动试验和湿度试验；

S3，上述试验后，对所述集成电路进行功能测试，如果所述集成电路功能丧失，或任一性能参数值超出设计范围，则所述集成电路失效；否则，所述集成电路完好。

2.如权利要求1所述的集成电路综合环境试验方法，其特征在于，所述集成电路的产品基本信息包括：最高工作温度T_WH、最低工作温度T_WL、额定工作电压V、最高工作电压V_H和最低工作电压V_L；

使用的环境信息包括：最高环境温度T_EH、最低环境温度T_EL、最高功率谱密度W、最高温度变化率ΔT_E。

3.如权利要求2所述的集成电路综合环境试验方法，其特征在于，所述试验最高温度T_TH取T_WH与T_EH+Tq的最小值，试验最低温度T_TL取T_WL与T_EL-Tq的最大值，其中，Tq为加严温度；试验最高温度变化率ΔT_E为集成电路使用环境信息的最高温度变化率ΔT_E；试验功率密度谱的值为集成电路使用环境信息的最高功率谱密度W。

4.如权利要求3所述的集成电路综合环境试验方法，其特征在于，同时进行温度循环试验、随机振动试验和湿度试验的试验步骤为：

S2-1，试验温度为T_TL，所述集成电路的开关应至少通断两次；

S2-2，温度由T_TL上升到T_TH，所述集成电路的开关处于接通状态；

S2-3，温度维持在T_TH，所述集成电路的开关至少通断两次，并且控制湿度为80％-90％；

S2-4，温度由T_TH降至T_TL，所述集成电路的开关处于接通状态；

随机振动试验在上述过程中的开关处于稳定状态时施加。

5.如权利要求4所述的集成电路综合环境试验方法，其特征在于，所述步骤S2-1中，试验最低温度T_TL持续时间为40min。

6.如权利要求4所述的集成电路综合环境试验方法，其特征在于，所述步骤S2-2中，温度由T_TL上升到T_TH的持续时间为t＝(T_TH-T_TL)/ΔT_E。

7.如权利要求4所述的集成电路综合环境试验方法，其特征在于，所述步骤S2-3中，温度TTH持续时间为40min。

8.如权利要求4所述的集成电路综合环境试验方法，其特征在于，所述步骤S2-4中，温度由T_TH下降到T_TL的持续时间为t′＝(T_TH-T_TL)/ΔT_E。

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