MEMS器件老煉試（shì）驗
作者：
salmon範
編輯：
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來源：
www.tuyatang.com
發布日期： 2021.06.09
1、目的
老煉試驗（yàn）的目的是為了篩選或剔除那些勉強合格的器件。這些器件或是本身具（jù）有固有的缺陷或（huò）者其缺陷產生於製造工藝的控製（zhì）不當，這些缺陷會（huì）造成與時間和應（yīng）力有關的失效。如不進行老煉試驗，這些有缺陷的器件在使用條件下會（huì）出現初期致命失效或早期壽命失效。因此，篩選時用額定工作（zuò）條件或在額定工作條件之上對MEMS加應（yīng）力，或施加（jiā）能以相等的或（huò）更高的靈敏度揭示（shì）出隨（suí）時間和應力變化（huà）的失效（xiào）模式（shì）的等效（xiào）篩選條件（jiàn）。
2、設（shè）備
應提供適當的插（chā）座和其他安裝手段，使得在規定結構中被試器件引出（chū）端有可靠的電連接安裝的方式應設計成器件內（nèi）部的耗熱不會通（tōng）過傳導方（fāng）式消散，隻能（néng）在規定的環境溫度或在該溫度之（zhī）上通過器件引（yǐn）出端和（hé）必要的電連接散熱。設備應能（néng）在被試器件引出端（duān）上提供規定（dìng）的偏置，並且（qiě）若（ruò）有規定時，還應監測輸入激勵或輸出（chū）響應。電源和電流調節電阻器應（yīng）至少能在整個試驗過程中，隻要其（qí）電源電壓（yā）、環境溫度等條（tiáo）件的變化在常規範圍內，均能保持規定的工作條件。試驗設備好應安排（pái）成使器件隻出現自（zì）然對流冷卻。試驗條件導致明顯的功率耗散時，試驗設備應設置成使每（měi）個器件產生近（jìn）似（sì）平均的（de）功率耗散，而不管器件（jiàn）是單獨試驗還是（shì）成組（zǔ）試驗。試驗電路不必補（bǔ）償（cháng）單個器件特（tè）性的正常變化，但（dàn）是應設置得使一組中的某個器（qì）件失效和出現異常時(即開路、短路等)不致對該組中其他器件的試驗效果產生（shēng）不良（liáng）影響。
3、程序（xù）
MEMS器（qì）件應按規定時間和溫度進行規定條件的老煉篩選試驗。若無其他規定,在表1確定的等效時間和溫度下進行。表1中（zhōng）對不同器件等（děng）級規定的溫度——時間組（zǔ）合關係均可作為試驗條（tiáo）件。試驗前確定的試驗條（tiáo）件(時間和溫度)應予以記錄（lù）並貫穿整個試驗過程。老煉前和老（lǎo）煉後測量應按規定（dìng）進行。
3.1試驗條件
3.1.1試驗溫度
老煉試驗環境溫度應至（zhì）少為125℃，承製方可以增加試驗溫度,並按表1減少相應的試驗時間。因（yīn）為（wéi）在正常情況下芯片溫將明顯地（dì）高於（yú）環境溫度，所以應設計（jì）成使（shǐ）試驗和工作（zuò）時的額定芯片溫度不超過規定值。規定的試驗溫度是在高溫烤箱中工作區域內所有器件受到的環境溫度。為了保證這（zhè）一條件的實現，可對高溫烤箱的內部結構、負荷、控製（zhì）或監測儀器的放置位置、空氣或高溫烤箱內其他氣體的流動或液體媒質等各方麵作（zuò）必要的調整。在校準時，應使高溫烤箱處於滿負荷但不加功率的狀態，調（diào）節指示器的傳感器探頭位置，使其位於高溫烤箱內工作區域的（de）溫度處。
3.1.1大功率 MEMS器件的試驗（yàn）溫度
不管器件的功率大小，所有器件都應能在其額定工作溫度下進行老煉或壽命試驗。對於采用環境溫度TA表（biǎo）示（shì）工作溫度的器件，試驗溫度按表1的規（guī）定。對於（yú）采用外殼溫度Tc表示其工作溫度的器件，如果環境溫度會引起芯片溫度超過200℃,老煉（liàn）和壽命試驗時的環（huán）境工（gōng）作溫度可從125℃減少到某-一個溫度（dù）值而無需改變試驗時間。應能（néng）證明在該環境溫（wēn）度下芯片在175℃到200℃之間，Tc等於或大於125℃。應有一組數據表明減小環境溫度的合（hé）理性。
3.1.1.2多（duō）芯片模塊器（qì）件的試驗溫度
應按表1的規定確定老煉時的環（huán）境溫度或殼溫（wēn）。但按殼溫老煉時（shí）至少應采用對該器件（jiàn）確定的工作殼溫(Tc)。器件老煉時應采用詳細規範中規（guī）定的工作溫度和負（fù）載條件。由於在正常（cháng）情況下，殼溫和芯片溫度明（míng）顯高（gāo）於環境溫度，應該改進結構，使溫（wēn）度不要超過詳細規範（fàn）中規定的額定芯片溫度（dù）和（hé）聚合材料固化溫度（dù）。若未規（guī）定結溫，則取為175℃。不應采用加速老煉（liàn）試驗。試驗時高溫烤箱中所有器件（jiàn）的環（huán）境溫度或（huò）殼溫的值（zhí）不得小於規定的試驗溫度。為了保證這（zhè）一條件的實現， 可對高溫烤箱（xiāng）的內部結構、負荷、控製或監測儀器的放置位置，高溫（wēn）烤箱內空氣或（huò）其他氣體的流（liú）動或液體媒質等各方麵作必要的調整（zhěng）。
3.2測（cè）量
當有規定時，或製造廠自願時，應在施加老煉試驗條件前進行老煉前測試。老煉後測試應在器件移出規定老煉試驗條件後（hòu）(即撤除加溫或去除偏置)的96h內完成。測試應包括全部25℃參（cān）數測試和作為中間(老煉後)測試的一部分而規定了變化量極限（xiàn）的全部參數。當采用時，應（yīng）根據這些測試確定參數的變化量極限是否超過（guò）了允許的範（fàn）圍。無論對於常規老煉試驗或加
速（sù）老煉試驗（yàn），如果不（bú）能在96h內完成這些測試，那麽在作老煉後的測試之前器件應按原先的老煉條件（jiàn）和原來采用的（de）溫度至（zhì）少再作老煉。
3.2.1老煉後的冷卻（què）
去除偏置前，所有器（qì）件應冷卻（què）到（dào）與室溫下器件加功率時處於穩定情況（kuàng）下的溫度之間差別不超過10℃。為了把器（qì）件轉移到與（yǔ）作老煉試驗的工作室不在（zài）一處的冷卻（què）位置而中斷偏置不超過lmin，不應看作（zuò）去除了偏置（zhì）(在冷（lěng）卻位置（zhì）處加的偏置應與老煉時的偏置相同)。在重新加熱器件（jiàn）之前應完成全（quán）部25℃的參數（shù）測試。
3.2.2試（shì）驗裝（zhuāng）置監測
應（yīng）在試（shì）驗開（kāi）始和結束時，在試（shì）驗溫度下監測（cè）試驗裝（zhuāng）置（zhì），從而證實全部器件已按規定要（yào）求施加應力。以下是至（zhì）少應進行的監測程序:
a.器件插座
在開始使用插座時和（hé）以後至（zhì）多每隔六個月(每六個月一-次或在六個（gè）月期間（jiān）未使用，則使用前（qián）都應（yīng）檢查每塊試驗板或試驗座，以驗證連接點（diǎn）的連續性，從而保證能把偏置電壓和（hé）信號加到每個插座上。試驗板上用於穩定被試器件工作的電容器和電阻器也應按此方（fāng）式驗證，以確信它們能起到（dào）其應起的作用(即不（bú）應（yīng）出（chū）現開（kāi）路或短路)。除了這種初的和定期性的驗證外，不必在（zài）每（měi）次試驗時逐個檢查器件或器件（jiàn）插座，但在使用每（měi）塊試驗板前應采用隨機抽樣技術，這（zhè）就可以保證與被試器件電連接的正確性和（hé）連續（xù）性。
b.試驗板或（huò）試驗（yàn）座的連接件
將器件裝入試驗板、插入高溫烤箱並（bìng）升溫到（dào）溫（wēn）度至少為125℃(若小（xiǎo）於125℃，則（zé）為規定試驗溫（wēn）度)的高溫烤箱後，應至少在每塊試驗板或（huò）試（shì）驗座的--個位置上驗證要求（qiú）的試驗信號（hào）,從而保證在采用的試驗布局中所使用的（de）每條連線或接插件均已正確施加了規定的應力並具（jù）有連續性。為進行這（zhè）種驗證允許打開高溫（wēn）烤箱不超過10min。
c.在試（shì）驗過（guò）程結束（shù）時，使器件降低溫度和撤除試（shì）驗條件前（qián），應（yīng）重複上述b條關於信號的驗證過程。
若在規定進行的試驗時間內的某段時間（jiān）出現了導（dǎo）致必要的試驗應力未能加到器件上去的失效或接觸開（kāi）路時，應延長試驗時間以保證（zhèng）實（shí）際受應力作用的時間（jiān）滿足規定的少總試驗時間要求。若在老煉的後8h
內，在溫度未變（biàn）的情（qíng）況下，偏置中斷的總時間超過了10rain，就要求從（cóng）後一.次偏（piān）置中斷時（shí）刻（kè）算起，至少再作8h不中斷的老煉。
