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
老煉試驗的目的是為了篩選或剔除那些勉強合格的（de）器件。這些器件或是本身具有（yǒu）固有的缺陷或者其缺陷產生於（yú）製造工藝（yì）的控製不當，這些缺陷會造成與時間和應力有關的失（shī）效（xiào）。如不進行老煉試驗，這些有缺陷的器件在使用條件下會出現初期致命失效或早期壽命失效。因此（cǐ），篩選時用額定工作條件或在額定工作條件之上對MEMS加應力，或施加能以相等的或更高的靈敏度揭示出隨時間和應力變（biàn）化的失效模式的等效（xiào）篩選條件。
2、設備
應提（tí）供（gòng）適當的插座和其他安（ān）裝手段，使得在規定結構中被試器件引出端有可靠的電連接安裝的方式應設（shè）計成器（qì）件（jiàn）內部的耗熱不會通（tōng）過傳導方式消散，隻能在規定的環境溫度或在該溫度（dù）之上通過器件引（yǐn）出端和必（bì）要的電連接散熱。設備應能在被試器（qì）件引出端上提（tí）供規定的（de）偏置，並且若有規定時，還應監測輸入激（jī）勵或輸出響應（yīng）。電源和電流調節電阻器應至少能在整（zhěng）個試驗過程中，隻要其電源電壓、環境溫度等條（tiáo）件的（de）變化在常規範圍內，均能保持規（guī）定的工作條件。試驗設備好應安排成使器件隻出現自然對流冷卻。試驗條件導致明顯的功率耗散時，試驗設備應設置成使每個器（qì）件產生近似平均的功率耗（hào）散，而不管器件是單獨試驗還是成組試驗。試驗電路不（bú）必補償單個器件特性的正常變化，但是應設置得使一組中的（de）某個器件失效和出現異常時(即（jí）開路、短（duǎn）路等)不致對該組中其他（tā）器件的試驗效果產生不良影響（xiǎng）。
3、程序
MEMS器件應按規定（dìng）時間和溫度進行規（guī）定（dìng）條件的老煉篩選試驗。若無其他規（guī）定（dìng）,在表（biǎo）1確定的等效時間（jiān）和溫度下進行。表1中對不（bú）同器件等級規定的溫度——時間組（zǔ）合關係（xì）均可（kě）作為試驗條件。試驗前確定的試驗條件(時間和溫度)應予（yǔ）以記錄並貫穿整（zhěng）個試驗過程。老煉（liàn）前和老煉後測量應按規定進行。
3.1試驗條件
3.1.1試驗溫度
老煉試（shì）驗環（huán）境（jìng）溫度應至少為125℃，承製方可以增加試驗溫度,並按（àn）表1減少相應的試驗時間。因為在正常情況下芯片溫將明（míng）顯地高於環境溫度，所以應設計成使試驗和工（gōng）作時的額（é）定芯片溫（wēn）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（dào）的環境溫度（dù）。為了保證（zhèng）這一條件的實現（xiàn），可對高溫烤箱的內部結構、負荷、控製（zhì）或監測（cè）儀器的放（fàng）置位（wèi）置、空（kōng）氣或高溫烤箱內其他氣（qì）體的流動或液體媒質等各方麵作必（bì）要的調整。在校準時，應使高（gāo）溫烤箱處於滿負荷但不（bú）加功率的狀態，調節指示器的傳感器探頭位（wèi）置，使其位於高溫（wēn）烤箱內工作區域的溫度處。
3.1.1大功率（lǜ） MEMS器件的（de）試驗溫度
不管器件的功率大小，所有（yǒu）器件（jiàn）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（yòng）環境溫度TA表示（shì）工作溫度的器件，試驗溫度按表1的規定（dìng）。對於采用外殼溫度Tc表（biǎo）示其工作溫度（dù）的器（qì）件，如果環境溫度會引起芯片溫度超過200℃,老煉和壽命試驗時的環（huán）境工作溫度可從125℃減少到某-一（yī）個溫度值而無需改變試驗（yàn）時間。應能證明在（zài）該環境溫度下（xià）芯片在175℃到200℃之間，Tc等於或大於（yú）125℃。應有一組數據表明減小環境溫度的（de）合理性。
3.1.1.2多芯片模塊器件的試驗溫度
應按（àn）表1的規定確定老煉時的環（huán）境溫（wēn）度或殼溫。但按殼溫老煉（liàn）時至少應采用對該器件確（què）定的工作殼溫(Tc)。器件老煉時應采用詳（xiáng）細規範（fàn）中規定的工作溫度和負（fù）載條件。由於在正常情況下，殼溫和芯片溫度明顯高於環境溫度，應該改（gǎi）進結構，使溫度不要超過詳細規範中規定的（de）額定芯片溫度和聚合材料固化溫度。若未規定結溫（wēn），則取為175℃。不應采用加速老煉試驗。試驗時高溫烤箱中所（suǒ）有器件的環（huán）境溫度或殼溫的值不得小（xiǎo）於規定的試（shì）驗溫度。為了保證這一條（tiáo）件的實現， 可（kě）對（duì）高溫烤箱的內部結構、負荷、控製或監測儀器的（de）放置位置，高溫烤箱內空氣或其他氣體的（de）流動或液體媒質等各方麵作必要的調整。
3.2測量
當有規定時，或製造（zào）廠自願時，應在施加老煉試驗條件前進（jìn）行老煉前測試（shì）。老煉後測試應在器件（jiàn）移出規定老煉試驗條件後(即撤除加溫（wēn）或去除偏置)的96h內完成。測試應包括全（quán）部25℃參數測（cè）試和作為中間(老（lǎo）煉（liàn）後)測試的一部（bù）分而（ér）規定（dìng）了變（biàn）化量（liàng）極限的全部參數。當采用（yòng）時，應根據這些測試確（què）定參數的變化量極限是否超過了允許的範圍。無論對於常（cháng）規老煉試驗或加
速老煉試驗，如果（guǒ）不能在96h內完成（chéng）這些測試，那（nà）麽在作老煉（liàn）後的測（cè）試之前器件（jiàn）應按（àn）原先的老（lǎo）煉條件和原來采用的溫（wēn）度至少再（zài）作老煉。
3.2.1老煉後的冷卻
去（qù）除偏（piān）置前，所有器件應冷卻到與室溫（wēn）下器件加功率時（shí）處於穩定情況下（xià）的溫度之間差別不超過（guò）10℃。為了把器件轉移到與作老（lǎo）煉試（shì）驗的工作室（shì）不在一處的冷卻位置而中斷（duàn）偏置不超過（guò）lmin，不應看（kàn）作去除了偏置(在冷卻位置處（chù）加的（de）偏置應與老煉時的偏置相同)。在重新加熱器件之前應完成全部25℃的參數測試。
3.2.2試驗（yàn）裝置監測
應在試驗開始（shǐ）和結束時，在試驗溫度下監測試驗裝置，從（cóng）而證實全部器件已按規定要求施加（jiā）應力。以下是至（zhì）少應進行的監測程序:
a.器件（jiàn）插（chā）座
在開始（shǐ）使用插座時和以後至多每隔六個月（yuè）(每六個月一-次或在六個月期間未使（shǐ）用，則（zé）使用（yòng）前都（dōu）應檢查每塊試驗板或試驗座，以（yǐ）驗證（zhèng）連接點的連續性，從而保（bǎo）證能把（bǎ）偏置電壓（yā）和信（xìn）號加（jiā）到每個插座上（shàng）。試驗板上用於穩定被（bèi）試器件工作的電容器和電阻器也（yě）應按此方式驗證，以確信它們能起到其應起的作用(即不應（yīng）出現開路或短路)。除了這種初的和定期（qī）性的驗證外，不必在（zài）每次試驗時逐個檢查器件（jiàn）或器件插座，但在使用每塊試（shì）驗板前應采用隨機抽樣技術，這就可以保證與被試器（qì）件電連接的正確性和連續性。
b.試驗板或試驗座的（de）連接件
將器件裝入試驗板、插入高溫烤（kǎo）箱並升（shēng）溫到溫度至少為125℃(若小（xiǎo）於（yú）125℃，則為（wéi）規（guī）定試驗溫度)的高溫烤箱後，應至少在每塊試驗板或試驗座的--個位置上（shàng）驗證要求的試驗信（xìn）號,從而保證在采用的試驗布局中所使用的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（jìn）行這種驗證允許（xǔ）打開高溫烤箱（xiāng）不超過10min。
c.在試驗過程結束時，使（shǐ）器（qì）件降（jiàng）低溫度（dù）和撤除試（shì）驗（yàn）條件前，應重複上述b條關於信號的驗（yàn）證過程。
若在規定進（jìn）行的試驗時間內的某段時（shí）間出現了導致必要的試（shì）驗應（yīng）力未（wèi）能加到器件上去的失效或接觸開路（lù）時，應延長試驗時間以（yǐ）保證（zhèng）實（shí）際受應力作用的（de）時間滿足規定的少總試驗（yàn）時間（jiān）要求。若在老煉的後8h
內，在溫度未變的情況下，偏（piān）置中斷的總時間超過了（le）10rain，就（jiù）要求從（cóng）後（hòu）一.次偏置中斷（duàn）時刻算起，至少再作8h不中（zhōng）斷的老（lǎo）煉。
