SJ Z 9016-1987 半导体器件 机械和气候试验方法.pdf
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1、中华人民共和子工业推荐他鄙1 范围租用视Semiconductor device s mechanlcal and climatic test methods 一年里一一i一总法SJjZ 9016 87 IEC 749 ( 1984 ) 本标准列出了适用于半字体器件分立器伴在1祟成电lS&)的试:1主方法。使用时可从中进行选摔。对于非空应j15件,可以要求补充的试验方法。2 泞:.非空腔器件是才旨在在件设计中的封装材料与所有管芯;器;需麦丽紧密攫触且没在任何空的本标准己尽可能考虑了SJ/29001 87 (IEC 68号标准)一基本环境试确定统一的优选试贤,可:715及世力等级自甘优选佳,!互
2、支i平(ft半寻体辞件的环境性能。如本棒准与有关规范丰f:汪汪虫叶,应以有关规活为准。S术语、崽义和文字持引用下列标准zSJ/Z 9001 87 (IEC 68号标准一一基本环境试验规程,IEC 747号:和佳半导体嚣件分立器件和集成电路), IEC 748号标准一字字体潜件集成电路。4 提准大气条件引用ISJ/Z 9001.1 37 ( IEC 68 1号掠准事55度,1912),第1部分s总则和导则。除非另有规足,所有两企F:l恢复应在IEC6.8 1寻际准5.3条规边的原准大气条件下进行。其条件是z1535C, 相对湿度I45 Yt 75% (适用时), 一一中华人民共和国电子工业部19
3、87-0914挠准1 SJ/Z 9018 87 气压I8S ,10SkPa ( 860NI060mbar ). 所有的电测量以及测量之前的恢复应在下列大气条件下进行,温度,25土50、相对湿度I45%-.75 (适用时),气压.86,=:10SkPa ( 860,1060m.bar ). 基准试验应在下列标准大气条件下进行s温度I25士10, 度气压.86106kPa ( 860nl060mbar ) 0 ,应使梓晶贮存为止.过程申的环境温虞应在试告申加以说明.申,梓晶、的某s 租尺5.1 日检应包括za ) 标志的致险和耐久性试验方法z正在考虑中)J b ) 包插引出端在内的封装缺陷sc )
4、 包插引出端在内i39主fi是工笃质室。5.2 应验证有关规范中给出的尺寸。 5.8 若无荒宫规定,应!f233伴功大小将其放大310借来进行外观检查 电溺6.1 对于环境试验而言,应从IEC747式748号栋准者关接收和可靠性的章节中选运量士生聋的特性,各种器件类别JJ视定了需检查的特性。8.2 I测量;条件s见IEC747成748弓惊准有关接收和可靠性章节中的耐久性试条件表.6.3初如果只要求规范上限判掘和或施范下限判据时,制造广可自行决定是否进行初始测量。当以各个器件的各个值为判据时,则22边fT初始叫J凡。6.4 环撞试验过程中的监测适用时才规定。6.6 当有关规范要求出某项试验作为一
5、组试验分组的一部分时,只要求在该组试络了时进行测量。对于某些试验,例如可焊惶或引线疲劳,则可采用电参数不合格件。2 J/Z .016 87 E 试验方法根据器件类装形式来选择适合的试验方法,有关规范远规寇哪些试验是合过的。1 引出引用.SJ/Z 9001.33 87 ( IEC 68 2 21号标准第4版,1983) U.引出端和整体安装件强度。1.1 拉力本试验应按试验U.1的规定,其特殊要求如下,在2.6条中改;7g.试验后,在放大3,.10倍下进行检查。如果出现断裂密封弯月面处除外人松动或引线或引出端对移动时,器件应拒收。1.2 弯曲本试验应按试验叭的喝道,其糟殊要求如下,在双列直插式封
6、装E!X:-R以好装结构使得采用方法1进行试验是因况下,对于这种营体封装结构只推荐4.2条,方法2。1.8 扭力本试验应按试验Uc的规定,其特殊要求如下,方法应采用方法A(严酷度2)或方法B。失效判当去掉应力之后将其放大10,-20倍进行检查时,出现任何断裂外、松动或在引出端与器件营体之间出现相对移动,都应1.4 转矩1.4.1 螺栓的转矩试验本试验应按试验Ud的规定,其特殊要求如下z如果器件出现下列情况币的任何一种,该器件就应视为失效=一栓破裂或伸最超过螺矩的1!2J-有螺纹磨损或管道变形崎迹象,一一试验盾器件通不过电测量(如果适用。1.4.2 引出线的转矩试验新的试验(Ud2 ) 1.4.
7、2.1 目的2部分s试验件管体之间榈的或行不通的月面处除。确定器件经装自己后,在检查或维修过程中,引出端可承受的外加扭力的能力.1.4.2.2 试验方法器件FEj二田地面是洋在被试引出辅k缕贤地市加特培育吃围为,直至担博角远司由3 SJ/Z 9016 81 30土10。或达到规定的转矩,以首先出现的状态为,即然后将1.4X 10-2土1.4X10-3N.m简堵墙加到踵营体3.0土O.5IUm的引出哺,或加在离引出端未端1mm以内如引出端不足3mm时的地方,健引尚端恢复到嚷来位且。B口转矩应在每个方向当器件具有靠体形成的引出端时,可在E巨引出喘根部3.0士0.5mm处施加转矩。1.4.2.3 试
8、验后,将其放大3iO倍进行检查。如果引出端出现断裂、松动或者在引出端与体之间出现相对移动的任何迹象,器件就应被拒收。1.4.2.4 有关规范中应给出的内容试引出端的选择泣数2 引用l-5J/Z 9001.31 87 ( IC 68 2一20第4版,1979),试验T,锡焊2.1可本试验血按试验飞的规定,其特殊要求如下,当边择方法1时z引出端经受焊槽法。引出端浸人槽内到离器件底平面1.5mm以内或浸人到有关规范中规定的;R;I:J阻间。注2当浸入的怯度距当选择方法2时a面达不到1.5mm时,引出端经受A号焰铁头的烙铁焊接法。烙铁的规定,焰铁焊接的时间应为3.5士0.550,当选择方法3时s可采用
9、其它失效判j据并应加以 体的应范引出端经受焊球法。各引出端均在离器2.55时间内沾I7厅啊。体5土1mm的点上进行试验。引线应在良好润湿的判据在放大10倍进行观察时,润温表面应覆盖一层平滑而光亮的焊料涂层,其分散的缺陷,如针孔或未润温面积的擦边应不大于5%。这些缺陷不应集中在一处。2.2 耐焊接热本试验应按试验Tb的规定,其特殊要求如下s方法应采用浸人时间为10士15的方法lA戎应采用方法lB。3 iE 引用:5J/Z 9001.18 87( IEC 68一2一6号标准第5版,1982 ) ,试验Fc和导则,振动(正弦及第1号修改(1983 )。4 SJ;Z 9016一的本试验应按J:验Fc的
10、规定,其特殊要求如下,一-试验泣起中播件的sl线和皆体应牢固国寇,一扫描恃续时间,一加j每i主a196mjS! ( 20gn ) J 一-烦卒!d:100J2000Hz, 每个轴向的锚环次数I15。4 冲击引)哥:SJ!Z 9001.23 87 (IEC 2 27号标准,第1号修改(1982 ) 闹;在2号修改(1983 ) 0 本试验应战试验E.的规定,其特殊要求如下应丛下表中边择适当的条件,选择时要;专虑到器件的二一峰j定14700m/s2 (15 l) ogD.) 4900mjsl (500gn ) 980m/sl ( 100gn ) 搏续时闯O.5ms 1.0ms 6.0ms 一一,1
11、972),试垃E.,冲击,及内部结掏。i虎形半正弦波半正弦旋半E弦波器件应在三个互相!ITiJ:轴的两个方向上都承受三次连续冲击,即冲击总次数为18次见IEC68 2一27号标准5.2条),茸茸铀的选撵应使失效能充./.1事峙。在试验的过程中器件的管体和引线牢固地固定。5 lJo 引用:SJ/2 9001.27- 87 ( IEC 68 2一7号标准,第2版,1983),试验G.和鄂则z稳态加速度。本试验应按试验GaB1坝定,其特殊要求如下s安装按照SJ/20001.41 87 ( IEC 68 2 47号标准)元件、设备和其它产品在C冲击( E.人碰撞(Eb )、振动(Fc在IFd)和稳态加
12、速度(Ga)等试验中的安装导则中的第4条,应夹紧被试器件的管壳平日引线。序除非另有规定,应在三个主轴的两个方向上都施加加速度,刊i司、至少为lmino优边的严酷度质量小于1饨的器件为lCJ6000rnjS1( 20000gn ) J 质量为lOlO饨的器件为19600m/SZ( 2000gn ) J 质E大_f100g的器件为49GOm;S2 ( 500gn九5 6 有关规范中应给出的内1 ) 严酷度,m) 加速度轴和方向。6.1 概述6.1.1 目的$J/2 916 87 用来测定键合强度E.确远是否符合规定的键合强度的要求。6.1.2 试验的一般说明介绍六种方法,每种方法都有各自的用途s方
13、itA在j方法B,用于直接对内引主运施加垃力,以试验器件内部的键合强度量一千方证C,用于器件外部的键合,它是在引线或引出端与底盘或基片之间施加剥离的应力,方法D,用于内部键合,它是在芯片和基片之间或对类似的面键合结掏施JJU剪切应力,一方法E和方法F,用于外部键合,它是在芯片和基片之!可施加撞脱应力或拉脱应力。6.1.3 试拴装置说明适用于所有方法该试验装置应由适用的装置组成,即能接试验方法的要求,把规定的应力加到键合点、内引线、金属丝戎引li端上,在失效时,应能指示所加的应力(N )。试验装置应经过检定,精度为z测量100mN以内的应力应具有土2.5mN的精度,而测量10Q,-,500 mN
14、之闯的应力则应具在土5mN的精度,测量母过500mN的应力其精度应为指示值的土2.5%。6.2 方法A和方法B(参见该条的附录6.2.1 范围本试验适用于管壳内部的金属丝与芯片、金属丝与基片或金属丝与引出端的键合。此类半导体器件的金属丝连接是采用焊接、热压焊、超声焊和其它键合技术6.2.2 试验方法的般说明6.2.2.1 方注A:金属丝拉力分别施加于各键合点上把连接芯片和基片的金属丝剪断,以使得到供拉力试验用的两个端头。在金属丝较域的情况F,要在靠近金属丝一端处剪开,以便在另一端进行拉力试验。金属丝应用适合的夫具紧固,并按如下方式将单一的拉力作用加到金属丝或夹具当金属丝被夹具夹紧时)上。在棋形
15、键台的情况下,施加拉力的作用方向与芯片或基片)表面法结方向的夹角不大于5。,或岳叶部:犀平缝埠的情况F,拉力的作用方向与芯片或基片表面的水平方向的夹角不大r50。6.2.2.2 方法B:金!骂丝J立力(同时加在两个键合点上将个弯钩伸入运搜芯片(或基片与引出端的金属企生下面,当夹紧器件时将拉6 SJ/Z 9018一411力加在弯钩上。拉力基本上加在金属丝的中央,其拉力的方向应与芯片或基片表面的法统或与两键合点!可远线的垂直线的来角不大于50。6.2.2.3 试验的出ht!.逐步增加到金属缝挂断或键合点开裂(6.2.2.4条的时属成且1、拉11为止(6.2.2.4条的b)项).6.2.2.4 失效
16、判J,*a) 为决启能否接收,应记录裂时的战力数值并与表I中给出的数值进行比较见庄).b) 按另一神方法,扭扭力增加到规定的i可键合点也未开缉,则可以认为此键合通过了值见注)0如果。函,在背关崎场合例如方法B)应采用附录中给出的有 6.2.2.5 失效的分类当规定时,金属线或键合点断裂应按如下分类sa) 金属线在颈缩点断开由于键合工序51小)J b) 金属线在颈(i旨点以外断开,c) 在芯片键台地在金属统与金属化之间的界面上们在基片、告:革攫线憧或且;.l;J.外的具宫任何点的键合她之间的界面i二失效se) 金属化层从芯片翘起,f) 金属化层从基片或啻壳接线柱g) 芯片断裂zh) 基片断裂.丝
17、既未拉崎与金属他注,方法B不推荐用来测单的比较队祖可在生产过程中用作键合质6.8 方法C6.8.1 范围本试验通常用于器件封装的外部键合。6.3.2 方法C:键合的剥离应按这样的方式吏紧党固定引纯(戎引出精末日器件的管壳,在引线(戎引出增和管座或基片之间施M规定角度的剥离应力、3除非另有规定,所用的角度为aoo。6.3.3 拉力应逐步增加到引线(或引出端或键合点断裂(6.3.4.1条或达到最小的拉力(6.3.4.2条。6.8.4 失效判据e.4.1 为了确官能否接收,应记录键合断裂时的拉力值并与表I给出的值进行比较。施加拉力时,只有键合本身首先出哩失效,试验结果才是有效的。键合本身的断裂算作失
18、效便是最好的例子。6.3.4, 2 骂-7中厅变与21夺世力唱加到规定0景Jf:髦。均可是引全是(51出端)或键合点均未断裂,便可认为读键合巳通过该试验。7 SJjZ S16一盯一一一一6.3.5失效的分ZE当规定时,引线或引出站或键合点断裂应按如下分类za) 引线或51出端在变形区断裂焊接影响区)J b) 引线EE引出端在非键合工序影响区出1裂,c ) 挝合界百处的失效在捍料中,或在引线(或引出端和j与之也合的底座(或基片导电层之间的焊接界面处J;d) 导电层从底座(或基片上翘起pe ) 底座或基片内的散裂。6.4 方法D8.4.1 范围本试验远?且归来检BEE挝合纪粒的半导体;芯片和基片之
19、间的内部键合。本试验也可归来123225片和安装芯片的中问我体即第二J主片之间的键合。6.4.E YY己I):t主合31.切力适用于到25片月3主主:民工只ZR民头与问:21it丘主主片处fit芯片(或载体接触,沿垂直子芯片或主1:休的一边f可Z行于主基片的;可l句土施加应力革,在于民呀应力导致键台失效。j人.4,3j为1E沪f运2芦1t;丘拮挡;I力扣巳臼歪王引j挝合ti肘:安E昭事裂1(6J4.J4.J1条或)直增h加日到(6.4.4.2条中灼层段4力。6.4.4失效判扫6.4.4.1 为了确定能杏;二收,应记录键合破裂时的应力惶。它不应小71fOKLN芳:;以铠合点个数。施加力时,只有各
20、键合点本身首先lli现失效,试验约二才是有放的。在:合本身的37去究作失去支便是最焊的例子。&.4.2 另一丰!1立i二是在力增加到502NZE以f适合点个觉。如果;远合点和:I(南芯片均未$7裂,EDJ认为该出:去己迈过试试验。6.4.5 失效的分类当规定时,失效应按下列分类za i适合材;二;究;注奇主应均失汶(适用时)J ) 芯片主运载i:)二之基片碎裂即紧靠压;适合JiFj7均-;3分芯片或基于;二;生在动)J c ) 金属化层翘起C即金属化层或提合基座与芯片f或裁体或基片分离JQ6.5 方法E和方法F6.51 范回本试验远兀于梁式引纹器件。工J扫、E汇7;:R;7工存在生:束半与;E
21、E红合EJ专门预制的基片上的样品,泣不jZ用于生广一jlEL1555丑的阳扭扯样。因而该方二51点Fj王市月二三位验梁式引fjj22汗的样品,这类器件已被键合在陶瓷基片或其它合边的基片上。8 SJ/Z 9018一盯一一冉一-6.5.2方法E.应采用一个带孔的金属化基片,其孔开在基片的中心,孔要足够大以的塞孔,但又不能大得妨碍键合面积。推脱工具应足够大,以尽可能减少器件在试验过程中的破裂,但又不可使其大得接触到固定在键合区中的梁式引线。基片应牢固地加以固定,且推脱工具通过孔而插入。推脱工具与器件接触时应没有明显的冲力(J于O.25mm/min),然后以恒定的速度向键合着的器件的下底面施加力,到6
22、.5.5条中规定的值或直到发生失效为止。8.5.3 方法F,拉脱试验经检定的拉脱设备应包括一个拉脱工具例如,一个镇铅合金线电热环),它与梁式引线芯片上面的硬质凝固粘附:材料(例如,热敏聚醋酸乙烯醋树脂胶相联。操作时应小心,要保证粘附材料不要沿着梁式引线流动或漫延到芯片底部。基片与拉脱工具应牢固地固定,拉脱工具应与粘附材料形成牢固的机械逗接。加到器件上的拉力与法线的夹角不应大于50,其数信至少应增加到下面6.5.5条的规定值或直至拉到芯片上表面在基片上方2.5mm左右。6.5.4 方法E和方法F的失效判据a) 半导体芯片破裂,b ) 梁式引线从半导体芯片上翘起,c) 梁式引线在键合处断裂,们在半
23、导体芯片边缘处梁式引线断裂,e) 处在半导体芯片边缘和键合点之间的梁式引线昕棋f ) 键合点从基片上翘起,g) 金属化层翘起金属化层与芯片或键合区分开。6.5.5 施加的力两种方法对于(键合前非变形的标称梁宽,每毫米直线的加500mN的力。键合强度由断裂应力除以键合前总的标称梁宽来确定。6.6 在有关规范中应给出的内容当有关规范要求进行这项试验时,应根据其试用情况给出下列详细说明a试验方法,一一试验过程z断裂应力或所加应力的预定值,( 最小键合强度,每只器件上受试键合点的数目和选择以及器件的数直一对于试验方法C,则应规定键合点剥离角度(如果不是90。角时和榈!茸的小键合强度。9 、一_-力。S
24、J/Z 801. n I 金属经成分最小垃力Pw(mN)*试验方注和直徨密封前(mm) 垂直于心片平行于芯片垂直子丛片一民一一一一一Alo.018 15 25 10 A或BAUO.018 20 30 15 A 10.025 25 35 15 A或BAuO.025 30 40 25 :A I0.033 30 40 20 A或BAUO.033 40 50 30 Alo. 0 38 35 45 25 AJ或BAUO.038 50 60 35 Alo .075 120 130 80 A或BAUO.075 150 160 120 见图1.注s对于带状引线,其试验条件与截面积相等的圆引线的直径的条件相同.
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