MEMS封装可靠性测试规范
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mems半导体标准MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems,微电子机械系统)是一种将微型机械元件、传感器、执行器和电子元件集成在一起的技术。
在MEMS半导体制造中,通常会遵循一系列的标准和规范,以确保产品的质量、可靠性和互操作性。
以下是一些与MEMS半导体相关的标准组织和标准:1.SEMI标准:SEMI(Semiconductor Equipment and MaterialsInternational)是一个半导体制造产业的国际性协会,制定了一系列与半导体制造设备和材料相关的标准。
其中一些标准可能与MEMS制造有关,如SEMI MS(材料和设备标准)、SEMI P37(MEMS标准测试方法)等。
2.IEEE标准:IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)是一个国际性的专业技术组织,也发布了一些与MEMS相关的标准。
例如,IEEE 1451系列标准包括了传感器和执行器网络标准,这与MEMS设备的互操作性有关。
3.ISO标准:国际标准化组织(ISO)也发布了一些与MEMS相关的标准,尤其是在传感器和微机电系统的领域。
ISO 13719系列标准涵盖了MEMS设备和技术的一些方面。
4.JESD标准:JESD(Joint Electron Device Engineering Council)是半导体行业的组织之一,它发布了一些与半导体制造和测试相关的标准,其中可能包括一些MEMS相关的内容。
这些标准通常涵盖了MEMS器件的设计、制造、测试、封装和可靠性等方面。
由于MEMS技术的多样性,涉及的标准也可能涵盖不同类型的MEMS设备,如传感器、执行器、生物传感器等。
根据具体的应用和需求,制造商和设计者可以参考相应的标准以确保产品的质量和符合行业规范。
MEMS力学特性测试及可靠性分析中若干关键问题的研究的开题报告一、研究背景及意义微电子机械系统(MEMS)作为一种新型微纳技术,具有小型化、多功能、高性能、低成本等优点,在生物医学、航空航天、汽车、电子通信等领域得到广泛应用。
由于MEMS器件工作环境复杂,力学性能和可靠性是影响其应用的重要因素。
因此,MEMS力学特性测试和可靠性分析的研究具有重要的实际意义。
二、研究现状分析目前国内外MEMS力学特性测试和可靠性分析的研究已经有了一定的进展。
在MEMS力学特性测试方面,研究重点主要集中在测量MEMS 器件的弹性模量、刚度、阻尼等力学参数。
主要的测试方法包括悬臂梁法、压电陀螺仪、扭转试验等。
在可靠性分析方面,主要研究内容包括器件寿命测试、失效分析、可靠性设计等。
现有研究的主要问题在于测试方法的复杂性和测试结果的稳定性方面尚有待加强。
三、研究问题在MEMS力学特性测试及可靠性分析中,存在以下若干关键问题需要研究:1. 测量方法的选择和改进,以提高测试结果的稳定性和准确性;2. 在测试中如何避免环境干扰和杂散信号的影响,保证测量精度;3. 如何处理测试数据,提取试验参数,建立试验模型;4. 如何评估MEMS器件的可靠性,找出并优化其失效机理,以提高器件的可靠性;5. 如何进行器件设计和工艺优化,提高器件性能和可靠性。
四、研究内容本研究的主要内容包括:1. 综述现有MEMS力学特性测试及可靠性分析的研究进展,分析存在的问题和未来发展趋势;2. 设计并实验验证适用于MEMS器件的力学特性测试方法,提高测试结果的准确性和可重复性;3. 探究测试中存在的环境干扰和杂散信号问题,提出滤波和校正方法;4. 进行数据处理,建立MEMS器件动力学模型,分析器件的动力学性能;5. 评估MEMS器件的可靠性,建立失效模型,优化失效机理,提高器件可靠性;6. 分析器件设计和工艺优化,提出改进方案,提高器件性能和可靠性。
五、研究方法和技术路线本研究的方法和技术路线包括:1. 文献研究和理论推导,了解MEMS器件的力学特性测试和可靠性分析的研究现状和理论基础;2. 设计适用于MEMS器件的力学特性测试实验,并对实验结果进行分析;3. 分析器件测试中存在的环境干扰和杂散信号,并提出滤波和校正方法;4. 进行数据处理,建立MEMS器件动力学模型,分析器件的动力学性能;5. 分析器件失效机理,建立失效模型,采取相应防护措施,提高器件可靠性;6. 分析器件的设计和工艺,提出改进方案,提高器件性能和可靠性。
可靠性测试技术总体规范V2.0拟制:审核:批准:日期:2020-06-22历史版本记录适用范围:本规范规定了芯片可靠性测试的总体规范要求,包括电路可靠性、封装可靠性。
适用于量产芯片验证测试阶段的通用测试需求,能够覆盖芯片绝大多数的可靠性验证需求。
具体的执行标准可能不是本规范文档,但来源于该规范。
本规范描述的测试组合可能不涵盖特定芯片的所有使用环境,但可以满足绝大多数芯片的通用验证需求。
简介:本标准规定芯片研发或新工艺升级时,芯片规模量产前对可靠性相关测试需求的通用验收基准。
这些测试或测试组合能够激发半导体器件电路、封装相关的薄弱环节或问题,通过失效率判断是否满足量产出口标准。
相比正常使用场景,该系列测试或测试组合通常以特定的温度、湿度、电压加速的方式来激发问题。
引用文件:下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。
凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本规范,然而,鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本规范。
1.可靠性概念范畴“可靠性”是一个含义广泛的概念,以塑封芯片为例,狭义的“可靠性”一般芯片级可靠性,包括电路相关的可靠性(ESD、Latch-up、HTOL)和封装相关的可靠性(PC、TCT、HTSL、HAST等)。
但是芯片在应用场景中往往不是“独立作战”,而是以产品方案(PCB板上的一个元器件)作为最终应用。
因此广义的“可靠性”还包括产品级的可靠性,例如上电温循试验就是用来评估芯片各内部模块及其软件在极端温度条件下运行的稳定性,产品级的可靠性根据特定产品的应用场景来确定测试项和测试组合,并没有一个通用的规范。
本规范重点讲述芯片级可靠性要求。
2.通用芯片级可靠性测试要求2.1 电路可靠性测试High Temperature Operating Life JESD22-A108,JESD85HTOLT≥ 125℃Vcc ≥ Vccmax3 Lots/77 units1000 hrs/ 0 FailEarly Life FailureRate JESD22-A108,JESD74ELFRT≥ 125℃Vcc ≥ VccmaxSee ELFR Table48 ≤ t ≤ 168 hrs RLow Temperature Operating Life JESD22-A108LTOLT≤ 50℃Vcc ≥ Vccmax1 Lot/32 units1000 hrs/0 Fail CHigh TemperatureStorage LifeJESD22-A103HTSL T≥ 150 °C 3 Lots/45 units1000 hrs/0 Fail Electrical ParameterAssessmentJESD86ED Datasheet 3 Lots/10 units T per datasheet RLatch-Up JESD78LU Class I orClass II1 Lot/3 units0 FailHuman Body ModelESDJS-001ESD-HBM T = 25 °C 3 units ClassificationCharged Device Model ESD JS-002ESD-CDM T = 25 °C3Stress Ref.Abbv.ConditionsRequirements Required (R)/Considered (C) #Lots/SS per Lot Duration/AcceptRRRRR3units ClassificationAccelerated Soft Error Testing JESD89-2,JESD89-3ASER T = 25 °C 3 units Classification C“OR” System Soft Error Testing JESD89-1SSER T = 25 °CMinimum of 1E+06Device Hrs or 10 fails.Classification CJJJAAAAAA12注1:ELFR可包含在HTOL测试中,HTOL测试会在168h回测,作为评估早期失效率的重要判据。
关于微机电系统(MEMS)的可靠性研究概述:本文档旨在讨论微机电系统(MEMS)的可靠性研究。
我们将重点关注MEMS的可靠性问题、影响因素以及提高可靠性的方法。
可靠性问题:MEMS作为一种高度集成的微型电子系统,其可靠性是一个关键的考量因素。
常见的MEMS可靠性问题包括:1. 脆弱性:MEMS器件常常由微小的材料构成,容易受到外部力量的破坏,导致故障。
2. 温度变化:温度的变化可能引起不同材料之间的热膨胀不匹配,导致器件结构变形,进而产生可靠性问题。
3. 振动与冲击:振动和冲击会导致MEMS器件内部的机械结构变形,进而引起性能损失或故障。
影响因素:MEMS的可靠性受到多种因素的影响,包括:1. 设计:良好的设计可以减少材料的应力和变形,提高器件的可靠性。
2. 制造工艺:精确的制造工艺可以降低制造缺陷,提高器件的可靠性。
3. 环境条件:温度、湿度等环境条件的变化会直接影响MEMS 器件的可靠性。
4. 应力:来自机械应力、热应力等的影响也会对MEMS器件的可靠性造成影响。
提高可靠性的方法:为提高MEMS器件的可靠性,可以采取以下方法:1. 优化设计:通过优化结构和材料选择,减少器件受力,提高其可靠性。
2. 加强制造工艺控制:加强制造过程的控制,降低制造缺陷,提高器件的可靠性。
3. 环境保护:设计适当的封装结构,以保护器件免受外界环境的影响。
4. 器件测试:建立严格的测试流程,对器件进行可靠性测试,筛选出不合格的产品。
结论:MEMS的可靠性是一个复杂而重要的课题,影响着其在各个领域的应用。
通过优化设计、加强制造工艺控制以及合适的环境保护和测试,可以提高MEMS器件的可靠性,满足不同应用领域对其的要求。
以上是关于微机电系统(MEMS)的可靠性研究的内容,希望可以对您有所帮助。
mems器件⽓密封装⼯艺规范(材料参数)MEMS器件⽓密封装⼯艺规范(元件级)华中科技⼤学微系统中⼼1. 引⾔微机电系统(Micro ElectroMechanical System-MEMS),⼜称微系统,以下简称MEMS。
MEMS是融合了硅微加⼯、LIGA 和精密机械加⼯等多种加⼯技术,并应⽤现代信息技术构成的微型系统。
它是在微电⼦技术基础上发展起来的,但⼜区别于微电⼦技术,主要包括感知外界信息(⼒、热、光、磁、⽣物、化学等)的传感器和控制对象的执⾏器,以及进⾏信息处理和控制的电路。
MEMS具有以下⼏个⾮约束的特征:(1)尺⼨在毫⽶到微⽶范围,区别于⼀般宏(Macro),即传统的尺⼨⼤于1cm尺度的“机械”,但并⾮进⼊物理上的微观层次;(2)基于(但不限于)硅微加⼯(Silicon Microfabrication)技术制造;(3)与微电⼦芯⽚类同,在⽆尘室⼤批量、低成本⽣产,使性能价格⽐⽐传统“机械”制造技术⼤幅度提⾼;(4)MEMS中的“机械”不限于狭义的⼒学中的机械,它代表⼀切具有能量转换、传输等功效的效应,包括⼒、热、光、磁,乃⾄化学、⽣物效应;(5)MEMS的⽬标是“微机械”与IC结合的微系统,并向智能化⽅向发展。
MEMS将许多不同种类的技术集成在⼀起,⽬前已在电⼦、信息、⽣物、汽车、国防等各个领域得到⼴泛应⽤,它被称为是继微电⼦技术⾰命之后的第⼆次微技术制造⾰命。
MEMS器件种类很多,有光学MEMS、⽣物MEMS、RFMEMS 等,不同的MEMS其结构和功能相差很⼤,其应⽤环境也⼤不相同,因此使得MEMS技术⾯临着许多挑战。
专家们认为⽬前MEMS技术在⼯业上⾯临的最⼤挑战是制造和封装问题。
封装占整个MEMS器件成本的50~80%。
鉴于MEMS 器件的种类很多,因此,本规范是对MEMS器件封装设计与⼯艺过程的⼀些成熟⽅法进⾏标准化。
2. MEMS器件封装的特点MEMS封装技术是在IC封装技术的基础上提出的,MEMS封装技术源⽤了许多IC封装⼯艺,因此MEMS封装⼯艺中有许多与IC 封装兼容的⼯艺。
mems扬声器行业技术标准
MEMS扬声器(MEMS Speakers)是一种基于微机电系统(MEMS)技术的微型扬声器。
MEMS扬声器具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、易于集成等优点,因此在消费电子产品、汽车电子、医疗设备等领域得到了广泛的应用。
在MEMS扬声器行业中,存在以下技术标准:
1. 性能指标:包括最大振幅、最大声音输出、频率响应、失真度等指标。
这些指标可以衡量扬声器的性能优劣。
2. 封装标准:MEMS扬声器需要使用特定的封装标准进行封装,以确保其可靠性和稳定性。
常见的封装标准包括COB (Chip On Board)、Flip Chip、晶圆级封装等。
3. 测试标准:为了保证MEMS扬声器的质量和性能,需要进行一系列的测试,包括电气测试、机械测试、环境测试等。
这些测试需要遵循相应的测试标准,以确保测试结果的准确性和可靠性。
4. 应用标准:不同的应用场景需要使用不同类型的MEMS扬声器,因此需要制定相应的应用标准,以确保扬声器的适用性和可靠性。
5. 安全标准:MEMS扬声器需要遵循相关的安全标准,以确保其在使用过程中不会对人身安全造成威胁。
这些技术标准可以促进MEMS扬声器行业的健康发展,
提高产品的质量和性能,同时也有助于推动相关领域的技术创新和应用拓展。
封装的可靠度认证试验元器件的可靠性可由固有的可靠性与使用的可靠性组成。
其中固有可靠性由元器件的生产单位在元器件的设计,工艺和原材料的选用等过程中的质量的控制所决定,而使用的可靠性主要由使用方对元器件的选择,采购,使用设计,静电防护和筛选等过程的质量控制决定。
大量的失效分析说明,由于固有缺陷导致的元器件失效与使用不当造成的失效各占50%,而对于原器件的制造可分为微电子的芯片制造和微电子的封装制造。
均有可靠度的要求。
其中下面将介绍的是封装的可靠度在业界一般的认证。
而对于封装的流程这里不再说明。
1.焊接能力的测试。
做这个试验时,取样数量通常用高的LTPD的低数目(LTPD=50%=5PCS)。
测试时须在93度的水流中浸过8小时,然后,如为含铅封装样品,其导线脚就在245度(+/-5度误差)的焊材中浸放5秒;如是无铅封装样品,其导线脚就在260度(+/-5度误差)焊材中浸放5秒。
过后,样品在放大倍率为10-20X的光学显微镜仪器检验。
验证的条件为:至少导线脚有95%以上的面积均匀的沾上焊材。
当然在MIS-750D的要求中也有说明可焊性的前处理方法叫水汽老化,是将被测样品暴露于特制的可以加湿的水蒸汽中8+-0.5小时,,其实际的作用与前面的方法一样.之后要进行干燥处理才能做浸锡处理。
2.导线疲乏测试。
这测试是用来检验导线脚接受外来机械力的忍受程度。
接受试验的样品也为LTPD的低数目(LTPD=50%=5PCS),使试样放在特殊的仪器上,如为SOJ或TSOP型封装的小产品,应加2OZ的力于待测脚。
其它封装的产品,加8OZ于待测脚上。
机器接着使产品脚受力方向作90度旋转,TSOP的封装须旋转两次,其它封装的要3次旋转。
也可以根据实际情况而定。
然后用放在倍数为10-20X 倍的放大镜检验。
验证的条件为:导线脚无任何受机械力伤害的痕迹。
3.晶粒结合强度测试。
作这样的测试时,样品的晶粒须接受推力的作用,然后用放大倍数10-20X 的光学仪器检验。
可靠性测试技术总体规范V2.0拟制:审核:批准:历史版本记录适用范围:本规范规定了芯片可靠性测试的总体规范要求,包括电路可靠性、封装可靠性。
适用于量产芯片验证测试阶段的通用测试需求,能够覆盖芯片绝大多数的可靠性验证需求。
具体的执行标准可能不是本规范文档,但来源于该规范。
本规范描述的测试组合可能不涵盖特定芯片的所有使用环境,但可以满足绝大多数芯片的通用验证需求。
简介:本标准规定芯片研发或新工艺升级时,芯片规模量产前对可靠性相关测试需求的通用验收基准。
这些测试或测试组合能够激发半导体器件电路、封装相关的薄弱环节或问题,通过失效率判断是否满足量产出口标准。
相比正常使用场景,该系列测试或测试组合通常以特定的温度、湿度、电压加速的方式来激发问题。
引用文件:下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。
凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本规范,然而,鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本规范。
1.可靠性概念范畴“可靠性”是一个含义广泛的概念,以塑封芯片为例,狭义的“可靠性”一般芯片级可靠性,包括电路相关的可靠性(ESD、Latch-up、HTOL)和封装相关的可靠性(PC、TCT、HTSL、HAST等)。
但是芯片在应用场景中往往不是“独立作战”,而是以产品方案(PCB板上的一个元器件)作为最终应用。
因此广义的“可靠性”还包括产品级的可靠性,例如上电温循试验就是用来评估芯片各内部模块及其软件在极端温度条件下运行的稳定性,产品级的可靠性根据特定产品的应用场景来确定测试项和测试组合,并没有一个通用的规范。
本规范重点讲述芯片级可靠性要求。
2.通用芯片级可靠性测试要求2.1 电路可靠性测试High Temperature Operating Life JESD22-A108,JESD85HTOLT≥ 125℃Vcc ≥ Vccmax3 Lots/77 units1000 hrs/ 0 FailEarly Life FailureRate JESD22-A108,JESD74ELFRT≥ 125℃Vcc ≥ VccmaxSee ELFR Table48 ≤ t ≤ 168 hrs RLow Temperature Operating Life JESD22-A108LTOLT≤ 50℃Vcc ≥ Vccmax1 Lot/32 units1000 hrs/0 Fail CHigh TemperatureStorage LifeJESD22-A103HTSL T≥ 150 °C 3 Lots/45 units1000 hrs/0 Fail Electrical ParameterAssessmentJESD86ED Datasheet 3 Lots/10 units T per datasheet RLatch-Up JESD78LU Class I orClass II1 Lot/3 units0 FailHuman Body ModelESDJS-001ESD-HBM T = 25 °C 3 units ClassificationCharged Device Model ESD JS-002ESD-CDM T = 25 °C3Stress Ref.Abbv.ConditionsRequirements Required (R)/Considered (C) #Lots/SS per Lot Duration/AcceptRRRRR3units ClassificationAccelerated Soft Error Testing JESD89-2,JESD89-3ASER T = 25 °C 3 units Classification C“OR” System Soft Error Testing JESD89-1SSER T = 25 °CMinimum of 1E+06Device Hrs or 10 fails.Classification CJJJAAAAAA12注1:ELFR可包含在HTOL测试中,HTOL测试会在168h回测,作为评估早期失效率的重要判据。
MEMS(微电子机械系统)振动传感器的测试标准主要包括以下几个方面:
灵敏度测试:通过施加固定幅度的振动,测量MEMS振动传感器的输出电压的变化,以评估其灵敏度。
频率响应测试:施加不同频率的振动信号,检测传感器输出的幅值与频率之间的关系,以确定其频率响应范围。
线性度测试:根据MEMS振动传感器的输入信号与输出信号之间的线性关系,评估其线性度。
温度特性测试:将传感器置于不同温度环境下,评估传感器输出信号与温度之间的关系,以确定其温度稳定性。
可靠性测试:对MEMS振动传感器进行长时间的工作测试,以评估其在长时间工作下的稳定性和可靠性。
环境适应性测试:对MEMS振动传感器进行各种环境下的测试,以评估其在不同环境下的性能表现。
以上是MEMS振动传感器的一些常见测试标准,具体标准可能会因应用场景和需求而有所不同。
在实际应用中,需要根据具体要求制定相应的测试标准,以确保MEMS振动传感器的性能和可靠性。
MEMS封装可靠性测试规范MEMS 封装可靠性测试规范华中科技大学微系统中心MEMS 封装可靠性测试规范1. 引言1.1 MEMS 概念微光机电系统(Micro ElectroMechanical Systems—MEMS),以下简称 MEMS。
MEMS 是融合了硅微加工、LIGA(光刻、电铸和塑铸)和精密机械加工等多种微加工技术,并应用现代信息技术构成的微型系统。
它在微电子技术的基础上发展起来的,但又区别于微电子技术。
它包括感知外界信息 (力、热、光、磁、电、声等)的传感器和控制对象的执行器,以及进行信号处理和控制的电路。
MEMS 器件和传统的机器相比,具有体积小、重量轻、耗能低、温升小、工作速度快、成本低、功能强、性能好等特点。
MEMS 封装可靠性测试规范所含范围 1.2本可靠性测试规范涉及到在 MEMS 封装工艺中的贴片(包括倒装焊、载带自动焊)、引线键合、封盖等几个重要工艺的可靠性测试。
每步工艺的测试项目可根据具体器件要求选用。
2. 贴片工艺测试2.1 贴片工艺测试要求贴片工艺是将芯片用胶接或焊接的方式连接到基座上的工艺过程。
胶接或焊接的质量要受到加工环境与工作环境的影响,因此要对胶接或焊接的质量与可靠性进行测试。
胶接或焊接处表面应均匀连接,无气孔,不起皮,无裂纹,内部无空洞,并能承受一定的疲劳强度。
在热循环、热冲击、机械冲击、振动、恒定加速度等环境工作时,芯片与基座应连接牢固,不能产生过大的热应力。
芯片与基座无裂纹。
2.2 贴片工艺测试项目测试项目测试说明失效判据外部目检外观缺陷 50 倍放大镜检查芯片剪切强度大于最小剪切强度加力方向应与衬底表面方向平行芯片与基座的附拉力方向应与衬底表面方向垂直大于最小抗拉力着强度芯片与基座连接沿横截面贴光栅,用云纹干涉仪来测应变大于 0.1, 其应力应变场处的应力应变检测焊点或胶接处内部的空隙 X 射线照相空隙长度和宽度小于接触面积的 10, 芯片脱离、有裂纹高温高湿 85?、85,RH、1000h芯片脱离、有裂纹恒定加速度一般 30000g一般 1500g、0.5ms 芯片脱离、有裂纹机械冲击一般-65?,150?、10 次温度循环芯片脱离、有裂纹一般-40?,100?、5min/10sec 热冲击芯片脱离、有裂纹一般 20,2000Hz,20g 芯片脱离、有裂纹扫频振动沿芯片表面法线方向无冲击地拉芯片小于最小外加应力倒装片拉脱试验3.1 引线键合工艺测试要求引线键合工艺是用金或铝线将芯片上的信号引出到封装外壳的管脚上的工艺过程。
引线和两焊点的质量要受到加工环境与工作环境的影响,因此要对引线键合的质量与可靠性进行测试。
要求用 50 倍的放大镜进行外观检查,主要检查两键合点的形状、在焊盘上的位置、键合点引线与焊盘的粘附情况、键合点根部引线的变形情况和键合点尾丝的长度等是否符合规定。
在热循环、热冲击、机械冲击、振动、恒定加速度等环境工作时,引线应牢固、键合点具有一定的强度。
3.2 引线键合工艺测试项目测试项目测试说明失效判据外部目检外观缺陷 50 倍放大镜检查短路短路探针仪引线牢固性拉、弯曲、疲劳、扭、剥离断线、松动或相对移动等作用后 50 倍放大镜检查双键合点引线拉力试验键合强度小于最小键合强度高温高湿键合脱离、断线 85?、85,RH、1000h恒定加速度键合脱离、断线一般 30000g机械冲击键合脱离、断线一般 1500g、0.5ms温度循环键合脱离、断线一般-65?,150?、10 次热冲击键合脱离、断线一般-40?,100?、5min/10sec一般 20,2000Hz,20g 扫频振动键合脱离、断线4.1 封盖工艺测试要求在贴片和引线键合工艺之后就是封盖工艺。
由于外壳与盖板热膨胀系数不一致导致在封盖过程中产生热应力,在热循环、热冲击、机械冲击、振动、恒定加速度等环境工作时很容易产生机械和热应力疲劳,出现裂纹,同时发生泄漏现象。
因此要求对盖板的微小翘曲进行测试和进行气密性测试。
密封腔中水汽含量过高会造成金属材料的腐蚀,要求进行水汽含量的测试。
4.2 封盖工艺测试项目测试项目测试说明失效判据外部目检外观缺陷 50 倍放大镜检查纳米翘曲测试用泰曼格林干涉仪测试应变大于 0.1, 水汽含量大于规定值氦质谱仪水汽含量气密性先细检再粗检泄漏率大于规定值5.1 MEMS 封装可靠性筛选试验要求MEMS 封装的失效率与时间的关系可分为三个阶段:早期失效阶段、偶然失效阶段和耗损阶段。
一些具有潜在缺陷的早期失效产品,必须通过筛选试验来剔除掉。
一般是在 MEMS 封装上施加一定的应力,施加应力的大小应有利于失效 MEMS 封装的劣化,而不会损伤合格 MEMS 封装。
5.2 MEMS 封装可靠性筛选试验项目测试项目测试说明失效判据老炼贴片、键合、封盖失效 125?,240h高温贴片、键合、封盖失效一般 150?,24h恒定加速度贴片、键合、封盖失效机械冲击贴片、键合、封盖失效温度循环贴片、键合、封盖失效一般-55?~155?,3 次,30/15min 一般 0?,100?,3 次,热冲击贴片、键合、封盖失效15/1sec扫频振动贴片、键合、封盖失效气密性封盖失效6.1 MEMS 封装可靠性寿命试验要求寿命试验是指评价分析 MEMS 封装寿命特征量的试验。
它是在试验室里,模拟实际工作状态或储存状态,投入一定量的样品进行试验,记录样品数量、试验条件、失效个数、失效时间等,进行统计分析,从而评估 MEMS 封装的可靠性特征值。
一般采用加大应力来促使样品在短期内失效的加速寿命试验方法。
但不应改变受试样品的失效分布。
6.2 MEMS 封装可靠性寿命试验项目测试项目测试说明失效判据寿命试验贴片、键合、封盖失效85?、85,RH、1000h三维封装应变应力场的测试1(目的用来测量 MEMS 器件三维封装应变场和应力场。
2(设备云纹干涉仪:其原理是将两异节栅重叠,并使栅线互相平行或相交,就会出现明暗相间的干涉云纹条纹。
然后根据云纹的位置及云纹的间距或转角,便可求出此样品的面内位移和应变。
泰曼格林干涉仪:用来对封装离面应变场和应力场进行测试。
高低温箱:用来模拟样品的工作环境。
3(程序在做测试样品时,应先对样品进行去氧化物的预处理,若样品表面平整度不好,还应对样品表面进行抛光以达到表面粗糙度为 1.6μm 的平整度。
贴光栅片时粘胶的厚度要尽量薄,最好是零厚度,贴片前胶要经过甩胶以去掉胶中含有的气泡。
起片时要注意不要划伤和粘污光栅表面。
将样品放到高低温箱中时夹具不应对样品产生另外的应力。
整个测试系统应放在最低 10000 级的净化间的光学隔整台上。
调节光学系统时要使投影到样品光栅表面的光斑大小均匀,光斑稳定。
光路系统不应受净化间中气流、温度的影响。
高低温度的设定应与加工环境和应用环境的温度范围相一致。
4(结果分析对 CCD 采集的云纹图和干涉图像,利用软件或手工来计算样品在高低温试验条件下的应变场,再反推其应力场。
5(失效判据应变大于 0.1,基于六轴微样品力学实验机的力学特性测试1(目的研究 MEMS 常用结构材料和封装材料、微样品、封装结构的力学特性。
包括应力,应变的本构关系、强度测试、黏弹性与黏塑性、机械疲劳与温度疲劳测试。
2(设备六轴微样品力学实验机图 1图 1 所示为六轴微样品力学实验机,相应的仪器参数为:(1) 量范围与精度:平动范围 100mm、运动精度0.1μm转动范围 360?、转动分辨率 0.001 ?(2) 测力分辨率:Fx、Fy:3mN;Fz:6mN;Mx、My:0.02N*m;Mz:0.04N*m(3) 温度范围与精度:-60?C,400?C、控制精度 1?C加载频率:10,2000Hz六轴微样品力学实验机:可利用精密六轴工作台进行单轴或多轴加载,利用六轴微力传感器记录载荷大小,可用于分析应力,应变、应力,时间、应变,时间材料特性。
在 Z 轴上使用压电工作台或者电磁式激振器配合直线电机,可实现 10-2000Hz 的动态加载频率,可用于高循环疲劳失效分析。
云纹干涉仪:利用云纹干涉的原理,直接测量微小样品面内的变形,以消除工作台刚性引起的误差,用于精密测量中样品变形的测量。
高低温循环箱:用于模拟样品的工作环境,可进行温度疲劳加载、与温度相关的力学特性分析、以及可靠性加速实验3(程序首先针对实验制作相应的样品和辅助夹具,样品为中间细两头粗的形状(尺寸:40mm×6mm),使应力集中和样品破坏发生在中间部位;安装样品时,尤其对于薄膜样品可在样品的装夹部分用薄层砂纸(厚度 0.15mm)双面覆盖,避免在装夹部位因应力集中发生破坏;对微小样品装夹固定,会产生装夹预变形,可通过六轴力传感器反馈控制六轴工作台消除样品装夹预变形,避免预变形对测量结果产生影响;然后可针对不同的实验(如拉伸、压缩、蠕变、松弛、循环载荷、疲劳实验)进行选择控制,以达到预期效果。
对于样品加载可以通过精密六轴工作台实现,利用 Z 向直线可以实现最高 11Hz 的加载频率;对于高频加载,应选择使用电磁激振器或者压电工作台高频加载装置实现 10,2000Hz 的加载;此外对于温度相关的力学特性分析,可采用高低温循环箱(-60 ?,250?)实现温度加载。
对于精密测量,应采用云纹干涉仪,直接测量微小样品面内的变形,以消除工作台刚性引起的误差对结果的影响。
4(结果分析记录相关实验结果,可用于材料的应力,应变的本构关系、断裂强度、黏弹性与黏塑性、机械疲劳与温度疲劳特性分析。
5(失效判据以上所获得的实验和计算结果,可用于 MEMS 设计过程中选择材料的依据、以及微样品的可靠性判断依据。
机械冲击试验1(目的用来确定 MEMS 器件受到机械冲击时的适应性或评定其结构的牢靠性。
2(设备将样品挂在“十”字形支持架上,支持架通过电磁释放器与框架相连,当电磁释放器断电时,释放样品从一定高度(高度可调)向下降落,砸在下面的园盘上,园盘下面有力传感器,且样品上粘有加速度传感器,采集样品与园盘第一次碰撞时的力与加速度信号便得到样品受冲击的试验条件,通过检测样品的功能,来判断 MEMS 器件受到机械冲击时的适应性或牢靠性。
3(程序在做测试样品时,应先对样品进行清洗,若样品表面平整度不好,还应对样品表面进行抛光以达到表面粗糙度为 1.6μm 的平整度。
将加速度计胶粘在样品上表面,粘胶的厚度要尽量薄,最好是零厚度,以免胶对冲击产生缓冲而使加速度计测得的数据不能真实反应冲击试验条件。
加速度计应在样品落体的方向上有最大的灵敏度。
加速度的安装不应使样品产生另外的应力。
然后将样品用无弹性的细线挂在“十”字架上,要注意保证样品的水平,和加速度计的最大灵敏度方向。
在多次试验中线的长度不能变。