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半导体器件热循环试验

原创
发布时间:2025-07-22 09:51:23
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检测项目

温度循环特性:

  • 循环次数:1000 cycles, ΔT=150°C(参照 JEDEC JESD22-A104)
  • 温度升降速率:15°C/min(参照 MIL-STD-883)
  • 驻留时间:10 min(高温/低温)
热机械应力分析:
  • 应力分布:最大应力≤100 MPa(参照 IPC-9701)
  • 位移测量:ΔL≤5μm(参照 ASTM E228)
电气性能稳定性:
  • 漏电流变化:ΔI≤10nA(参照 JESD22-A108)
  • 阈值电压漂移:ΔVth≤0.1V(参照 MIL-STD-750)
失效机制测试:
  • 焊点裂纹检测:裂纹长度≤100μm(参照 IPC-SM-785)
  • 材料分层分析:无分层(参照 SAM或X-ray)
焊点可靠性测试:
  • 剪切强度:≥30MPa(参照 JESD22-B117)
  • 拉力测试:≥50N(参照 IPC/JEDEC-9702)
材料热膨胀测试:
  • CTE测量:α≤10ppm/°C(参照 ASTM E831)
  • 热导率:κ≥50W/mK(参照 ASTM E1461)
热冲击耐受性:
  • 冲击温差:ΔT=200°C(参照 JESD22-A106)
  • 失效循环数:≥500 cycles
温度系数测量:
  • 电阻温度系数:TCR≤±100ppm/°C(参照 IEC 60115)
  • 电压温度系数:TCV≤±50ppm/°C
封装完整性验证:
  • 气密性测试:泄漏率≤1×10^{-8} Pa·m³/s(参照 MIL-STD-883方法1014)
  • 封装变形:变形量≤5μm
环境适应性测试:
  • 湿度影响:RH=85%,无失效(参照 JESD22-A101)
  • 振动叠加:加速度5G,无损伤

检测范围

1. 硅基集成电路: 包括CMOS、BiCMOS等,重点检测热诱导栅氧化层损伤和金属互连失效

2. 功率半导体器件: IGBT、MOSFET等,侧重高电流下的结温漂移和焊点疲劳

3. 化合物半导体器件: GaAs、GaN基器件,检测高温下的载流子迁移率变化和界面稳定性

4. MEMS传感器: 加速度计、陀螺仪等,重点测试热应力导致的机械结构变形

5. 光电器件: LED、激光二极管等,检测发光效率衰减和封装材料黄化

6. 封装材料: 环氧树脂、陶瓷基板等,侧重CTE匹配性和热循环裂纹形成

7. 焊料合金: SAC305、SnPb等,检测热循环后的微观组织演变和界面分离

8. 基板材料: FR4、铝基板等,重点分析热导率下降和分层风险

9. 热界面材料: 导热硅脂、相变材料等,测试导热性能衰减和泵出效应

10. 系统级封装: SiP、MCM等,检测多芯片互连的热失配问题

检测方法

国际标准:

  • JEDEC JESD22-A104 温度循环试验方法
  • MIL-STD-883 Method 1010 热冲击试验
  • ISO 16750-4 道路车辆环境试验
  • IEC 60749 半导体器件机械和气候试验方法
国家标准:
  • GB/T 2423.22 环境试验 温度变化试验
  • GB/T 4937 半导体器件机械和气候试验方法
国际标准通常指定更严格的温度梯度和循环次数,而国家标准如GB/T 2423.22更注重通用环境适应性,温度变化速率定义较低。

检测设备

1. 热循环试验箱: Model TCC-150(温度范围 -70°C to +180°C,精度 ±0.5°C)

2. 温度冲击试验机: Model TST-200(转换时间 ≤10s,温差范围 -65°C to 150°C)

3. 高精度测温仪: Model HTM-100(分辨率 0.01°C,测温范围 -40°C to 200°C)

4. 电阻测量系统: Model RMS-500(电流范围 1μA-1A,精度 ±0.1%)

5. 热阻测试仪: Model TRT-300(热阻测量范围 0.1-100°C/W)

6. X-ray检测系统: Model XRS-600(分辨率 1μm,检测面积 300mm×300mm)

7. 扫描声学显微镜: Model SAM-400(频率 100MHz,扫描精度 5μm)

8. 万能材料试验机: Model UTM-1000(载荷 0.1N-10kN,精度 ±0.5%)

9. 热机械分析仪: Model TMA-200(位移分辨率 0.1μm,温度范围 -150°C to 500°C)

10. 环境试验箱: Model ETC-250(温湿度范围 -40°C/+85°C, 10-95%RH)

11. 电性能测试仪: Model EPT-150(电压范围 0-100V,电流 0-10A)

12. 红外热像仪: Model IRC-800(热灵敏度 0.05°C,分辨率 640×480)

13. 金相显微镜: Model OM-700(放大倍数 50-1000×,数码相机集成)

14. 振动试验台: Model VTS-500(频率 5-2000Hz,加速度 50G)

15. 数据采集系统: Model DAS-300(采样率 1MS/s,通道数 16)

北京中科光析科学技术研究所【简称:中析研究所】

报告:可出具第三方检测报告(电子版/纸质版)。

检测周期:7~15工作日,可加急。

资质:旗下实验室可出具CMA/CNAS资质报告。

标准测试:严格按国标/行标/企标/国际标准检测。

非标测试:支持定制化试验方案。

售后:报告终身可查,工程师1v1服务。

注意:因业务调整,暂不接受个人委托测试,望谅解(高校、研究所等性质的个人除外).

CMA/CNAS等证书详情,因时间等不可抗拒因素会发生变更,请咨询在线工程师.

合作客户(部分)

1、自创办以来和政、企、军多方多次合作,并获得众多好评;

2、始终以"助力科学进步、推动社会发展"作为研究院纲领;

3、坚持科学发展道路,统筹实验建设与技术人才培养共同发展;

4、学习贯彻人大精神,努力发展自身科技实力。

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