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1、Maxim模拟产品可靠性报告1刖a本报告介绍了 Maxim模拟产品的可靠性数据。这些数据是从19992000年实施的 可靠性应力试验中获取的。Maxim公司采用了如下9种工艺：标准金属栅CMOS (SMG)； 中等电压金属栅CMOS (MV1)； 中等电压硅栅CMOS (MV2)； 3 11m 硅栅 CMOS (SG3)； 5 u m 硅栅 CMOS (SG5)； L2um 硅栅 CMOS (SG1.2)； 0. 8 u m 硅栅 CMOS (S8)；0. 6 口 m 硅栅 CMOS (S6)；双极(BIP)工艺。在这一时期中受高温应力(135)的产品积累了 14X106器件小时。本报告中的
2、数据是Maxim模拟产品的典型值，论证了 Maxim产品的恒定高可靠性。2可靠性方法Maxim公司的可靠性试验的质量解决方法是保守的。7个工艺中，每个工艺都已经 用以下工业标准来鉴定：寿命试验、85 / 85、压力锅、HAST、高温贮存试验和温度 循环(表1)。每种工艺都已经接受鉴定并证明能生产出高质量产品。表1 Maxim公司的可靠性试验试验名称条件抽样计划Acc/SS寿命试验135,偏压，1000h1/7785/8585、85%RH、偏压，1000h1/77HAST130 85%RH、偏压，100h0/45压力锅121 100%RH 2atm、无偏压、168h0/77温度循环-65150、
3、空气-空气、无偏压、1000次循环1/77高温贮存150 无偏压、lOOOh1/77Maxim 公司的 SMG、MVK MV2、SG3、SG5、SGL 2、S6、S8 和双极工艺完全符 合或超过半导体工业界的性能与可靠性期望值。Maxim公司各种工艺产品的长期寿 命试验结果于表2显示。表2 Maxim公司各种工艺产品的寿命试验结果工艺样品数剔除数非特25非特55SMG147510.315. 37MV146210. 9917. 1MV272120. 9816.8SG3366920. 193.31SG585900. 244. 18SG1.2431320. 162.82S871400. 295.02
4、S623700. 8715. 1BIP176520.46. 89总计14215100. 183. 173可靠性规划3.1可靠性规划步骤Maxim公司已实施了一系列旨在制造工业界中最高质量和最可靠产品的质量与可靠 性规划。所有产品、工艺和制造中的变化都必须在大量生产之前经受可靠性试验。 其可靠性规划包括以下3个步骤： a.第1步：初始可靠性鉴定计划Maxim公司的产品可靠性试验程序满足EIAJEDEC标准和多数标准的OEM可靠性 试验要求。表1概述了作为Maxim公司可靠性规划组成局部的鉴定试验。在交付产品之前，本 公司需要来自新工艺技术的3个连续生产批来满足可靠性试验要求。b.第2步：正在进行
5、的可靠性监控计划Maxim公司每星期都要把每种工艺中的圆片批确定为可靠性监控试验的对象。每一 批都要在135温度下经受48小时高温工作寿命试验（HTOL） o在每季度的基础 上，每种工艺的一个圆片批要经受与表1所述的长期可靠性试验。这些试验包括 HTOL试验、85 / 85、压力锅、温度循环和高温贮存试验。试验结果被反应到生产 中。c.第3步：深入的失效分析和纠正措施本公司的技术人员能按器件等级来分析每个可靠性试验失效。假设告警的失效机理或 趋势被识别，纠正措施就会自动启动。这种主动的响应和反应保证了器件失效机理 的差异能在成为主要问题之前得到纠正。3. 2可靠性设计严格的设计方法是高可靠产品
6、制造的组成局部。大量加工好的产品测试不能创造出 临界设计的可靠性。为了把可靠性设计到产品中去，Maxim公司首先制订了一整套 物理配置规那么，这些规那么即使在最坏案例制造容限下也能使产品非常可靠。这些规 那么是强制性的，每个电路都要经受计算机化的设计规那么检查，以保证符合性。静电放电（ESD）保护特别受到重视。Maxim公司的目标是通过独特的保护结构， 把每个产品的每个引脚设计成能经受得起2000V以上的ESD电压。对于RS-232接 口电路来说，该产品能用人体模型来经受15kV ESD,用IEC1OOO-4-2接触放电来 经受8kV ESD或用IEC1000-4-2气隙放电来经受15kV E
7、SD。Maxim公司为 50mA闩锁保护测试每个新产品设计。设计被广泛模拟（用电路和逻辑模拟软件）用来评价最坏工作条件下的性能。最后 要检查每个设计，并在屏蔽之前由独立工作组对其进行研究。3.3 圆片检验所有圆片都是用控制极其严格、稳定和证实先进的工艺来制造的。每块圆片都必须通过许多过程中的检验点（比方，氧化物厚度、对准、关键尺寸和缺陷密度等）， 还必须遵守Maxim公司的电气与物理规范。加工好的圆片应接受光学检验，以检测 物理缺陷。然后，它们应接受参数测试，以保证其完全符合Maxim规范。本公司的 参数测试系统设计用来作精密测量，以致于能保证模拟电路的可靠性和再现性. Maxim公司的质量控
8、制技术能解决低于IpA和产生IpF电容的电平问题。它有专利 权的软件使亚阈值特性、快速外表状态密度和对预计长期稳定性和可靠性起关键作 用的其它参数的自动测量成为可能。Maxim公司的每块圆片都经受这种严格的筛 选，以维护客户的利益。4可靠性数据3.4 数据摘要表3概述了 Maxim公司生产线提供的产品可靠性数据摘要。表3产品可靠性数据摘要产品族批数失 效 数总受试 件数自由度60%值X290%值X2非特25 60% 置信度非特25, 90% 置信度变换器 （A/D, D/A）321224932626.834.82.83. 7线性器件2583720357767891.41. 011.19全部产品
9、 总计2904922850100102.5109.6L 181.274. 2早期致命性评价在实现鉴定合格状态之后，Maxim公司评价每个工艺和产品族的早期致命失效率。通过早期致命性分析，技术人员可识别每个工艺和产品族的常见缺陷。4. 3老练的优点Maxim公司的早期致命性解决方法包括作为生产流程的标准阶段的老练。老练可保 证客户收到高质量的产品。现在，由于补充了高技术制造设备，Maxim公司已改进 了固有的产品质量。新的制造工艺每次引进Maxim公司中时，早期致命性（老练）评价都是从工艺鉴定 开始的。通过早期致命性评价，技术人员可识别早期生产阶段中的制造工艺缺陷。 表2的数据概述了产品老练的可
10、靠性效应。实际上，在14215个试样中，只有10 个试样被发现在135c温度下工作1000h以后超出其规范要求。这相当于在25c温 度下0. 18非特的失效率。相比之下，在135c温度下工作12h之后，早期致命率等于69/240408,相当于 1.22非特的失效率。实际上，通过头6年的工作（低于0.004%/年），整族的 0.0287%还被看作是有缺陷的，因为在产品的剩余寿命中，还有附加的0.014%/ 年的失效。4.3 135温度下的寿命试验寿命试验是用模拟实际使用环境的偏压条件来实施的。这个试验用来估计产 品的现场性能，确定恒定失效率等级和识别早期磨损机理。受试的产品处于受控和 一般在13
11、5c温度的环境中。这个试验能检测出设计、制造、硅、沾污、金属完整 性和组装相关的缺陷。高温寿命和动态寿命试验（DLT）试验条件135, 1000h,在50%占空系数下通过的时钟驱动器进行输入反应，或静 态失效判 据必须满足数据表规范湿度试验多数通用的IC封装材料都是塑料。塑料封装是非气密性的。因此，潮气和其 它沾物会侵入封装内。湿度试验可测试封装内潮气的存在和产品抗环境条件的性 能。圆片制作和组装期间会引入沾污物，这些沾污物会对产品造成负面影响。高 压锅试验、85 / 85试验和HAST试验可用于这种评价。4.4 85 / 85 试验Maxim公司用85 / 85试验来测试塑封产品，以便测定产
12、品在偏压条件下的耐 潮能力。该试验可检测出寿命试验中发现的失效机理。此外，还可检测出电解和化 学腐蚀。85/85试验试验条件85, 85%RH,偏压，lOOOh失效判据必须满足数据表规范7高压锅试验这种试验用来模拟产品在大气湿度中的暴露环境，在圆片制作和组装期间， 会存在这些环境条件。尽管IC会用接近气密性钝化层（上外表涂层）盖住，但在 键合期间键合区必须暴露。高压锅试验试验条件121, 100%RH,无偏压，168h失效判据必须满足数据表规范4. 8 HAST 试验高加速蒸气与温度(HAST)试验通常用来代替85 / 85试验。它的基本功能与 85 / 85试验的相同，但它只用10%的85
13、/ 85试验时间就可完成评价，使之成为即 时反应和采取纠正措施的有效手段。HAST试验试验条件130, 85%RH,偏压，100h失效判据必须满足数据表规范4.9温度循环试验这种试验可测试元器件对温度变化的响应及其结构质量。它使元器件在预定 温度范围(通常在-65+150之间)内循环。制造与装配问题可用温度循环揭示 出来，但试验通常用来识别装配质量。温度循环试验试验条件-65+150C, 1000 次循环失效判据必须满足数据表规范4. 10高温贮存试验这种试验用来评价产品在高温(150)下贮存一段时限(1000h)后的性能。它只是对热加速的失效机理有用。高温贮存试验试验条件-60+150, 1
14、000 次循环失效判据必须满足数据表规范休眠元器件失效率转换系数根据美国可靠性分析中心在网上提供的信息，为了获得休眠元器件的失效 率，应将其工作失效率乘以下表给出的系数：元器件种类地面有源 转换成地 面无源机载有源 转换成机 载无源机载有源 转换成地 面无源海上有源 转换成海 上无源海上有源 转换成地 面无源空间有源 转换成空 间无源空间有源 转换成地 面无源集成电路0. 080. 060. 040. 060. 050. 100. 30二极管0. 040. 050.010. 040. 030. 200. 80晶体管0. 050. 060. 020. 050. 030. 201.00电容器0. 100. 100. 030. 100. 040. 200. 40电阻器0. 200. 060. 030. 100. 060. 501.00开关0.400. 200. 100. 400. 200. 801.00继电器0. 200. 200. 040. 300. 080. 400. 90连接器0. 0050. 0050. 0030. 0080. 0030. 020. 03电路板0. 040. 020. 010. 030.010. 080. 20变压器0. 200. 200. 200. 300. 300. 501.00