集成电路的可靠性判断

集成电路可拿性是指．在规定的条件下和规定的时问内，集成电路完成规定功能的能力。可通过可靠度、失效率、平均无故障工作时间、平均失效时间等来评价集成电路的可靠性。可靠性包含耐久性、可维修性和设计可靠性三大要素‍‍‍‍

集成电路可靠度的计算公式为 R(t)=1-F(t)

式中，R(t)是可靠度函数，为t时刻集成电路正常工作的概率；F(t)是累积失效分布函数，即随机选定的集成电路在t时刻失效的概率。

可靠性具有综合性、时间性和统计性的特征。为了量化可靠性这一概念，一般用乎均失效时间 (Mean Time to Failure, MTTF)，即第一次失效的平均时间，来表征集成电路的寿命，即

式中，f(t)为寿命分布模型，是0到无穷大的时间范围内的概率密度函数。

F(t)与f(t)的数学关系为

封装可靠性是集成电路可靠性研究中的重要方面。封装可靠性研究主要包括封装设计、封装工艺、封装材料等方面的改进、优化、优选，以及检测方法、试验方法、应用研究等，其目的是为了保证集成电路的可靠性。在新的封装结构、封装工艺和封装材料对可靠性的影响尚不明晰的情况下，需发展新的可靠性理论，研究新的可靠性机制，应用先进的失效分析手段，对电路的可靠性进行分析、模拟、评估和改进，以实现对产品可靠性寿命的准确预测。对于集成了多种功能的封装体，在开发新产品或改进产品的过程中，需进行封装可靠性试验．完成可靠性监测统计，确定试验监测的潜在失效机理。

封装缺陷和失效是影响封装可靠性的主要原因。在机械、热 化学或电气等的作用下，集成电路性能降低；当产品的性能参数和特征超出可接受的范围时，认为其发生失效。封装缺陷会加速封装失效和集成电路功能的失效，而失效导致的结果通常是无法预料的。封装缺陷在制造和组装过程中随机发生，可能发生在其中的任何阶段，包括芯片钝化、芯片黏结、引线键合、引脚成型等。可靠性研究的主要对象是缺陷和失效发生的位置、类型和潜在来源。由于封装体易受各种缺陷和失效影响，因此必须通过试验和仿 真分析确定失效的主要因素（常使用物理模型、数值参数法和试差法等方法进行失效预测)，并通过加速试验验证鉴别器件的失效周期。在生产过程中，可通过控制工艺参数、改进封装材料和优化封装参数设计来降低封装的失效率。

对封装的可靠性评估主要在集成电路封装的认证过程中完成。认证过程包括虚拟认证、产品认证和量产认证。其中，虚拟认证是基于失效物理模型（即基于失效机理和失效时间预计，用于失效物理可 靠性预测的数字/分析模型）的预计寿命来进行的，产品认证包含制造样品的物理试验和可靠性估计的加速试验。随着失效分析技术的发展，可靠性评价从基于外场数据失效率评估，演变到考虑封装特性和负载应力的基于失效物理模型的预计。对于特定载荷条件下产生的特定失效机理，可靠性由确定失效部位的失效时间 (Time to Failure,TTF） 来确定。对于失效部位的TTF 决定的可靠性，可通过失效部位、应力输人和失效模式进行评估和报告。电气电 子工程师学会 IEEE 1413.1-2002 标准给出了电子系统或设备的可靠性预计流程框架，其中包含可靠性预计报告必须涵盖的内容。
责任编辑：彭菁