塑封半导体器件的质量与可靠性
塑封半导体器件的质量与可靠性
【摘要】本文主要介绍了塑封半导体器件的运用情况、供应质量水平、主要失效模式，结合实际工作经验，通过对塑封器件失效原因进行统计分析，提出了开展塑封器件可靠性保障工作的建议。
【关键词】塑封；器件；质量与可靠性
引言
塑封半导体器件特别是贴片塑封半导体器件以其体积小、重量轻的优势，满足了航天武器系统小型化的需求，逐渐被用来替代金属或陶瓷封装的分立半导体器件。受到封装材料、禁运和进货渠道的限制，装机的塑封半导体器件（以下简称塑封器件）质量等级多为工业级。器件小型化和高集成度的飞速发展，受到质量保证能力的局限和滞后的影响，有许多器件在装机之前还没有手段进行相关的可靠性工作，其质量存在较大隐患。
近年来，国内元器件可靠性机构逐渐意识到塑封半导体器件的质量对整机的影响，开展了专题研究和试验，结合试验情况参考国际行业标准，对GJB4027-2000《军用电子元器件破坏性物理分析方法》进行了修订，在GJB4027A-2006中增加了贴片塑封电路的DPA，重要武器型号的质量保证大纲中都明确了对不能进行补充筛选的低等级器件（包括塑封器件）要制定相应的质量保证方案，通过一些可行的试验项目来考核器件的可靠性，考核合格的器件才允许装机使用，避免有质量隐患的器件使用到武器系统上，提高了武器系统的质量与可靠性。
1 塑封器件的供应质量水平
塑封器件从价格、体积与金属和陶瓷封装相比都存在巨大的优势，但塑封器件的供应质量水平不能完全按照常规的质量等级来进行衡量。
在IPC-M-109中定义了潮湿敏感性元件，规定了由潮湿可透材料所制造的非气密性包装的分类程序，塑料器件为潮湿敏感器件。在IPC/JEDEC J-STD-033标准中，潮湿敏感器件从低到高共分为8级，分级、储存环境和寿命如下：
1级：温度≤30℃、湿度85%，无限；
2级：温度≤30℃、湿度60%，1年；
2a级：温度≤30℃、湿度60%，4周；
3级：温度≤30℃、湿度60%，168h；
质量管理与可靠性试题库
质量知识试题库 一、判断题（正确的划√，错误的划×） 1．质量成本是指企业为了保证满意的质量而支出的一切费用。 (× ) 2．散布图的简单象限法中，对角象限区域内点数N Ⅰ+N Ⅲ ×密 产品名称(产品代号) 质量和可靠性报告 编制：日期： 校对：日期： 审核：日期： 标审：日期： 会签：日期： 批准：日期： 第 1 页共 15 页 目次 1 概述 (3) 1.1 产品概况 (3) 1.2 工作概述 (3) 2 质量要求 (3) 2.1 质量目标 (3) 2.2 质量保证原则 (3) 2.3 产品质量保证相关文件 (3) 3 质量保证控制 (3) 3.1 质量管理体系控制 (4) 3.2 研制过程质量控制 (4) 4 可靠性、维修性、测试性、保障性、安全性情况 (9) 4.1 可靠性 (9) 4.2 维修性 (10) 4.3 测试性 (10) 4.4 保障性 (11) 4.5 安全性 (11) 5 质量问题分析与处理 (12) 5.1 重大和严重质量问题分析与处理 (12) 5.2 质量数据分析 (12) 5.3 遗留质量问题及解决情况 (13) 5.4 售后服务保证质量风险分析 (13) 6 质量改进措施及建议 (13) 7 结论意见 (13) 第 2 页共 15 页 产品名称（产品代号） 质量和可靠性报告 1 概述 1.1 产品概况 主要包括： a)产品用途； b)产品组成。 1.2 工作概述 主要包括： a) 研制过程（研制节点）； b) 研制技术特点； c) 产品质量保证特点； d) 产品质量保证概况； e) 试验验证情况； f) 配套情况； g) 可靠性维修性测试性保障性安全性工作组织机构及运行管理情况； h) 可靠性维修性测试性保障性安全性文件的制定与执行情况。 i) 其它情况。 2 质量要求 2.1 质量目标 说明通过产品质量工作策划对实现顾客产品的要求，承制方需要满足期望的质量并能持续保持该质量的能力。 2.2 质量保证原则 简要通过产品质量工作策划对实现顾客产品的要求的原则。如：用户至上，持续改进，过程控制，激励创新，一次成功等。 2.3 产品质量保证相关文件 简要说明产品质量保证大纲的要求及质量保证相关文件。 3 质量保证控制 第 3 页共 15 页 实验1 工序能力调查实验 一、实验目的 掌握数据的抽样方法以及质量数据的统计分析方法，熟练操作Minitab软件，掌握统计分析图形的绘制，理解工序不合格品率与工序能力指数的关系。 二、实验仪器 装有Minitab软件的计算机。 三、实验步骤 实验内容： 收集待分析质量数据50组，用Minitab软件对质量数据进行分析，绘制相关分析图形，并根据分析结果估算工序不合格品率。 实验步骤： 在4M1E条件基本相同的前提下，收集待分析质量数据50组。 1.用Minitab软件对质量数据进行分析（分布规律和变化趋势，进行正态性检验）； 2.用软件绘制相关分析图形并根据分析结果估算工序不合格品率。 四、实验结果 1.绘制直方图； 2.分布形状拟合； 如上图所示，成份C的数据分布曲线是近似正态分布。 3.成份C的数据变化趋势分析 4.工序能力 5.估计工序不合格品率 p=2-Ф[3C p（1+k]-Ф[3C p（1-k]=2-0.934389-0.855587=0.210024 实验2 工序质量控制实验 一、实验目的 掌握质量控制图的原理及绘制方法，掌握控制图的判异准则，学会根据控制图对工序状态进行判断。 二、实验仪器 装有Minitab软件的计算机。 三、实验内容及步骤 实验内容： 利用实验一收集数据，对其进行分组数据分组，应用Minitab的Control Chart模块，绘制工序控制图（xbar-s）并根据控制图对工序状态进行判断。 该钢铁公司内部采取以下判异准则来检验异常原因： 检验1：有1 个点离开中心线的距离超过3 倍标准差 检验2：连续7 个点在中心线的同一侧 检验3：连续7 个点有上升趋势或下降趋势 实验步骤： 1.收集50组车轴钢成份（C、Si、Mn、P、S、Al）化验数据 下文是对常见的三种可靠性试验进行分析和比较，可从试验目的、试验条件、试验方案或项目、试验合格性和受试产品的失效判据五个方面进行 (一)试验目的 A.可靠性增长试验 在研制过程中模拟实际的或加速的使用条件进行试验，使产品存在的设计（包括电路设计、结构设计和工艺设计）缺陷变为硬故障而充分暴露，对故障进行分析、采取纠正措施，根除故障产生的原因或降低故障率到可以接受的值，使产品的固有可靠性得到增长。 B.可靠性鉴定试验 验证产品的设计能否在规定的环境条件下满足规定的性能及可靠性要求。试验结果作为判断设备能否定型的依据。适用于设计定型的鉴定。 C.ORT 试验 对产品各项指标进行全面检验，以评定产品质量和可靠性是否全部符合标准和达到设计要求。对于批量生产的产品检验其质量稳定性和一致性。适用于生产定型、批量生产后的一定周期和在产品设计、工艺、材料有较大变动后的检验。 (二)试验条件①电应力 A.可靠性增长试验 根据输入交流电源电压和输入直流电源电压的允许变化范围，部分时间在设计的标称输入电压下工作，部分时间在最高输入电压下工作，部分时间在最低输入电压下工作。例如：程控用户交换机应在AC220V，DC-48V、DC-40V～-57V范围内正常完成接续。 B.可靠性鉴定试验 同可靠性增长试验 C.ORT 试验 除电源电压拉偏试验外，在标称输入电压下工作。电源拉偏试验根据不同的产品参考有关标准在最高、最低电压下工作。 (二)试验条件②热应力 A.可靠性增长试验 所施加的应力强度可略高于使用时的应力强度，以不引起新的故障机理为限。如温度循环一般可以将略高于产品高温温度、略低于产品低温温度作为温度循环的上、下限温度，温度变化率可取5℃/min或10℃/min。循环周期时间根据温度变化率而定。 B.可靠性鉴定试验 将产品工作高温温度作为试验温度。 C.ORT 试验 按产品标准的工作高、低温温度进行各种功能和指标的检验。 按产品标准的储运高、低温温度进行储运试验。 (二)试验条件③潮湿应力 A.可靠性增长试验 预计受试产品在现场使用环境中会有明显的冷凝和结霜时，则在高温下应施加潮湿应力。B.可靠性鉴定试验 同可靠性增长试验 C.ORT 试验 应进行恒定湿热试验，湿度一般为90%~95%，高温温度一般为产品标准的工作高温温度。 1.对于有重复事件的故障树，为了应用模块分解法对其进行简化，可应用（）达到目的。 A.递推化法 B.直接化法 C.逻辑简化法 D.“割顶点法” 答案：D 2.某系统包含3个单元，其最小割集为{1，2}、{1，3}和{2，3}，则该系统为（）模型。 A.串联 B.表决 C.旁联 D.桥联 答案：B 3.假设表决器完全可靠的“三中取二”系统，其单元故障率均为λ，则其系统的MTBCF为（）。 A.5/6λ B.6/5λ C.6/(5λ) D.5/(6λ) 答案：D 4.对于可靠性设计分析工作来说，（）。 A.应由质量管理人员负责实施 B.应由可靠性专业人员实施 C.应贯彻“谁设计、谁分析”的原则 D.应由领导指派专人负责实施 答案：C 5.在故障树的模块化过程中，把原树中把分割出的模块用一个（）代替，其概率即为此模块的概 A.中间事件 B.未展开事件 C.底事件 D.“准底事件” 答案：D 6.进行FMEA时，严酷度一般情况下可分为四级，通常规定其中Ⅱ类是（）。 A.轻度的 B.中等的 C.致命的 D.灾难的 答案：C 7.什么既是FMECA的基础，同时也是故障树分析、事件树分析的基础？（） A.故障判据 B.故障模式 C.潜在故障 D.严酷度 答案：B 8.FMECA的根本目的只有一个，即（）。 A.从产品设计、生产和使用角度发现各种缺陷与薄弱环节，从而提高产品可靠性水平 B.准确估计出产品的可靠性水平 C.为可靠性建模提供可信的依据 D.为故障树分析奠定基础 答案：A 9.FMECA包括（）两个步骤。 A.故障模式分析和危害性分析 B.故障模式影响分析和危害性分析 C.故障影响分析和危害性分析 D.故障原因分析和危害性分析 答案：B 10.FTA的基础及关键是（）。 A.收集资料 B.建树 C.定性分析 D.定量计算 答案：B 11.故障分布服从Weibull分布，则形状参数为（）于1时故障率曲线呈水平直线。 A.小 B.等 C.大 D.接近 答案：B 12.某喷气式飞机有三台发动机，至少需要两台发动机正常才能安全起落和飞行，假定飞机故障仅 A.0.99993 B.0.99995 C.0.99998 D.0.99999 答案：A 13.可靠性框图“n中取r”表决模型在假设表决器完全可靠的情况下，当表决数r =（）时等价 A.0 B.1 C.r 产品可靠性测试规范 1．目的 本文制定产品可靠性测试的要求和方法,确保产品符合可靠性的质量 要求。 2．范围 本文件适用本公司所有产品。 3．内容 3.1 实验顺序 除客户特殊要求外，试验样品进行试验时，一般按下表的顺序进行： 3.2实验条件 3.2.1 实验条件： 3.2.2 试验机台误差： a.温度误差：高温为+/-2℃，低温为+/-3℃. b.振动振幅误差：+/-15%. c.振动频率误差：+/-1Hz. 3.2.3 落地试验标准 3.2.3.1 落地试验应以箱体四角八边六面（任一面底部相连之四角、与此四角相连之八边， 六面为前、后、左、右、上、下这六个面）按规定高度垂直落下的方式进行。 重量高度 0~10kg以内75cm 10~20kg以内60 cm 20kg以上53 cm 3.2.3.2 注意事项： 5.2.3.2.1 箱内样品及包材在每个步骤后进行外观与功能性检验。 5.2.3.2.2 跌落表面为木板。 3.2.4 推、拉力试验方法和标准 3.2. 4.1、目的：为了评定正常生产加工下焊锡与焊盘或焊盘与基材的粘结质量。 3.2. 4.2、DIP类产品，需把元件用剪钳剪去只留下元件脚部分（要求留下部分 可以自由通过元件孔），且须把该焊盘与所连接的导线分开，然后固定 在制具上用拉力机以垂直于试样的力拉线脚（如下图），直到锡点或焊 盘拉脱为止，然后即可在拉力计上读数。 拉力方向 焊锡 焊盘 （图1） 3.2. 4.3、SMT类产品，片式元件用推力计以如下图所示方向推元件。推至元件或焊盘脱落后在推 拉力计上读数。并把结果记录在报告上。 三极管推力方向如下图所示，推至元件或焊盘脱落后在推拉力计上读数，并记录。 3.2. 4.4、压焊类产品，夹住排线（FFC或FPC）以如下图所示方向做拉力，拉至FFC或FPC 断或焊锡与焊盘脱离（锡点脱离）或焊盘与基材脱离（起铜皮），把结果记录在报告 上。 3.2. 4.5、产品元器件抽样需含盖全面规格尺寸。产品各抗推、拉力标准为; ?平时成绩30% + 考试成绩70% ?名词解释（2x5=10）+ 简答与画图（8x10=80）+ 计算（1x10=10） 名词解释 p型和n型半导体 漂移和扩散 简并半导体 异质结 量子隧穿 耗尽区 阈值电压 CMOS 欧姆接触 肖特基势垒接触 简答与画图 1.从能带的角度分析金属、半导体和绝缘体之间的区别。 2.分析pn结电流及耗尽区宽度与偏压的关系。 3.什么是pn结的整流（单向导电）特性？画出理想pn结电流-电压曲线示意图。 4.BJT各区的结构有何特点？为什么？ 5.BJT有哪几种工作模式，各模式的偏置情况怎样？ 6.画出p-n-p BJT工作在放大模式下的空穴电流分布。 7.MOS二极管的金属偏压对半导体的影响有哪些？ 8.MOSFET中的沟道是多子积累、弱反型还是强反型？强反型的判据是什么？ 9.当VG大于VT且保持不变时，画出MOSFET的I-V曲线，并画出在线性区、非线 性区和饱和区时的沟道形状。 10.MOSFET的阈值电压与哪些因素有关？ 11.半导体存储器的详细分类是怎样的？日常使用的U盘属于哪种类型的存储器，画出 其基本单元的结构示意图，并简要说明其工作原理。 12.画出不同偏压下，金属与n型半导体接触的能带图。 13.金属与半导体可以形成哪两种类型的接触？MESFET中的三个金属-半导体接触分 别是哪种类型？ 14.对于一耗尽型MESFET，画出VG=0, -0.5, -1V（均大于阈值电压）时的I-V曲线示 意图。 15.画出隧道二极管的I-V曲线，并画出电流为谷值时对应的能带图。 16.两能级间的基本跃迁过程有哪些，发光二极管及激光器的主要跃迁机制分别是哪 种？ 计算 Pn结的内建电势及耗尽区宽度 一、单项选择题(本大题共25小题，每小题1分，共25分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．下列费用中属于预防成本的是（） A．进货测试费 B．质量等级的评审费 C．对测试设备的评价费 D．试制产品质量的评审费 2．著名质量管理大师戴明的主要贡献是（） A．开发出了因果图 B．提出了组织的管理者必须关注的14个要点 C．提出了质量改进三步曲 D．开创了统计质量控制的新领域 3．产品质量的最终裁判者是（） A．产品质量监督部门 B．公司领导 C．产品设计人员 D．顾客 4．企业经营的逻辑起点是（） A．识别和细分顾客 B．产品的开发设计 C．到工商部门登记注册 D．销售产品 5．将顾客的需要描述为“金字塔”式层次结构的学者是（） A．马斯洛 B．朱兰 C．石川馨 D．狩野纪昭 6.最先提出全面质量管理概念的学者是（） A.朱兰 B.菲根堡姆 C.戴明 D.泰罗 7.一般来讲，预防成本占全部质量成本的（） A.25%-40% B.20%-40% C.10%-50% D.0.5%-5% 8．给核心过程提供基础保证的活动过程称为（） A．设计过程B．生产提供过程C．支持过程D．供应和合作过程 9．发动质量改进的第一步是（） A．质量改进的制度化B．高层管理者的参与 C．产品设计人员D．顾客 10.在正态分布情况下，工序加工产品的质量特性值落在6σ范围内的概率或可能性约为（） A.99.73% B.95.45% C.68.27% D.80.25% 11. 贯彻和实施质量方针和质量管理的要素是（） A.质量文件 B.质量目标 C.质量体系 D.最高管理者 12. PDCA循环的关键在于（） A. P阶段 B. D阶段 C.A阶段 D. C阶段 13. 在散布图中，当x增加，相应的y减少，则称x和y之间是（） 无锡工艺职业技术学院电子信息工程系 毕业设计论文 半导体器件封装的可靠性研究 专业名称应用电子技术 学生姓名 学号 指导教师鲍小谷 毕业设计时间2010年2月20日~6月12日 半导体器件是经过衬底制备、外延、氧化、光刻、掺杂、封装等工序做出来的。但要保证做出的产品在正式生产后可以让顾客使用，且安全可靠、经久耐用，就必须在研究发展期间就将可靠度设计于产品质量中，因此试验的工作是不可少的。 试验是评估系统可靠度的一种方法，就是将成品或组件仿真实际使用环境或过应力的情况下予以试验，利用过程中失效之左证数据来评估可靠度。当然佐证资料越多，对所估计的可靠度信心也越大，可是人们又不希望采用大量样本来进行试验。若不做试验或做某种程度的试验，就根本不知道产品可靠的程度。 本文主要介绍了可靠性试验在半导体器件封装中是怎样使用的，从而来突出可靠性试验在封装中起着很重要的作用。 关键词：半导体器件；封装类型；可靠性；试验 Abstract Semiconductor substrate after the preparation, epitaxy, oxidation, lithography, doping, packaging and other processes done. However, to ensure that products made after the official production for customers to use, and safe, reliable, and durable, it is necessary to research and development in reliability during the design will be in product quality, and therefore the work of test is indispensable. Trial is to assess the system reliability of the method is that simulation will be finished products or components of the actual use of the environment or the circumstances have to be stress test, using the process of failure data to assess the reliability of proof. Of course, the more supporting information, the reliability of the estimate the greater the confidence, but people do not want to adopt a large number of samples tested. Do not test or do some degree of testing, simply do not know the extent of product reliability. This paper introduces the reliability test in semiconductor devices is how to use the package, and thus to highlight the reliability test in the package plays a very important role. Key words: Semiconductor devices; Package type; Reliability; Trial 质量及可靠性工程2010-2011学年第一学期 1、 什么是故障树分析法？在那些工作中可以应用故障树分析法？故障树分析法的程序是什么？（10分） 答：①故障树分析法简称FTA ，是系统可靠性和安全性分析的重要工具之一。FTA 是以系统所不希望发生的一个事件（顶事件）作为分析目标，通过逐层向下推溯所有可能的原因，每层推溯其直接原因，从而找出系统内可能存在的元件失效、环境影响、人为失误以及程序处理等硬件和软件因素（各种底事件）与系统失效之间的逻辑关系，并用倒树状图形表示出来。 ③故障树分析法不仅可用于解决工程技术中的可靠性问题，而且也可用于经济管理的系统工程问题，也可用于作为管理人员及维修人员的一个形象的管理、维修指南。用来培训长期使用大型复杂系统的人员也很合适。 2、 某一系统的可靠性逻辑框图如图所示，若各单元相互独立，且单元可靠度分别 为10.99R =，20.98R =，30.97R =,40.96R =,50.98R =,求该系统的可靠度。（20 分） 对于串联： 1 ()n i i R t =∏ 对于并联：n 1 ()1[1()]s i i R t R t ==--∏ 3、 设系统由A 、B 、C 三个子系统串联组成。已知各子系统可靠度 0.9A R =,0.8B R =,0.85C R =。要求系统可靠度*0.7S R =。试对3个子系统进行可靠度再分配。（20分） 4、 例5.6 一个系统由3个子系统串联组成，通过预计得到它们的可靠度分别为0.7, 0.8, 0.9，则系统可靠度R s ＝0.504，而规定的系统的可靠度R s *＝0.65，试对3个子系统进行可靠度再分配。 解： (1)已知 R s *＝0.65，n ＝3 (2)把原子系统的可靠度由小到大排列为 R 1＝0.7， R 2＝0.8， R 3＝0.9 (3)确定K O ，令R 3+1＝1.0，由式(3.9)计算 j=1，r 1＝[R s */R 2?R 3?R 4]1/1＝0.903> R 1 j=2，r 2＝[R s */R 3?R 4]1/2 ＝0.85> R 2 j=3，r 1＝[R s */ R 4]1/3＝0.866< R 3 因此，K O ＝2 (4)计算R 0，由式(3.10)计算 R 0＝[R s */ R 3?R 4]1/2＝0.85 (5)得到R 1＝R 2＝R 0＝0.85，R 3＝0.9 可靠性控制和改进 产品设计完成后，只是有了内在的可靠性，但在生产制造过程中，若无适当的质量控制或可靠性措施，就会引起可靠性退化现象。因此，必须加强以可靠性控制和改进为主要内容的可靠性管理。 一、生产工艺过程的可靠性控制 一般说来，生产工艺由主产制造加工方法、设备、工序、作业标准（规程）、检测方法等要素构成。同一种产品往往可采用各种不同的工艺制造，不同的工艺其构成要素的参数表述不同，对产品可靠性影响的作用也会有所不同。生产工艺对可靠性指标的作用与影响如下图所示。 显然，优良的工艺方法是生产过程中可靠性增长的保证。众所周知，产品在生产与使用过程中又常会有许多随机事件发生， 这就使直接辨识或定量表示生产工艺对可靠性指标的影响有相当困难，但我们可以把工艺引起的故障原因分析归类（见下图）。 从上图可以看出：由工艺引起的故障原因除了1.1与1.3外，其余都是生产过程中可靠性退化的原因。因此，可以归纳出在生产工艺方面实行可靠性控制的两大任务。 ①通过完善工艺结构，改进工艺方法，制定与实施作业标准等措施，保障生产过程中减少乃至消除可靠性退化。 ②通过工艺方面的可靠性分析、评审，找出影响可靠性的各种隐患，反馈给设计部门更正，改进设计质量，以提高产品的内在可靠性。 二、设备的工艺可靠性控制 设备的工艺可靠性是指在规定范围和时间内，设备保持满足工艺过程中与其有关的质量指标数值的性质。它是引起产品可靠性退化的重要因素。 依据设备在生产工艺过程中接受的任务不同，一般分为生产设备、检测设备和运输设备等，现分别简教其可靠性控制内容与要求。 1．生产设备的工艺可靠性控制 生产设备的工艺可靠性与其本身的完善程度、自动化水平、工作原理与控制方式等情况有密切联系。 用来减轻工人劳动强度或弥补人类工作能力的生产设备，因其使用效果取决于工人的技术熟练程度（如手工操作的电焊机），则其工艺可靠性控制要由操作工人素质（如技术水平、工作责任心等）来保证。为此，要重视和强化生产操作工人的质量意识教育和业务技能培训，制订与坚决实施先进合理的作业标准，通过人的控制，完成工艺任务的设备装置工艺可靠性。因加工结果与设备装置的调整及工艺参数密切相关，故应明确规定需控制的工艺参数值，严密监控工艺流程或工序，以保证工艺参数值稳定，从而保证这些设备装置的工艺可靠性。 自动控制的生产设备，则应重视和保证传感器、计算机程序等硬、软件的可靠性，以保证设备的工艺可靠性。 半导体期末复习补充材料 一、名词解释 １、准费米能级 费米能级和统计分布函数都是指的热平衡状态，而当半导体的平衡态遭到破坏而存在非平衡载流子时，可以认为分就导带和价带中的电子来讲，它们各自处于平衡态，而导带和价带之间处于不平衡态，因而费米能级和统计分布函数对导带和价带各自仍然是适用的，可以分别引入导带费米能级和价带费米能级，它们都是局部的能级，称为“准费米能级”，分别用E F n、E F p表示。 ２、直接复合、间接复合 直接复合—电子在导带和价带之间直接跃迁而引起电子和空穴的直接复合。 间接复合—电子和空穴通过禁带中的能级（复合中心）进行复合。 ３、扩散电容 PN结正向偏压时，有空穴从P区注入N区。当正向偏压增加时，由P区注入到N区的空穴增加，注入的空穴一部分扩散走了，一部分则增加了N区的空穴积累，增加了载流子的浓度梯度。在外加电压变化时，N扩散区内积累的非平衡空穴也增加，与它保持电中性的电子也相应增加。这种由于扩散区积累的电荷数量随外加电压的变化所产生的电容效应，称为P-N结的扩散电容。用CD表示。 4、雪崩击穿 随着PN外加反向电压不断增大，空间电荷区的电场不断增强，当超过某临界值时，载流子受电场加速获得很高的动能，与晶格点阵原子发生碰撞使之电离，产生新的电子—空穴对，再被电场加速，再产生更多的电子—空穴对，载流子数目在空间电荷区发生倍增，犹如雪崩一般，反向电流迅速增大，这种现象称之为雪崩击穿。 1、PN结电容可分为扩散电容和过渡区电容两种，它们之间的主要区别在于 扩散电容产生于过渡区外的一个扩散长度范围内，其机理为少子的充放 电，而过渡区电容产生于空间电荷区，其机理为多子的注入和耗尽。 2、当MOSFET器件尺寸缩小时会对其阈值电压V T产生影响，具体地，对 于短沟道器件对V T的影响为下降，对于窄沟道器件对V T的影响为上升。 3、在NPN型BJT中其集电极电流I C受V BE电压控制，其基极电流I B受V BE 电压控制。 4、硅-绝缘体SOI器件可用标准的MOS工艺制备，该类器件显著的优点是 寄生参数小，响应速度快等。 5、PN结击穿的机制主要有雪崩击穿、齐纳击穿、热击穿等等几种，其中发 半导体器件物理复习题 第二章： 1） 带隙：导带的最低点和价带的最高点的能量之差，也称能隙。 物理意义：带隙越大，电子由价带被激发到导带越难，本征载流子浓度就越低，电导率也就越低 2）什么是半导体的直接带隙和间接带隙？ 其价带顶部与导带最低处发生在相同动量处(p ＝0)。因此，当电子从价带转换到导带时，不需要动量转换。这类半导体称为直接带隙半导体。 3）能态密度：能量介于E ～E+△E 之间的量子态数目△Z 与能量差△E 之比 4）热平衡状态：即在恒温下的稳定状态.(且无任何外来干扰,如照光、压力或电场). 在恒温下,连续的热扰动造成电子从价带激发到导带，同时在价带留下等量的空穴.半导体的电子系统有统一的费米能级,电子和空穴的激发与复合达到了动态平衡，其浓度是恒定的，载流子的数量与能量都是平衡。即热平衡状态下的载流子浓度不变。 5）费米分布函数表达式？ 物理意义：它描述了在热平衡状态下,在一个费米粒子系统（如电子系统）中属于能量E 的一个量子态被一个电子占据的概率。 6 本征半导体价带中的空穴浓度： 7）本征费米能级Ei ：本征半导体的费米能级。在什么条件下，本征Fermi 能级靠近禁带的中央：在室温下可以近似认为费米能级处于带隙中央 8）本征载流子浓度n i : 对本征半导体而言，导带中每单位体积的电子数与价带每单位体积的空穴数相同, 即浓度相同，称为本征载流子浓度，可表示为n ＝p ＝n i . 或：np=n i 2 9) 简并半导体：当杂质浓度超过一定数量后，费米能级进入了价带或导带的半导体。 10) 非简并半导体载流子浓度: 且有: n p=n i 2 其中: n 型半导体多子和少子的浓度分别为: p 型半导体多子和少子的浓度分别为: 中国质量协会注册可靠性工程师项目报告 XX可靠性工作项目报告 1 项目简介 1.1.项目背景 XXX。 1.2.项目概要 该项目主要工作内容包括基本可靠性预计、硬件故障模式影响与危害性分析（FMECA）、任务可靠性预计、测试性建模与分析、维修性预计等相关工作，目的是落实总体单位可靠性研制总要求，完成该型产品可靠性设计分析工作。 项目首先根据产品设计方案，建立结构树，根据GJB/Z299C预计产品MTBF，并提出5条改进建议，采纳其中3条建议后，MTBF提高约400小时。然后根据设计方案实施硬件FMECA分析工作，按总体单位要求输出报告，并提交故障模式清单。结合任务可靠性框图和故障数据进行任务可靠度预计。最后利用FMECA分析结果进行维修性预计与测试性建模和分析，维修性和测试性预计结果基本满足系统要求。 该项目利用了北京天健志行科技有限公司代理的ASENT软件工具，ASENT是美国Raytheon公司开发的专业可靠性、维修性、测试性协同设计分析工具包，具有可靠性预计、可靠性建模、热分析、FMECA、RCMA、测试性预计、维修性预计、可用性预计、FRACAS等功能。 1.3.实施时间 该项目于2013.09.01开始实施，并于2014.03.31完成。 1.4.项目组成员 项目主要成员情况如表1所示： 表1项目组成员列表 姓名项目角 色 单位项目主要职责 XXX 项目负 责人北京天健志行 科技有限公司 可靠性分析技 术咨询与支持 XXX技术咨 询北京天健志行 科技有限公司 可靠性分析技 术咨询 XXX项目组 成员北京天健志行 科技有限公司 可靠性分析技 术支持 XXX项目组 成员北京天健志行 科技有限公司 可靠性分析技 术支持 2 可靠性目标 2.1实现可靠性定量要求 总体单位提出xx可靠性、维修性、测试性定量要求，包括以下几个方面：1）可靠性定量指标： MTBF不小于5000小时（成熟期目标值） 2）测试性定量指标： 3）维修性定量指标，包括： ?Xxxxx 通过该项目，落实各项定量指标要求。 2.2 奠定可靠性工作技术基础 通过XX中可靠性、维修性、测试性设计和分析的工作模式，及工程应用的方法，为该项目所属成品厂今后的可靠性和综合保障工作奠定理论、方法、流程的基础。 3 实施说明 根据GJB 450A-2004 装备可靠性工作通用要求，实施XX的可靠性设计与分析工作，可靠性设计与分析工作与产品寿命周期阶段的关系如图1所示： 电子产品的可靠性试验 评价分析电子产品可靠性而进行的试验称为可靠性试验。试验目的通常有如下几方面： 1. 在研制阶段用以暴露试制产品各方面的缺陷，评价产品可靠性达到预定指标的情况； 2. 生产阶段为监控生产过程提供信息； 3. 对定型产品进行可靠性鉴定或验收； 4. 暴露和分析产品在不同环境和应力条件下的失效规律及有关的失效模式和失效机理； 5. 为改进产品可靠性，制定和改进可靠性试验方案，为用户选用产品提供依据。 对于不同的产品，为了达到不同的目的，可以选择不同的可靠性试验方法。可靠性试验有多种分类方法. 1. 如以环境条件来划分,可分为包括各种应力条件下的模拟试验和现场试验； 2. 以试验项目划分，可分为环境试验、寿命试验、加速试验和各种特殊试验； 3. 若按试验目的来划分，则可分为筛选试验、鉴定试验和验收试验； 4. 若按试验性质来划分，也可分为破坏性试验和非破坏性试验两大类。 5. 但通常惯用的分类法，是把它归纳为五大类: A. 环境试验 B. 寿命试验 C. 筛选试验 D. 现场使用试验 E.鉴定试验 1. 环境试验是考核产品在各种环境（振动、冲击、离心、温度、热冲击、潮热、盐雾、低气压等）条件下的适应能力，是评价产品可靠性的重要试验方法之一。 2. 寿命试验是研究产品寿命特征的方法，这种方法可在实验室模拟各种使用条件来进行。寿命试验是可靠性试验中最重要最基本的项目之一，它是将产品放在特定的试验条件下考察其失效（损坏）随时间变化规律。通过寿命试验，可以了解产品的寿命特征、失效规律、失效率、平均寿命以及在寿命试验过程中可能出现的各种失效模式。如结合失效分析，可进一步弄清导致产品失效的主要失效机理，作为可靠性设计、可靠性预测、改进新产品质量和确定合理的筛选、例行（批量保证）试验条件等的依据。如果为了缩短试验时间可在不改变失效机理的条件下用加大应力的方法进行试验，这就是加速寿命试验。通过寿命试验可以对产品的可靠性水平进行评价，并通过质量反馈来提高新产品可靠性水平。 3. 筛选试验是一种对产品进行全数检验的非破坏性试验。其目的是为选择具有一定特性的产品或剔早期失效的产品，以提高产品的使用可靠性。产品在制造过程中，由于材料的缺陷，或由于工艺失控，使部分产品出现所谓早期缺陷或故障，这些缺陷或故障若能及早剔除，就可以保证在实际使用时产品的可靠性水平。 可靠性筛选试验的特点是： A. 这种试验不是抽样的，而是100%试验； B. 该试验可以提高合格品的总的可靠性水平，但不能提高产品的固有可靠性，即不能提高每个产品的寿命； C. 不能简单地以筛选淘汰率的高低来评价筛选效果。淘汰率高，有可能是产品本身的设计、元件、工艺等方面存在严重缺陷，但也有可能是筛选应力强度太高。淘汰率低，有可能产品缺陷少，但也可能是筛选应力的强度和试验时间不足造成的。通常以筛选淘汰率Q和筛选效果β值来评价筛选方法的优劣：合理的筛选方法应该是β 值较大，而Q值适中。 上述各种试验都是通过模拟现场条件来进行的。模拟试验由于受设备条件的限制，往往只能对产品施加单一应力，有时也可以施加双应力，这与实际使用环境条件有很大差异，因而未能如实地、全面地暴露产品的质量情况。现场使用试验则不同，因为它是在使用现场进行，故最能真实地反映产品的可靠性问题，所获得的数据对于产品的可靠性预测、设计和保证有很高价值。对制定可靠性试验计划、验证可靠性试验方法和评价试验精确性，现场使用试验的作用则更大。 鉴定试验是对产品的可靠性水平进行评价时而做的试验。它是根据抽样理论制定出来的抽样方案。在保证生产者不致使质量符合标准的产品被拒收的条件下进行鉴定试验。 1 ．可靠性设计的意义 ①可靠性贯穿于电子产品的整个寿命周期，从产品的设计、制造到安装、使用、维护的个阶段都有一个可靠性问题。但首先要抓好可靠性设计。产品可靠性的定量指标应该在设计过程就得到落实，为产品的固有可靠性奠定良好的基础。反之，一个忽视可靠性设计的产品，必然是“先天不足，后患无穷”，在使用过程中大部会暴露出一系列不可靠问题。据统计，由于设计不当而影响产品可靠性的程度占各种不可靠因素的首位。所以，我们必须扭转只搞性能指标设计，忽视可靠性设的倾向，在产品研制、设计阶段，认真开展可靠性设计，为产品固有可靠性奠定基础。②随着科学技术的进步和经济技术发展的需要，电子产品日益向多功能、小型化、高可靠方向发展。功能的复杂化，使设备应用的元器件、零部件越来越多，对可靠性要求也越来越高。每一个元器件的失效，都可能使设备或电子系统发生故障。 质量管理与可靠性课程设计说明书 学院：机械工程学院 专业：工业工程 班级：一班 学号：14015111 姓名：潘洪 指导教师：张付英 设计日期：2017年6月28日 目录 一、课程设计目的和要求 (1) 1、目的 (1) 2、要求 (1) 二、设计题目 (2) 1．质量控制设计题目 (2) 2．实验设计题目 (4) 三、设计结果 (5) 题目一、 (5) 1、寻找原因 (5) 2.寻找影响精铣机梁两外角尺平面工序出现不合格品的主 要原因 (7) 3 . 工序稳定性分析及能力分析 (8) 5.效果检查 (13) 题目二 (15) 1.寻找原因 (15) 2.工序的稳定性分析和工序能力分析 (15) 3.因果分析 (17) 4、制定对策计划表 (19) 题目三 (19) 1.在Minitab的工作界面创建正交表 (19) 2.结果分析 (20) 题目四 (27) 1.用正交用正交实验表L8(24) (27) 2.结果分析 (29) 四总结体会 (31) 五参考文献 (32) 一、课程设计目的和要求 1、目的 1）加深对质量管理课程及统计学课程基础理论和基本知识的理解。 2）使学生掌握质量管理的基本方法，正确应用质量管理方法对质量形成的全过程进行管理和控制。 3）熟练应用常用的统计工具，提高解决实际问题的能力和相应的软件使用技能。 2、要求 1）要求学生能利用排列图寻找主要问题或影响质量的主要因素，学生能用Minitab软件绘制排列图。 2）要求学生能利用因果图表示主要问题与影响该问题的原因，通过层层深入的研究找出影响质量的原因，把影响质量的主要、关键、具体原因找出来，从而明确所要采取的措施，并能用Minitab 软件绘制因果图。 3）要求学生能利用直方图来显示质量数据的分布规律，通过观测直方图的形状，判断生产过程的质量水平和分散程度，判断工序是否正常，工序能力是否满足要求；并能用Minitab软件绘制直方图。 4）要求学生能利用控制图判断工序是否处于统计在控的状态，能用Minitab软件绘制控制图。 5）要求学生掌握试验设计法的使用条件、制定因素水平表，正交表设计，确定实验；实验。能用Minitab软件进行因素、水平的定义和正交表的选择，正确地把因素、水平填写到正交表中，分析实验结果。 电子产品可靠性测试实验 姓名： 班级： 学号： 指导老师： 1,用HASS试验 HASS试验是利用高机械应力与高变温率来实现高加速的，该试验要求产品具有高于正常使用环境下的足够的强度余量，试验中采用高于正常水平的温度、振动、电压和其他应力，激发缺陷快速暴露，以便使筛选过程更加经济有效。采用HASS试验不仅可以确定在加大环境应力情况下产品的能力，还可以分析研究产品的失效机理，通过其设计和过程更改提高产品耐破坏能力，以确保较大的设计和过程余量，从而确保产品的质量和可靠性。 （1）疲劳损伤与机械应力的关系如下： D≈nσβ 式中D——Miner准则的疲劳损伤积累； n——应力循环次数； σ——机械应力，即单位面积的作用力； β——疲劳试验确定的材料常数，其变化范围为8~12。 上述机械应力可能由热膨胀、静载荷、振动、潮湿或其他导致机械应力的作用所引起。 通过增大应力可使振动筛选加速，有效激发缺陷和故障。如将振动量值提高两倍，假定β=10,则疲劳损伤累积速率可能增加到1000多倍，这就是筛选时间也缩短了近1000倍，提高了筛选效率。这就验证了通过利用较高的应力量值可极大压缩试验时间，从而导致试验费用的节约。 （2）实验数据 温度变化率与温度循环次数关系。温度循环属热疲劳性质，Smithson S A先生在1990年环境科学学会年会发表的论文中给出了如表所列的不同温度率下的筛选效果。试验中总共使用了400000个样本，每组用100000个样本以5℃/min~25℃/min的温度范围和四种不同的温度率进行热筛选，持续试验直到认为全部薄弱环节（接近10%）均已出现故障。 上面表格说明温变率为5℃/min下进行400个66min/次的温度循环与温变率为40℃/min下进行1个8min/次循环的效果是一样的，而两者所花时间比则达到4400:1。筛选应力越高，产品的疲劳和破坏越快，有缺陷的高应力部位累计疲劳损伤比低应力部位要快得多，这样就有可能使产品内有缺陷元器件与无缺陷元器件在相同应力下拉开疲劳寿命的档次，使缺陷迅速暴露的同时，无缺陷部位的损伤也很小。 HASS技术是一种高效筛选工艺过程，它使用较高的温度和振动等组合应力，施加在批量制造的产品上，快速高效的剔除产品在制造过程中引入的缺陷，确保了HALT试验后产品延续的高质量和高可靠性。为了进行高效筛选必须采用高于正常水平的应力值，要对HASS 试验中应力值进行适当选取，就要对HALT试验后结果进行分析，合理的设置应力值保证高应力筛选顺利进行。 由于大型产品或设备本身就是由众多的模块、部件、单元组成，因此HASS一般只适用 针对下列各场景，判断是否有不合格项，并指出不合格项是不符合ISO9001中的哪条，简述其理由。 1、RS有限公司计划在8月下旬接受ISO 9001：2000质量管理体系第三方认证。为此总经理决定在7月16日～18日开展内部审核。审核一组来到公司办。办公室王主任非常热情好客，准备了许多瓜果。张组长谢绝了王主任的好意，马上切入审核正题，问：“办公室的主要质量职能有哪些？标准中哪些条款由办公室主管？”王主任拿出质量手册打开说：“办公室的质量职能在手册中已明确规定。办公室负责的标准条款主要有4.2.2质量手册、4.2.3文件控制、4.2.4质量记录的控制、5.3质量方针、5.4策划、5.5.1职责和权限、5.5.3内部沟通、5.6管理评审、6.2人力资源、8.2.2内部审核、8.5改进等”。张组长问：“还有没有？”王主任想了想肯定地说：“没有”。 答：质量手册中对每个部门都有职能分工，题中并没有提及办公室的职能，所以不能作出判断。但判断为不符合5.5.1职责和权限也是有一定道理的。 2．组长建议先看培训，负责培训的杨工程师捧出一大叠早已准备好的培训资料。各类人员培训规范齐全，并有年度培训计划，该计划未形成红头文件下发，但有王主任批准签字。在审查主要工种培训时，小组查到了课堂培训记录、试卷。除此以外再无培训记录。张组长问到主要、关键、特殊岗位持证情况时，杨工程师翻出台账，该台账记录了所有发证人员名单。张组长问：“哪些岗位为关键的？”杨工说：“过去没有明确，文件上也没有确定，我自个儿定的”。张组长问：“行车、锅炉工、内审员、电气等人员为何没有发证记录”？杨工工程师说：“这些人员都是委托外部培训的，所以不作记录”。在查到为用户代培时，杨工程师大叹苦经：“你也知道，公司没有场地，这项工作搞了两次，都是借用他人场地进行的”。“那么培训记录存放时间多长？”张组长顺便问一句。“5年。”杨工程师答道。 答：不符合标准中6.2.2能力、培训和意识 3．审核到文件控制时，王主任说这事由他回答，同时他向每个审核员递了一根香蕉：“不要太紧张，吃了再说。”审核员吃了香蕉后，查看了文件控制的有关质量和可靠性报告
质量管理与可靠性实验报告
三种可靠性试验比较
质量管理与可靠性
电子产品可靠性测试规范
半导体器件物理及工艺
质量管理与可靠性试题
半导体器件封装的可靠性研究
质量及可靠性工程----答案北科大
生产工艺过程的可靠性控制与改进
半导体器件工艺与物理期末必考题材料汇总综述
半导体器件物理与工艺复习题(2012)
中国质量协会注册可靠性工程师项目报告
电子产品的可靠性试验
质量管理与可靠性课程设计
电子产品可靠性试验
《质量管理与可靠性》案例分析 2