[發明專利]一種航天用集成電路極限應力強度的快速評價方法

在審

• 申請號: 201410828830.3
• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN104596719A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 鐘征宇
• 申請（專利權）人: 北京自動測試技術研究所
• 主分類號: G01M7/06
• 分類號: G01M7/06;G01N3/60
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

技術領域

本發明涉及集成電路可靠性評估領域，尤其涉及一種航天用集成電路極限應力強度的快速評價方法。

背景技術

極限應力強度評價是一種使被測物承受不同的應力，進而發現設計上的極限，以及潛在弱點的實驗方法。通過航天環境極限應力強度評價試驗，可以獲得航天用集成電路產品的工作極限和破壞極限值，充分地了解產品在航天應用的可靠性設計裕量，進而改善產品設計。

目前，應用最多的是高加速壽命試驗方法。該方法是一種利用階梯應力方式加諸于產品，在早期發現產品缺陷、操作設計邊際及結構強度極限的方法。其加諸于產品的應力有振動、高低溫、溫度循環、電力開關循環、電壓邊際及頻率邊際測試等，通過試驗可以增加產品的強健度及可靠度。

現有技術的主要缺點在于：一是缺少試驗功能監測要求和方法；二是缺少綜合應力評價方法；三是未區別產品的工作極限和破壞極限。

上述缺點導致了現有技術不能完整地評價航天綜合應力條件下集成電路的可靠性，評價結果偏差較大。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明提出一種航天用集成電路極限應力強度的快速評價方法，通過明確評價實施的應力條件，復原航天實際應力環境的組合，實現對航天集成電路工作極限和破壞極限的評價，快速發現產品的設計和工藝過程中存在的缺陷。

為了便于理解，先介紹一下與本發明有關的幾個概念：

破壞極限：一個或多個產品的工作狀態不再滿足技術條件要求，且應力降低后，產品也不能恢復正常工作的那個應力強度值。破壞極限包括：破壞極限上限值、破壞極限下限值，對于振動試驗只有上限。

工作極限：一個或多個產品的工作狀態不再滿足技術條件要求，但應力降低后，產品仍能恢復正常工作的那個應力強度值。工作極限包括：工作極限上限值、工作極限下限值，對于振動試驗只有上限。

六自由度振動：一種模擬三個軸向六個方向振動的振動方式。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種航天用集成電路極限應力強度的快速評價方法，通過施加組合試驗，減少產品失效時間，從而快速確定待評價樣品的破壞極限和工作極限；所述方法包括溫度步進應力試驗、快速溫變應力試驗、振動步進應力試驗、溫度和振動綜合試驗。所有試驗的整個過程中均對待評價樣品的功能進行測試，并記錄故障現象。具體包括以下步驟：

S1、溫度步進應力試驗。

S11、確定試驗起始溫度：試驗起始溫度為20℃～30℃。

S12、確定溫度步進等級：最大溫度步進等級為10℃。

S13、確定溫度點駐留時間：溫度點駐留時間至少10分鐘，使待評價樣品上的溫度監測熱電偶達到穩定。

S14、按照所確定的溫度步進等級，以及每個溫度點的駐留時間，從所確定的起始溫度開始逐步增加試驗溫度，直至找到待評價樣品的工作極限或者試驗應力等級已經達到試驗箱的能力極限。

S15、確定待評價樣品的工作極限后，溫度步進試驗繼續進行，直至找到待評價樣品的破壞極限或者試驗應力等級已經達到試驗箱的能力極限。

S2、快速溫變應力試驗。

S21、確定試驗環境溫變速率為試驗設備的最大溫變速率。

S22、確定試驗環境的最低溫度比最低溫度工作極限高10℃，確定試驗環境的最高溫度比最高溫度工作極限低10℃。

S23、確定在試驗環境的最低溫度和最高溫度的駐留時間：駐留時間至少為5分鐘，以保證待評價樣品上的溫度監測熱電偶達到穩定，以及待評價樣品上熱容量最大的部件的溫度應力不小于試驗應力的80％。

S24、按照所確定的溫變速率，從所確定的最低溫度開始逐步增加試驗溫度，直至達到確定的試驗環境的最高溫度。

如果待評價樣品在試驗中沒有出現不可恢復性故障，快速溫變試驗至少執行5個循環。

S3、振動步進應力試驗。

S31、確定試驗的起始振動量級：起始振動量級為2～5Grms，推薦為5Grms。

S32、確定振動頻率范圍為2Hz～2000Hz，若產品最高使用頻率超過2000Hz，則振動頻率范圍上限為產品最高使用頻率。

S33、確定振動量級增加步長：振動量級增加步長為2～5Grms，推薦為5Grms。

S34、確定每個振動量級的駐留時間：駐留時間應當不小于10分鐘。

S35、按照確定的振動頻率范圍、振動量級增加步長，以及每個振動量級的駐留時間，從確定的起始振動量級開始逐步增加振動量級，直至找到待評價樣品的工作極限或者試驗應力等級已經達到試驗箱的能力極限。