可靠性工程于20世纪50年代初在美国兴起,先后经历了萌芽、独立、全面发展、深入发展、全新发展、直至今天的现代化进展阶段。可靠性工程应用领域不断扩张,从军工领域逐渐延伸到民用领域诸如工业产品(元器件、电器设备等)、船舶、汽车等领域。
可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内,完成规定功能的能力,是检验产品质量的重要手段。通过专业的试验设备模拟气候环境变化等情况,加速反应产品在外界气候及机械环境的影响下最大限度暴露产品缺陷,将质量风险管控前移至产品设计及生产过程中,通过对失效分析设立解决方案,对产品进行优化改进从而提高产品品质。
电子产品可靠性试验要素:
1)规定条件:环境条件、负荷条件
2)规定时间:产品能保持良好工作状态的时间
3)规定功能:产品功能的实现,即企业对产品功能的承诺
对于不同的产品和为达到不同的目的,具有多种的可靠性试验方法。其中环境试验指将产品暴露在自然环境或人工模拟环境中,从而对它们实际上会遇到的贮存、运输和使用条件下的性能做出评价。若不能很好的实施可靠性试验,就无法客观的对产品进行评价,造成产品在初期设计、生产过程中的缺陷不能被发现和改善,将导致用户使用中发生质量问题。
可靠性试验的意义在于1)研制阶段暴露试制产品缺陷;2)对产品制造过程起监视作用;3)根据试验制定合理的工艺筛选条件;4)分析产品在不同环境和应力条件下的失效模式和失效原因;(5)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。
我公司依据JEDEC标准制定出详尽且严于普遍用户的内部可靠性标准,从产品研发设计直至量产制定各阶段相应可靠性试验项目及条件,并严格遵循可靠性测试要求。
超材信息可靠性试验从项目选定、样本数量以及判定标准均选用业内高标准加上企业特定要求作为企业执行标准,目的是希望将器件的潜在隐患在产品研发设计及生产制造环节尽可能暴露出来,避免将存在潜在隐患的产品流出到客户端。比如:
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1. 实验样本数及判定标准方面:uHast等项目样本量选取77颗,而不是部分企业采用的22颗:根据LTPD方案77颗样本失效数不大于1(失效比例<5%)要比22颗样本0失效(失效比例<10%)的方案严两个档位。
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2. 评判标准方面:不仅是单纯的关注产品可靠性后性能的Pass与Fail,还要关注产品实验前后性能变化量,以量化的方式评价产品可靠性等级,公司企业标准将产品可靠性标准分为S级(可靠性前后特性指标/图形不发生变化)、A级(可靠性前后特性指标/图形发生变化,但是整体性能指标在SPEC范围内)、B级(可靠性前后特性指标/图形发生变化,且整体性能指标在SPEC范围外)。公司所有量产产品均要求符合”S”级标准。
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随着5G时代的到来,在高频化趋势下,智能手机频带间距逐渐缩小,频带隔离难度日益提升,带宽、插入损耗等性能要求也进一步提高,加之SAW滤波器向小型化演变,这些都对滤波器的设计、生产、工艺等提出了更高的挑战。
在实际使用过程中或者可靠性试验过程中,若芯片的核心功能区域在各种应力因素下导致不可逆影响,则会导致芯片性能参数出现恶化甚至器件失效。在多数可靠性实验项目中uHAST(高加速应力试验)和THS(高温高湿)试验是最容易暴露器件潜在缺陷的实验项目,需要重点关注。可靠性试验所产生的失效现象,可以根据芯片核心功能区域失效的程度分为直接失效和隐匿失效两大类,其中,直接失效可以通过常规可靠性试验方法和评判标准直接发现;而隐匿失效,用传统的评估方法,则不容易发现器件已经开始失效且随着时间的推移,失效将会积累,直至完全失效。
直接失效:性能测试Fail,由于直接失效导致的原因很多,比如Die crack、Bump crack、Lift、基板Crack、Short、Delamination、严重污染/腐蚀等,所以失效芯片开盖后有的可以直观可见腐蚀污染或者Crack等现象,有的则无法直观观察到明显的失效现象,需要具体情况具体分析。
此现象暴露明显,在性能检测Fail,较为容易被发现和锁定
隐匿失效:性能测试Pass但已发生变化,器件开盖后不能观测到明显的腐蚀污染现象。
此现象隐匿性较强,性能检测虽然Pass,但是出现这种现象的器件可靠性本身已经出现了问题,只是在实验条件下问题暴露不够充分,随着产品在实际工作场景下应用时间的积累,这类器件出现失效是大概率事件,这将带来后续整机生产制造环节的良品率以及产品售后环节产品返修率、客户满意度降低等问题 。
为了发现并客观评价产品存在的可靠性问题,公司在行业标准的基础上,摸索并建立了一套完整的SAW滤波器芯片可靠性评估方法、标准和实验环境;而在产品可靠性提升方面,公司从产品设计、材料研发、工艺改进等多环节入手,量产产品达到了行业高标准的企业S级可靠性标准。
符合企业可靠性S级标准产品的实验前后性能对比
SAW滤波器是移动通信及IoT领域的核心部件,在射频前端市场占据着重要地位,该器件的稳定运行直接影响产品的通信质量,与客户对产品的性能感知直接相关。高可靠性、长期持续稳定可靠工作的产品不仅可以给最终用户带来优质的通讯和数据处理体验,也将为整机制造企业的产品良率、客户满意度 、产品返修率、运营成本等带来积极影响。
影响产品可靠性的因素很多,任何一款产品都不可能做到绝对完美。公司一直将产品质量作为公司战略和企业生存发展的基石,我们将会持续在提高SAW滤波器产品可靠性的领域中不断探索和研究,力求以高性能且可信赖的产品来满足用户的需求。