目录 1.手机照相机闪光灯控制电路 2.数码照相机闪光灯灯控制电路 3.铃声控制电路 4.鸡场光电控制电路 5.电子节拍控制电路 6.光电跟踪控制电路 7.光电开关控制电路 8.光电池触发控制电路 9.光电池放大控制电路 10.灯光明暗转换电路 11.开门告知器电路 12.双向电子音乐门铃电路 13.石英钟声电路 14.节约水电红外控制电路 15.集光、磁、触摸控制为一体的遥控器 16.晶体管声控放大电路 17.场效应晶体管声控放大电路 18.红外线控制调光电路 19.声控报时电路 20.光控夜光照明电路 21.光电闪烁灯电路 22.光电控制烘手电路 23.光电控制温度电路 24.光电控制鸟鸣电路 25.光电控制玩具车电路 26.光电声转换电路 27.光电控制电话灯电路 28.光电控制天气预报电路 29.光电故障寻迹器电路 30.光电转换计数电路 31.光控灯笼电路 32.光控音乐集成电路 33.光电调光调温电路 34.自动控制加湿器电路 35.智力竟赛数字抢答器电路 36.儿童玩具机器猫电路 37.摩托车闪光灯灯电路 38.光电选纸机电路 39.亮度计电路 40.比色计电路 41.光电控制催眠曲电路 42.光控淋浴器电路 43.光控自动窗帘电路 44.电子自动点火电路 45.分币猜面游戏电路 46.声控玩具车电路 47.智能型声控娃娃电路 48.灵敏光控开关电路 49.光触发开关电路 50.调制型光电传感器应用电路 电路工作原 理 本 电 路 由 交 流 电 源， 变 压、 整 流、 滤 波、 三 端 稳 压；光 控、 磁 控、 触 摸 控 制；NE555转换电路，负载等部分组成，如图9-16所示。 1. 手机照相机闪光灯控制电路 图9-1是 100～200mA 峰 值 电 流 的 手 机 照相机闪光灯电路，采用 一 只 AAT3110-4.5 的 电容式电荷泵 芯 片， 将 手 机 锂 电 池 的 电 压 升 压 并稳压至 4.5V， 向 一 组 发 光 二 极 管 LED 提 供 工作电压和100～200mA 峰 值 电 流。 峰 值 电 流 经作为闪光 开 关 的 VF 形 成 回 路。 电 荷 泵 的 输 入滤波电容的电容量为 10μF，输 出 滤 波 电 容 的 电 容量为 4.7μF， 储 能 电 容 的 电 容 量 为 1μF。 RD为发光管 LED 的 平 衡 电 阻。 RP 为 峰 值 电 流 调节电阻，调 节 RP 的 阻 值 可 以 设 定 峰 值 电 流 的大小。 2. 数码照相机闪光灯控制电路 .3 铃声控制电路 4.鸡场光电控制电路 温度的变化直接影响家禽的产蛋率。以母鸡为例，必 须 对 鸡 舍 进 行 合 理 的 光 照 和 温 度 控 制. 1） 工作原理 1） 直流电源电路：220V 交 流 市 电 经 电 容C1 降 压， 二 极 管 VD2 半 波 整 流，VD3 稳 压 9V， 供 给 控 制电路。 2） 光控电路：图9-4是本控制器的工作原理图，图中IC1、IC2采用了 两 块 新 高 速 电 子 开 关 集 成 电 路。 当IC1的控制端的电压高于1.6V 时，其导通，否则截止。光控电路传感器由光敏电阻 RG 担任，当有光照时，阻值变小，亮阻 <10kΩ， 当 其 压 降 降 低 到 1.6V 时，IC1 不 导 通， ② 脚 输 出 低 电 平， 继 电 器 K1 不 工作，灯泡 HL 不亮。当天变暗后，光敏电阻阻值变大，其压降升高至1.6V 以上时，IC1导 通， ② 脚 输 出 高电位，继电器 K1吸合，电灯发 光， 为 鸡 舍 增 大 亮 度， 同 时， 发 光 二 极 管 LED1 发 光， 指 示 处 于 增 加 亮 度状态。当光线变强后，继电器 K1又释放，灯泡 HL 也随之熄灭。 5. 电子节拍控制电路 电子节拍器，可以用声响，也可以用闪光来显示节 奏，节 拍 频 率 可 以 从 每 分 钟 十 几 次 到 每 分 钟 一 百 几图9-5 电子节拍控制电路十次连续调节。可以用来练习 唱 歌 和 演 奏， 也 可 以 用 在 暗 室中报时用。 6. 光电跟踪控制电路 如图9-6所示，由光电池构成的光电跟踪电 路， 用 两 只 性 能 相 似 的 同 类 光 电 池 作 为 光 电 接 收 器 件。当入射光通量相同时，执行机构按预定的方式工作或 进 行 跟 踪。当 系 统 略 有 偏 差 时，电 路 输 出 差 动 信 号 带 动执行机构进行纠偏，消除偏差，实现自动跟踪的目的 7.光电开关控制电路 光电开关电路如图9-7所示。无光照时，系 统 处 于 某 一 工 作 状 态， 如 通 态 或 断 态。当 光 电 池 受 光 照 射时，产生较高的电动势，只要光强大于某个设定 的 阈 值，系 统 就 改 变 工 作 状 态， 达 到 开 关 的 目 的。这 种 开关电路多用于各种控制系统。 8. 光电池触发控制电路 光电池触发控制电路如图9-8所示。当光电 池 受 光 照 射 时， 使 单 稳 态 或 双 稳 态 电 路 的 状 态 翻 转， 改 变其工作状态或触发器件 （如晶闸管） 导通。
终于快把BJT型电路学完啦 1.差动放大电路提出的意义及静态分析 2.差动放大电路动态分析共模输入及差模输入 3.差动放大电路动态分析比较输入 4.差动放大电路反相输入和同相输入 5.差动放大电路输出端情况
摘要： 随着科学技术的发展 , 集成电路在电子设备中的应用越来越广泛。IC 的可靠性也逐渐成为制约产品质量的关键因素之一 ,IC的失效分析工作越来越受到重视。本文主要对集成电路失效分析的过程、方法、技术、发展等方面进行了详细的分析和阐述 , 对提高集成电路可靠性起到了借鉴作用。 电子业界的快速进步使得电子设备的集成性不断提升。作为电子设备的关键部分，集成电路负责数据信息的处理。一旦出现问题，整个设备也可能会产生严重的故障。电子设备可靠性的高低 , 很大程度上是由使用情况决定的。集成电路在生产和使用过程中 ,由于制造工艺、生产环境应力、使用条件、寿命损耗等各种因素的影响 , 不可避免地会出现失效的情况。 失效分析是提高集成电路质量和可靠性的重要手段 ,失效分析工程师需要利用电、物理、化学等多种技术定位失效点、查找失效分析失效机理、提供改进设计制造工艺的资料。失效分析的目的是通过实验 , 从故障器件中寻找相关信息 ( 失效等 ), 归纳、总结、发现、验证集成电路的失效并采取有效的措施 , 最终使产品的可靠性不断提高。 1 集成电路失效形式和失效机理 1.1 集成电路的失效来源分类 （1）电信号故障。这种故障情况通常与电路设计、供电设备等有关 , 或运输、安装过程中产生静电放电等原因造成的故障 , 具有一定的随意性 , 难以总结规律。其本质是电路中的电流、电压超过集成电路本身所具有的负荷能力。造成此类故障的原因存在于集成电路生产环境、操作人员、测试等各个方面 , 使用单位和生产厂家都存在导致此类问题的可能性。所以 , 在集成电路的生产和使用过程中 , 很重要的一点就是降低电过载的敏感性。 （2）内部失效。这种故障状况主要与集成电路本身的设计有关 , 也与器件材料等造成的可靠性问题有关。这种失效也可以叫作集成电路内在失效。故障类型包括结构设计缺陷、工艺错误位置、晶体缺陷和制造前工序等问题。这类问题的解决主要依赖于集成电路厂商对器件本身的结构、工艺、材料等方面的改进 ,用户只能通过改善外围电路来减少此类故障的风险而不能根除。 （3）外来异物失效。这种故障主要与集成电路通路、钝化层及外设封装工艺过程有关 , 其中钝化层及通路与晶圆后道工序存在一定的关联。目前，集成电路工艺比较完善 , 钝化层和通路部分可靠性较高 , 芯片内部的键合部分通常保护在封装范围内 , 因此，外来物失效最大的原因在于封装工艺。例如 , 在微处理器中 , 复杂的封装形式是器件可靠性的主要影响因素。这类失效的现象一般比较稳定 , 会在集成电路寿命较早的时候出现 , 这类失效集成电路可以通过适当的筛选提出。 1.2 集成电路失效机理 集成电路失效机理是指与集成电路性能有关，引起失效的各种应力因素及其相互作用过程，如电学、温度、机械、气候环境和辐射等。根据应力条件的不同，可以将失效机理分为几大类，包括电应力应力环境应力应力等。 （1）电应力故障的成因。主要有静电放电（ESD）、过电应力（EOS）和电迁移等几方面。静电放电基本上是指在两个静电电压不同的物体间发生的静电电荷交换，通常的放电模型主要分为三种：人体带电的放电模型、设备带电的放电模型和充电器具的放电模型。过电应力是指外部施加集成电路的造成的故障 , 可进一步划分为会导致局部电路击穿或发热烧坏的过压应力均为过电所致。电迁移现象是指集成电路内部的导体 ( 通常是金属互连线 ) 在长时间处于大电流电场中 , 离子的定向移动积累 , 会引起金属连线断开或内部短路等现象而产生的质量输送现象。 （2）温度应力失效机理。温度应力失效主要是指由于外界极端温度发生剧烈变化而引起的失效 , 通常温度过高引起的故障较多。它主要作用于两个方面 , 一是温度变化引起内部的机械应力 , 包括界面剪切力和内部水汽膨胀引起的的爆米花效应；另一种是高温会使高能载流子的增加使芯片内部晶体管结构发生雪崩击穿的机会增加 , 电路耐压能力下降 , 整体特性退化。 （3）机械应力失效机理。机械应力来源主要是集成电路安装、使用过程中产生的外部因素，会对集成电路内部结构造成机械损害。外部因素主要有不合理的安装机械应力、脚部成型不当引起的静态机械应力、外部震动、冲击引起的机械应力等。会产生内部的机械损伤，包括内部裂纹、黏合损伤等。 （4）气候环境压力失效原理。气候环境压力失效主要涉及湿度、外来污染和腐蚀等非温度压力下的环境因素对设备功能产生的影响。这种故障可能发生在生产过程中，也可能出现在使用过程中，主要与集成电路的气密性有关。 （5）辐射压力失效的原理。主要是讲的是当集成电路遭受宇宙射线或人工制造的高强度辐射时会导致的失效。这种失效大体上可以划分为三个主要类型：永久性损伤、半永久性损伤、及瞬时损伤。永久性损伤是即使将集成电路从辐射源中移开，其性能仍无法恢复到原有水平。半永久性损伤是从辐射源中移除集成电路后，其功能可以在较短的时间段内逐步回复。而瞬时损伤是只要删去辐射源，集成电路的性能可以即时重返原状。 2 集成电路失效分析过程 对于出现故障的集成电路，首先执行无损伤的检查，如果不能找出故障的来源，再对故障的集成电路进行无损检查。每种集成电路和故障类型都需要实施不同的分析程序，部分仅需对外壳进行检查就能识别故障类型，其他则需对电路展开详细分析，并借助高精度设备来确认其故障类型。因此，进行故障分析时必须谨慎，防止引入新的问题。 2.1 非破坏性分析 非破坏性分析就是在保证不对样本造成破坏的基础上，对样本的失效情况进行判断。主要的分析方式包括观察外在表象、电性能力的测试、应用 X 射线进行检查、采用扫描声学显微镜进行检测、利用粒子碰撞产生的噪音进行探测以及气体内部的成分进行分析。在外观分析中，通过肉眼或使用低倍数的光学显微镜对样本进行直接观察，以此评估电路表面是否存在损害等状况。电性能测试是对失效点和失效方式进行进一步确认 , 必要时，可在高温或潮热环境下进行试验。X光检查就是利用 X 光的透视原理来检测集成电路内部的构造是非常不错的。扫描声学显微镜检测是利用超声波传播的特性 , 检查集成电路内部的分层、裂纹、空洞等缺陷。粒子碰撞噪声检测内部气体成分分析 ,一般是针对气密性封装的腔体内环境 , 以及是否存在多余物体的颗粒进行检测。 2.2 开封制样和镜检 开封制样一般是在已经确认集成电路失效的情况下，需要对集成电路内部更深层次所需要的步骤进行观察和实验。由于不同集成电路在封装、结构等方面存在差异 , 应结合其具体特点采用这种处理方式 , 如机械启封、金相制样等。机开主要是针对陶瓷或金属封装的集成电路 , 利用研磨机、开盖机等设备对外壳体进行脱壳加工。化学开封主要是将塑封集成电路的封装料去除，一般采用发烟硝酸进行腐蚀处理。金相制样是在需要观察某一剖面的形貌时，才会采用金相制样、抛光等步骤进行制样。 2.3 内部电性能分析 在集成电路失效的情况下 , 内部芯片在开启后 , 其电量性能可作进一步分析。主要有三个关键步骤构成了芯片电性能的技术：确定缺陷点、电路分析以及微探测技术的应用。在寻找缺陷地点时，我们会以特定的问题点为 目 标， 运 用 OBIRCH 技 术 和 Emission 显 微 镜 技 术等专项检测技术进行精确定位。而电路分析方面，是通过有效地分析集成电路芯片的蓝图来逐步精确错误点，配合微探测技术最终完成缺陷定位。微探针检测技术是利用微探针在定位到芯片上某一模块或结构失效的情况下，对其进行相关电参数的单独隔离分段测试 , 以进一步确认其是否为失效点。 2.4 物理分析 物理分析法包括四种：聚焦离子束分析 ; 扫描电子显微镜分析；能谱分析；傅里叶红外光谱分析。 聚焦型离子光束主要是对集成电路表面进行精细切割或选择性地去除某一材料 , 以细致地观察芯片的深层形貌。与传统的研磨法相比更加精确 , 能够提高故障检测的精确性。扫描电子显微镜可以呈现集成电路最终的影像 , 并深入研究。一般用扫描电子显微镜对失效点的微小缺陷和成分进行分析 , 从而对故障发生的机理进行验证典型地，能谱分析需要配合扫描电子显微镜使用，它允许我们对电镜下观察到的特定微观区域执行元素的资质或定量评估。傅里叶红外光谱分析则是在某些情况下, 当能谱检测到的元素成分之间存在多种分子结构时，例如，有机物质成分证实了它们的进一步确认。 3 结语 集成电路可靠性工作的重要环节 , 了解集成电路的工艺、结构和电气特性 , 掌握集成电路失效分析的基础, 缺陷隔离、失效定位、物理分析失效分析的核心。通过对集成电路失效的几个基本类别和常见失效机理的分析 , 给出了集成电路失效的典型分析过程 , 可以准确定位失效产品 , 满足现阶段集成电路失效分析的基本需求。IC 发展速度迅猛 , 由此带来的故障分析挑战也是史无前例的，由于人们对集成电路失效原理的理解日益深入，并且失效分析工具持续进步，集成电路在设计、制造、使用的全过程中，失效分析的重要性必定会逐渐增强。
大家好，我是山羊君Goat。时钟就类似于单片机最小系统中的心脏了，是一个单片机最小系统中一个必不可少的成分，可以产生特定频率的时钟信号，其作为时间参考值来保证数据的正常传输。
本文介绍了在芯片封装领域检测芯片可靠性的常见六项测试。 可靠性，作为衡量芯片封装组件在特定使用环境下及一定时间内损坏概率的指标，直接反映了组件的质量状况。 1、可靠性测试概述 可靠性测试的意义 可靠性测试旨在评估产品在特定状态下的寿命影响，确认产品质量是否稳定，并据此进行必要的修正。与功能测试不同，可靠性测试更注重预测产品在长期使用中的表现，从而帮助客户以最快、最经济的方式评估芯片的状况。 可靠性测试的条件与项目 可靠性测试的条件通常与电压、湿度和温度等环境参数有关。不同的可靠性测试项目针对的是不同功能的元器件需求。 常用的可靠性测试项目归类及阐述如下： 温度循环测试：评估芯片封装组件在温度变化下的适应性和稳定性。 湿度测试：检测组件在潮湿环境下的耐腐蚀性和绝缘性能。 电压应力测试：验证组件在电压波动或过载情况下的稳定性和可靠性。 机械强度测试：评估组件在受力情况下的耐久性和抗损坏能力。 其他专项测试：如热冲击测试、盐雾测试等，针对特定应用场景下的可靠性需求。 进行可靠性测试时，封装厂通常会参照以下国际组织的标准和规范：国际电工委员会（IEC）、美国军规（Mil-std）、国际电子工业联接协会（IPC）、半导体工业标准组织（JEDEC）、日本工业标准协会（JIS） 2、芯片封装成品六项可靠性测试 在芯片封装领域，封装厂为确保产品质量，通常会执行一系列可靠性测试。以下是六项常见的可靠性测试项目，每项测试都有其特定的内容与目的： 1. 温度循环测试（Temperature Cycling Test, TCT） 测试内容与目的：通过将封装体暴露在高低温气体转换的环境中，评估封装体抵抗温度差异化的能力。该测试旨在检验芯片产品中不同热膨胀系数的金属间接口的接触良率。 测试条件：常见的测试条件为-65℃至150℃之间往复循环1000次，但具体条件可能因封装厂而异。 失效机制：电路的短路和断路、材料的破坏及结构机械变形。 2. 热冲击测试（Thermal Shock Test, TST） 测试内容与目的：与温度循环测试类似，但通过将封装体暴露于高低温液体的转换环境中来测试其抗热冲击的能力。该测试同样旨在评估金属间接口的接触良率。 测试条件：常见的测试条件与温度循环测试相似，但使用的是液体介质。 失效机制：与温度循环测试相似，包括电路的短路和断路、材料的破坏及结构机械变形。 区别：TCT偏重于芯片封装的测试，而TST偏重于晶圆的测试。 3. 高温储藏试验（High Temperature Storage Test, HTST） 测试内容与目的：通过将封装体长时间暴露于高温环境中，测试其在长期高温状况下的性能稳定性。该测试旨在评估封装体中物质活性增强、物质迁移扩散对电路性能的影响。 测试条件：通常将封装体置于150℃的高温氮气炉中，持续500小时或1000小时。 失效机制：电路的短路和断路、材料的破坏及结构机械变形。 4. 蒸汽锅试（Pressure Cooker Test, PCT） 测试内容与目的：主要测试封装产品抵抗环境湿度的能力，并通过增加压强来缩短测试时间。该测试旨在评估芯片产品在高温、高湿、高压条件下的湿度抵抗能力。 测试条件：通常将封装体置于130℃、85%相对湿度的环境中，并施加2个标准大气压的压力。 失效机制：化学金属腐蚀、封装塑封异常。 5. 加速应力测试（High Accelerated Temperature and Humidity Stress Test, HAST） 测试内容与目的：在高温高湿以及偏压的环境下测试封装体的抗湿度能力。该测试旨在加速芯片产品的失能过程，以评估其在极端条件下的性能稳定性。 测试条件：通常将封装体置于130℃、85%相对湿度的环境中，并施加1.1伏特的偏压和2.3个标准大气压的压力。 失效机制：线路腐蚀、封装塑封异常。 6. Precon测试（Precondition Test） 测试内容与目的：模拟芯片封装完成后运输到下游组装厂装配成最终产品的过程中可能经历的环境变化。该测试旨在了解电子元器件的吸湿状况，并评估其在后续加工过程中的性能稳定性。 测试条件：测试前确认封装电器成品性能无问题，然后进行温度循环测试（如TCT）、吸湿测试和后段焊锡加工过程的模拟。 失效机制：爆米花效应、分层失效等问题，这些问题通常是由于封装体在吸湿后遭遇高温导致内部水分急速膨胀所致。 为突破传统载板生产工艺的瓶颈，引入了类载板制造方法，为硬质载板的生产带来了升级机会，并拓宽了封装厂新材料供应商的选择范围。通过以上措施，可以确保电子产品在长期使用中的稳定性和性能，提高客户满意度，并推动芯片封装行业的持续发展。 AEC-Q006 标准解读及可靠性要求研究 吴钰凤 沈殷 吴仕煌 郑宇 王斌 王之哲 （工业和信息化部电子第五研究所） 摘要： 探讨了铜线键合器件在汽车电子认证中的可靠性要求。铜线键合器件在电子封装域已得到一定的推广及应用，然而，相比金线键合，由于铜线特殊的材料属性和键合工艺，其可靠应用面临一定的挑战。为了确保汽车电子系统的高可靠性和稳定性，汽车电子委员会制定了一系列标准和认证要求，其中针对铜线键合器件于2016年发布了AEC-Q006标准。对AEC-Q006标准进行了解读，重点探讨了铜线器件在汽车电子认证中的可靠性要求，并对可靠性试验中的主要失效机制进行分析，以帮助厂商和工程师在设计、制造和检测认证铜线键合器件的过程中能够确保器件满足标准的要求。 0引言 随着汽车电子技术的快速发展和智能化水平的提高，车载电子系统在现代汽车中起着愈发重要的作用。这些电子系统涵盖了从发动机控制、驾驶辅助到娱乐和安全等多个方面。在这些系统中，集成电路器件起着关键的作用，而键合技术作为集成电路封装过程中的重要环节，直接影响着器件的可靠性和性能。在不同的应用领域中，金线和铜线键合器件都扮演着重要角色。 1铜线键合的优势及面临的挑战和问题 铜线键合器件作为一种新兴的键合方式，具备许多优势。首先，铜线具有优异的导电性能，其低电阻率能够提供更好的电流传输能力，这在高功率电子器件和汽车电子中尤为重要。其次，铜线的热导率较高，有助于散热，降低器件的工作温度，提高整体可靠性。再者，相对于金线，铜线具有成本更低的优势，有助于降低生产成本并推动市场普及。 尽管铜线键合器件具备许多优势，但仍然面临一些挑战和问题。首先，市场普及是一个关键问题，相较于传统的金线键合器件，铜线键合器件在市场上的应用相对较新，因此受到一些行业习惯和标准的限制。为了广泛推广和应用铜线键合器件，需要推动行业的变革和认可，并逐步建立相应的标准和规范。其次，汽车电子应用是铜线键合器件面临的另一个重要挑战。汽车电子领域对电子器件的可靠性和稳定性要求极高，需在恶劣的环境条件下工作，如高温、高湿、振动和冲击等。以塑封铜线键合器件为例，需要满足汽车行业的特殊要求，如耐高温和耐湿热，以确保其在汽车电子系统中的可靠性和使用寿命。最后，对铜线键合器件进行可靠性评估也是当前面临的挑战之一。为了验证和保证铜线键合器件在各种应力环境下的可靠性，需要开展一系列的可靠性评估和测试，包括温度循环、湿热应力等测试，并结合物理（破坏性/非破坏性）分析进行评估。此外，还需要建立相应的可靠性模型和方法，以提前预测和评估器件在实际应用中的寿命和失效机制。 针对车规元器件采用铜线键合工艺，汽车电子委员会（AEC：AutomotiveElectronicsCouncil）于2016年发布了AEC-Q006-Rev-A标准，制定车规元器件使用铜线互连部件的合格要求，以验证铜线键合的质量水平和可靠性。本文将重点解读AEC-Q006标准与AEC-Q100、AEC-Q101标准相比，针对铜线键合器件规定的可靠性评价要求。 2AEC-Q006标准解读 AEC-Q006是由AEC制定的一项针对汽车电子器件可靠性的标准，旨在明确规定铜线键合器件的可靠性最低资格要求。该标准涵盖了铜线器件在温度循环、湿热应力和高温存储等条件下的可靠性测试要求。与应用于金线键合器件的AEC-Q100和AEC-Q101标准相比，AEC-Q006对铜线器件的可靠性试验要求更为严苛，具体如表1所示。 标准中明确规定了可靠性测试的条件、持续时间和相关的物理分析。通过指定的压力测试，该标准旨在确保铜线键合器件能够在应用中提供一定水平的质量和可靠性。为了满足标准的要求，铜线键合器件的设计和制造过程需要遵循严格的可靠性设计原则。以集成电路器件认证为例，AEC-Q006中对TC、HAST/THB、PTC和HTSL试验提出了额外要求，TC、HAST/THB、PTC、HTSL试验需做两倍应力（2X），即应力累积时间为金线键合器件的两倍；同时，也提出需增加进行CSAM、键合剪切/拉力和剖面检查等物理分析试验，以完善整体的可靠性评估流程方案。 2.1温度循环试验和加电温度循环试验 TC旨在评估器件在温度变化环境下的耐久性和稳定性；PTC旨在评估器件在通电/断电和温度变化环境下的耐久性和稳定性。在AEC-Q006标准中，规定了这两项试验均需进行2次应力叠加，以考核铜线互连的可靠性。在AEC-Q100和AEC-Q101标准中，这两项试验均只要求进行1次应力试验，与之相比，AEC-Q006标准对于铜线键合产品在TC和PTC上要求更为严苛。 从失效机理角度分析，在TC和PTC中，铜线（1.7×10-5℃）与硅芯片（3.0×10-6℃）之间的热膨胀系数（CTE：CoefficientofThermalExpansion）不匹配，导致它们在温度变化过程中出现不同的热膨胀和收缩率。在热循环（150℃）期间，发生不同的热膨胀率，在冷循环（-55℃）期间则产生不同的收缩率。这种CTE不匹配引起了界面处的差异膨胀和应力集中现象。微裂纹可能在键合球与铝焊盘之间的IMC处形成。 图2a为由于铜球键合与铝焊盘的CTE不匹配而导致的键合微裂纹[1]。这些微裂纹在温度循环过程中逐渐扩展，最终导致键合点的失效。 另外，环氧模塑料（模塑料）与铜线之间的CTE不匹配也可能导致在温度循环期间出现铜键合线颈部和楔形键合处的裂纹。由于电子封装中广泛使用了许多具有不同CTE和玻璃化温度（Tg）的模塑料，这些材料与铜线之间存在不同的相互作用，导致线颈部出现不同程度的裂纹。图2b为模塑料与铜线之间的CTE不匹配而导致的颈部微裂纹[2]。 故在TC和PTC这两项试验中，对铜线键合期间提出更加严苛的可靠性评价要求是有必要的。 2.2强加速稳态湿热试验 HAST旨在模拟器件在高温高湿的环境中工作，以评估其在湿热条件下的耐久性和抗氧化腐蚀性。在AEC-Q006标准中，规定了HAST需进行2次应力叠加，以考核铜线互连的可靠性。在AEC-Q100和AEC-Q101标准中，该项试验只要求进行1次应力试验，与之相比，AEC-Q006标准对于铜线键合产品在HAST上要求更为严苛。 HAST对铜线器件可能特别重要，因为铜线在湿热环境下更容易受到封装材料中卤族元素扩散引起的氧化腐蚀，导致失效。从材料角度来看，首先对于环氧模塑料（EMC：EpoxyMoldingCom-pound）而言：大多数模塑料的玻璃化转变温度（Tg）介于120~140℃之间，且玻璃化转变通常在一定的温度范围内发生，有时起始温度甚至低至100℃。吸湿会进一步使Tg降低10~15℃。并且，在HAST期间，大多数模塑料会进入甚至超过其玻璃化转变区域。在严酷的HAST条件下，即高温和潮湿共同作用下，封装材料可能会发生不可逆的降解。虽然在85℃时材料的行为相对稳定，但在较高温度下（例如：110℃和130℃），材料会因水解而开始降解，导致有机阴离子（如乙酸根和甲酸根）的含量逐渐升高，同时也导致材料内部pH值的降低。此外，添加剂如缓蚀剂（CI）和阻燃剂（FR）会导致模塑料内部卤素离子浓度的增加。模塑料的体积电阻率（VR）可用作衡量离子迁移率的指标。在HAST条件下，实际吸湿量比THB的85℃/85%RH条件下高约75%。当材料处于玻璃化转变区域时，其VR值会显著下降，因此HAST条件下的较高湿度和温度会降低VR值，树脂基质内的自由体积增加，从而使离子在系统中更容易移动，这为Cu-Al界面发生腐蚀创造了条件[3]。 2.2.1有偏强加速稳态湿热试验氧化腐蚀过程 在HAST的恶劣条件下，会出现由氯引起的微电偶腐蚀，并且会发生选择性的Cu-Al金属间化合物（IMC：IntermetallicCompound）腐蚀，即Cu3Al2和Cu9Al4相持续发生腐蚀，而富铝的CuAl2相保持免疫。 首先，由于Cu-Al界面存在较高的表面张力（表面能），Al在Cu9Al4中的化学势达到较大的负值，有利于在氧化铝的钝化过程中形成阳离子空位。这说明Al在Al2O3中的迁移速度最快，从而导致Cu9Al4相中腐蚀最为迅速，使金属间化合物中的Cu9Al4相首先发生氧化。这些富含Cu的层面的侵蚀会导致键合边界的断裂。在湿气和正偏置销的加速作用下，键合材料中的Cu9Al4腐蚀速度比其他周围材料更快。其次，当湿气与来自模塑料的氯离子共同迁移时，在高温下，Cu9Al4的微观结构发生变化，缝隙腐蚀促进微裂纹的扩展。Cu9Al4的IMC与氯离子的反应性比CuAl2更高，并且当氯离子与Cu9Al4反应时，IMC位于晶格缺陷处。因此，在Cu/Cu9Al4界面容易观察到缝隙腐蚀。富含铝的IMC内部或之上的氧化铝钝化层会阻碍卤素离子的进入，从而为进一步的侵蚀行为创造了离子扩散路径。这导致了腐蚀区域的形成，该区域由两相微观结构、Al2O3晶体，以及嵌入的结晶Au和Cu金属颗粒构成。由此产生的氧化界面非常脆弱，容易断裂。最终，受损的Cu-AlIMC会完全破裂，这是Cu-Al系统在湿度应力测试过程中不可避免的结果。这种Cu-Al界面的缝隙腐蚀/点蚀机制如图3所示[4-5]。 与金线键合相比，铜线键合存在以下特点：根据界面金属颗粒的空间分布，铜颗粒分布更均匀，导致Cu-AlIMC比Au-AlIMC更容易受到湿气的侵袭。卤化物的存在也可能加速这种效应[6]。Au-Al的IMC厚度比Cu-Al高3~5倍，Au球下方有良好的Au覆盖层和金属间化合物的形成，这增强了Au和Al之间的结合。IMC覆盖层比Cu-Al更坚固，这增强了界面的稳定性。由于氯离子不易渗透并建立电化学反应导致IMC腐蚀，因此Au-Al的腐蚀速率远低于Cu-Al[7]。 2.2.2施加偏置的影响 偏置电压会加速故障率，发生离子迁移，导致处于正偏置的引脚在HAST期间会吸引卤素离子。偏置和接地键合点之间的电场会驱动氯离子优先从一个方向向IMC区域迁移。在未施加偏置下，IMC降解更加轴对称，因为氯离子的移动来自各个侧面，如图4所示。 深入了解HAST中的失效机制对于改善铜线键合器件的可靠性非常重要。通过采取合适的设计和制造措施，通过优化模塑料材料配比、减少键合制程中卤素离子的引入，可以降低微电偶腐蚀、缝隙腐蚀和断裂的风险，提高铜线键合器件在湿热环境下的性能和可靠性。这对于在汽车电子应用中确保器件的长期稳定运行至关重要。 2.3高温贮存寿命试验 HTSL用于评估器件在高温条件下的长期储存稳定性。与TC不同，HTSL试验处于高温等温状态。在AEC-Q006标准中，规定了该项试验需进行2次应力叠加，以考核铜线互连的可靠性。在AEC-Q100和AEC-Q101标准中，该项只要求进行1次应力试验，与之相比，AEC-Q006标准对于铜线键合产品在HTSL试验上要求更为严苛。 在该试验中，由于Cu-AlIMC的密度不同，存在应力集中点。在高温条件下，由于CTE的差异，键合球边缘的应力集中，这导致裂纹从键合球边缘开始形成。随着高温时间的推移，这些裂纹会扩展并与IMC的生长和演化过程相互关联。其次，在键合形成过程中，球键会发生严重变形，键合界面在其周边出现最大变形量，这是微裂纹从球周边开始的主要原因之一。变形微观结构特征，例如细胞、位错和滑移带在接合界面附近形成，特别是在键合球外围。此外，键合后这些严重变形区域储存了大量能量。不均匀的球变形以及键合球和键合垫材料的不同导致存在不均匀的残余应力分布，伴随着IMC的生长和演化，会发生应力的积累和释放，裂纹在整个键合区域的连续IMC间隙中逐渐演变，并最终贯穿整个键合区域，导致开路失效。如图5所示。 而铜线与金线键合器件在IMC生长速率和界面的最终失效模式存在一些差异：Au-AlIMC的生长速率比Cu-AlIMC高10倍以上，导致铜线键合在高温下的键合失效原因为裂纹扩展，而金线为柯肯德尔空洞的聚集。 这种失效机制表明，在高温储存条件下，铜线键合器件中的IMC生长和演化过程是导致键合失效的主要因素。相较于AEC-Q100、AEC-Q101标准中金丝键合器件在高温存储试验中要求的一次应力考核要求，AEC-Q006标准要求两倍应力叠加的考核要求，对铜线键合器件可靠性进行进一步验证考核。 2.4物理分析试验 除了可靠性测试要求外，AEC-Q006标准还强调了进行物理分析的重要性。铜线键合器件的可靠性测试中还包含试验前后的物理分析试验，这些物理试验为功能失效前兆的物理退化分析，包括非破坏性试验CSAM、破坏性试验（例如：键合球剪切、键合球和第二键合点拉力试验，以及切片观察分析），图6中给出了部分破坏性和非破坏性方法的示例。利用这些分析结果可以评估器件在测试过程中出现的失效模式和机制，有助于了解器件的可靠性特性，指导设计和制造过程中的改进，并提高铜线器件在汽车电子应用中的可靠性水平。 3结束语 综上所述，AEC-Q006标准为铜线键合器件在汽车电子认证中的可靠性要求提供了指导。本文解读了标准中关于铜线键合器件的要求，并对铜线与金线键合器件进行优劣对比，分析了铜线器件在TC、HAST和HTSL中的失效机制，以期为相关领域的研究和应用提供指导和参考。随着技术的不断进步和标准的不断完善，铜线键合器件有望在更多应用领域得到广泛应用，并提升其可靠性和性能。铜线键合器件在电子领域具备许多优势和潜力，但也面临市场普及、汽车电子应用和可靠性评估等挑战。通过深入研究和解决这些问题，铜线键合器件有望在不久的将来得到更广泛的应用和推广，从而提高汽车电子行业的可靠性水平。
六倍压电路形式如下图两个所示，分别是反向倍压和正向电压 图1 反向倍压 图2 正向倍压 以图1反向倍压为例，详细讲解一下倍压工作过程，为了好理解，假设电容在半个电压放电周期内会充满电，电源电压为方波形式，如图3所示。 图3 电源电压波形 图1中，倍压工作过程： 当在0-t1时，电源给C1充电，D1导通，此时电源与C1和D1形成回路，C1端电压到达Vm。 图4 0-t1阶段 当在t1-t2阶段时，电源电压反向，此时电容C1可以看为一个电压为Vm的电压源，C1与电源组成了2Vm的电压向C2充电，D1截止，D2导通，形成充电回路，C2端电压达到2Vm，过程如图5所示。 图5 t1-t2阶段 当在t2-t3阶段时，电源电压变为正向，电容C2可以看为2Vm的电压源，C2与电源形成串联的3Vm的电压源，而C1相当于-Vm的电压源，最终电源与电容C1和C2形成2Vm的电压向C3充电，D1和D2截止D3导通，C3端电压达到2Vm，过程如图6所示。 图6 t2-t3阶段 当在t3-t4阶段时，电压变为反向，二极管D1、D2、D2截止，D4导通，C1、C3和电源组成4Vm的电压源，C2相当于-2Vm的电压源，C1、C2、C3和电源组成端电压为2Vm的电压源向C4充电，使得C4端电压达到2Vm，过程如图7所示。 图7 t3-t4阶段 当在t4-t5阶段，电压变为正向，此时C1、C2、C3、C4和电源组成一个端电压为2Vm的电压源，向电容C5充电，使得C5端电压为2Vm，过程如图8所示。 图8 t4-t5阶段 当在t5-t6阶段，电压变为负向，此时C1、C2、C3、C4、C5和电源组成一个端电压为2Vm的电压源，向电容C6充电，使得C6端电压为2Vm，过程代如图9所示。 图9 t5-t6阶段 整个充电过程充电完毕。 其实整个阶段并不是这样单一的，第一阶段C6上面的电压就开始阶梯上升，用MATLAB仿真后，仿真图如图10所示。 图10 simulink仿真图搭建 仿真图中，AC电源为50HZ的峰峰值为200V的正弦波，C1----C6为10uf的电容（10X10-5），二极管导通电阻为0.001欧姆，正向导通电压为0.8V，缓冲电容为250X10-9。C1-C6的电容电压仿真图如图11-16所示。 图11 C1电容电压 图12 C2电容电压 图13 C3电容电压 图14 C4电容电压 图15 C5电容电压 图16 C6电容电压 可见C6充电有滞后性，而且充电最后的电压波动较小，波动主要是由于交流电压正负变化影响。倍压后的电压，即C2、C4、C6电压值，总电压如图17所示。 由于误差原因，倍压电压不是6倍，是5倍多一些。至于原因，可以后续再分析，先到这里。
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