QKC20190726：讀書會_半導體產品可靠度驗證標準

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品質學會品質知識社群 (QKC) 讀書會
專題：半導體產品可靠度驗證標準
時間：2019 年 07 月 26 日(星期五) 15:00 - 18:00
地點：台北市羅斯福路二段 75 號 9 樓 (時代大樓品質學會九樓會議室)
引導：彭鴻霖會友

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電子零件保證主要是保證產品中所使用的電子零件在產品的生命週期中能夠發揮其功能，不會故障而影響任務的達成，亦即影響產品的可靠度，因此常稱之為可靠度保證。電子零件保證的項目如下：

• 零件選擇與使用 (parts selection and use)
• 零件可靠度篩選 (reliability screening)
• 鑑定檢驗 (qualification inspection)
• 品質符合檢驗 (quality conformance inspection)
• 減額定 (derating) 設計考量
  

要維持既定的可靠度目標，「零件選擇」時要選擇強度較大的零件，「零件使用」時要使零件受到的應力減小，亦即「選大用小」，增加設計裕度 (design margin) 以增加可靠度，屬於產品研發可靠度的工作項目。「選大用小」的概念與「多給少拿」是一樣的，也就可靠度設計重要的方法之一「減額定」(derating)。

篩選、鑑定檢驗、與品質符合檢驗則是電子零件的品質保證與可靠度測試，一般可參考美軍所發佈的標準、規範、與手冊，例如產品規格書可參考 MIL-PRF-38535（積體電路）、MIL-PRF-38534 (混合積體電路)、MIL-PRF-19500（分立半導體），耐溫、耐濕、耐振、耐衝等環境試驗與電性測試為 MIL-STD-883、MIL-STD-750、MIL-STD-202，壽命或失效率抽樣計畫 MIL-STD-690。太空等級產品特別要注意輻射環境議題。

民用電子零件試驗（可靠度保證），早期多是引用美軍標準，後來逐漸修訂成自主的零件標準文件，例如：國際電工委員會 (IEC) 推動的電子零件品質質評鑑系統 (IEC Quality Assessment Sysem for Electronic Coomponents, IECQ)、 JEDEC 發行有關積體電路的 JESD-22，AEC 發行有關汽車電子零件中積體電路的 AEC-Q100、半導體零件的 AEC-Q101、被動零件的 AEC-Q200，塑膠封裝耐濕性 MSL 測試標準的 IPC/JEDEC J-STD-020，耐靜電放電敏感水準 (ESDSL) 的 ANSI/ESD S20.20 ，印刷電路板的 IPC TM650等。國際電工委員負責電子零件品質評鑑系統 (IECQ) 的建立與維護，

除此之外，國際標準與產業標準中，一般耐溫、耐濕、耐振、耐衝、預燒、壽命試驗、耐銲性、接合拉力試驗可參考 IEC 60068，而外殼容器的封裝防水、防塵(及拳頭、手指、起子、電線等外異物) 的 IP 等級 (IP Code) 則與 IEC 60529 有關，這些都是思考及規劃零件保證議題可以參考的啟始。

常用電子零件相關標準分類與演變如下圖所示：

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JEDEC 的固態技術協會 (JEDEC Solid State Technology Association) 為美國工業界主導固態與半導體裝置的標準化組織，簡稱為 JEDEC。JEDEC 的前身為美國電子工業聯盟 (electronic industry alliance, EIA) 與美國國家電氣製造商協會 (National Electrical Manufacturers Association, NEMA) 成立的聯合電子裝置工程理事會 (Joint Electron Device Engineering Council, JEDEC)。

1924 年美國收音機製造業者成立的收音機製造商協會 (Radio Manufacturers Association, RMA)，1926 年電氣設備製造商成立美國國家電氣製造商協會 (National Electrical Manufacturers Association, NEMA) 。1944 年 EIA 與 NEMA 聯合成立電子管工程聯合理事會 (Joint Electron Tube Engineering Council, JETEC)。1957 年隨著電視機發展，RMA 改名為電子工業協會 (Electronic Industries Association, EIA)。1958 年隨著半導體技術發展，JETEC 改名為聯合電子裝置工程理事會 (Joint Electron Device Engineering Council, JEDEC)，負責電子裝置標準化相關業務。1979 年 NEMA 退出 JEDEC 的運作，JEDEC 成為 EIA 的直屬單位。1999 年 JEDEC 離開 EIA 成為獨立運作的營業團體。

JEDEC 所發布的文檔分為 JEDEC 標準 (JESD)、工程公報 (JEB)、嘗試性標準 (TENTSTD)、工程規範 (JES)、出版物 (JEP)，以及早期的 EIA 標準。此外，JEDEC 還與其他標準化組織推出一些聯合標準、規範和工業指導，例如 IPC/JEDEC 標準是 JEDEC 和 IPC 聯合訂定，與印刷電路板有關的標準。基本上， JEDEC 文件都可以在上網註冊後，直接從其網站免費獲取。

JEDEC 發行的可靠度相關標準包括：

• JEDEC JESD-19, General Standard for Statistical Process Control (SPC)
• JEDEC JESD-22, Reliability Test Methods for Packaged Devices
• JEDEC JESD-29, Failure-Mechanism-Driven Reliability Monitoring of Silicon Devices
• JEDEC JESD-34, Failure-Mechanism-Driven Reliability Qualification of Silicon Devices
• JEDEC JESD-37, Standard for Lognormal Analysis of Uncensored Data, and of Singly Right-Censored Data Utilizing the Persson and Rootzen Method
• JEDEC JESD-47, Stress-Test-Driven Qualification of Integrated Circuits
• JEDEC JESD-74, Early Life Failure Rate Calculation Procedure for Semiconductor Components
• JEDEC JESD-85, Methods for Calculating Failure Rates in Units of FITs
• JEDEC JESD-91, Methods for Developing Acceleration Models for Electronic Component Failure Mechanisms
• JEDEC JESD-94, Application Specific Qualification Using Knowledge Based Test Methodology
• JEDEC JESD-201, Environmental Acceptance Requirements for Tin Whisker Susceptibility of Tin and Tin Alloy Surface Finishes
• JEDEC JESD-659, Failure-Mechanism-Driven Reliability Monitoring
• JEDEC JEP-122, Failure Mechanisms and Models for Semiconductor Devices
• JEDEC JEP-131, Potential Failure Mode and Effects Analysis (FMEA)
• JEDEC JEP-143, Solid State Reliability Assessment Qualification Methodologies
• JEDEC JEP-148, Reliability Qualification of Semiconductor Devices Based on Physics of Failure Risk and Opportunity Assessment
• JEDEC JEP-150, Stress-Test-Driven Qualification and Failure Mechanisms Associated with Assembled Solid State Surface-Mount Components
• JEDEC JEP-174, Understanding Electrical Overstress - EOS
• JEDEC/FSA JP-001, Foundry Process Qualification Guidelines
• IPC/JEDEC J-STD-020, Joint IPC/JEDEC Standard, Moisture/Reflow Sensitivity Classification for Nonhermetic Solid State Surface-Mount Devices
• IPC/JEDEC J-STD-033, Handling, Packing, Shipping and Use of Moisture/Reflow Sensitive Surface Mount Devices