Norme de procédure d'essai du département de la Défense américain MIL-STD-883F : Microcircuits, normes d'essai

La norme MIL-STD-883F, « Méthode d'essai du département de la Défense : Microcircuits, normes d'essai », élaborée par le département de la Défense des États-Unis, décrit des méthodes, des contrôles et des procédures uniformes pour tester les dispositifs microélectroniques destinés aux systèmes électroniques militaires et aérospatiaux. Ces éléments comprennent des essais environnementaux de base visant à déterminer la résistance aux effets néfastes des éléments naturels et des conditions liées aux opérations militaires et spatiales, des essais mécaniques et électriques, des procédures de contrôle de la qualité de fabrication et de formation, ainsi que d'autres contrôles et contraintes jugés nécessaires pour garantir un niveau de qualité et de fiabilité uniforme, adapté aux applications prévues de ces dispositifs.

Dans le cadre de la présente norme, le terme « dispositifs » inclut des éléments tels que les microcircuits monolithiques, multipuces, à couche mince et hybrides, les réseaux de microcircuits et les éléments constitutifs de ces circuits et réseaux. La présente norme s’applique uniquement aux dispositifs microélectroniques. Les méthodes d’essai, les contrôles et les procédures qui y sont décrits sont conçus pour répondre à divers besoins :

• Au niveau du laboratoire et des instruments, identifier les conditions appropriées permettant d'obtenir des résultats d'essai équivalents aux conditions réelles d'utilisation sur le terrain, et garantir la reproductibilité des résultats d'essai.
• Définir toutes les méthodes de test similaires que l'on retrouve dans divers services partagés et dans les spécifications des dispositifs microélectroniques de la NASA en une seule norme garantirait l'uniformité de ces méthodes et permettrait de réaliser des économies en matière d'équipement, de main-d'œuvre et d'installations de test.
• Afin de garantir une qualité et une fiabilité constantes pour tous les appareils examinés selon cette norme, des tests physiques, électriques et environnementaux, des contrôles de fabrication et un niveau d'uniformité dans la fabrication et les matériaux sont mis en œuvre.

La norme MIL-STD-883F est la norme de fiabilité et de qualité la plus largement reconnue et appliquée pour les dispositifs microélectroniques conçus pour être utilisés dans des applications militaires, aérospatiales et commerciales exigeant une fiabilité élevée.

La norme MIL-STD-883F comporte trois classes de conformité principales :

• Classe M (anciennement Classe S) : Niveau spatial, fiabilité maximale (taux de défaillance les plus faibles par million de pièces)
• Classe B : Applications militaires à haute fiabilité.
• Classe H (anciennement Classe Q) : Classe militaire standard.

La révision F représente une restructuration majeure par rapport à la révision précédente. Les principaux changements introduits dans cette dernière révision sont les suivants :

• Elles sont divisées en méthodes de test durables distinctes (série 1000 pour les microcircuits, série 2000 pour les MEMS, série 3000 pour les modules hybrides/multi-puces, série 5000 pour les procédures générales).
• Les anciens tableaux de balayage « Annexe A » ont été supprimés et remplacés par des références à la norme « MIL-PRF-38535 Fabrication de circuits intégrés (microcircuits) » (spécifications de performance pour les microcircuits).
• Des améliorations ont été apportées au concept de certification des flux technologiques et à la liste des fabricants qualifiés.
• De nouvelles méthodes de test ont été ajoutées pour les technologies en évolution (par exemple, test au niveau de la plaquette, test de rodage pour les microcircuits encapsulés en plastique).
• Les identifiants de garantie de résistance aux radiations ont été clarifiés.

La norme MIL-STD-883F reste importante pour les raisons suivantes :

• Systèmes hérités : Des millions de plateformes militaires (satellites, missiles) sont conçues avec des pièces compatibles 883 et devront être remplacées pendant des décennies à venir.
• Résistance aux radiations : Les exigences de résistance aux radiations de cette norme constituent toujours une référence mondiale pour les environnements radiatifs spatiaux.
• Microcircuits revêtus de plastique : La méthode 5011 constitue la seule voie de qualification militaire largement acceptée pour les pièces en plastique commerciales dans les systèmes militaires.
• Fiabilité de la chaîne d'approvisionnement : Sur la base de cette méthode de test, la norme QML-38535 reste la certification de référence pour les fonderies de microélectronique fiables.

Vingt-et-un ans après sa première publication, la norme MIL-STD-883F reste la pierre angulaire incontestée de l'assurance de la fiabilité des microélectroniques de qualité militaire et aérospatiale.

La norme MIL-STD-883F divise les méthodes d'essai en séries distinctes pour faciliter la maintenance et se concentre sur des technologies microélectroniques spécifiques. Ces méthodes englobent les essais environnementaux, mécaniques, électriques, de fabrication et de procédure afin de garantir la fiabilité des applications militaires et aérospatiales. Cette norme est divisée en plusieurs sections :

• Série 1000 : Tests environnementaux généraux pour microcircuits. Ces tests évaluent la résistance aux facteurs naturels tels que la température, l’humidité et l’altitude.
• 1001 Pression barométrique réduite (fonctionnement en haute altitude) : Simule les conditions de haute altitude/basse pression.
• 1002 Humidité, état stable : Évalue la résistance à l'humidité dans des conditions d'humidité contrôlées.
• 1003 Température de soudage : Teste la résistance aux températures de soudage.
• 1004 Résistance à l'humidité : Cycles de température/humidité combinés à une polarisation.
• 1005 Durée de vie en régime permanent : Test de durée de vie accéléré sous haute température et tension.
• 1007 Paramètres électriques intermédiaires : Mesure les paramètres pendant les contraintes environnementales.
• 1008 Accélération (centrifugeuse) : Teste l'intégrité structurelle sous des forces g élevées.
• 1010 Cycle de température : Choc thermique entre des températures extrêmement chaudes et extrêmement froides.
• 1011 Choc thermique : Changements rapides de température.
• 1014 Fuite (fuite fine et fuite grossière) : Vérifie l'étanchéité hermétique contre les fuites.
• 1015 cycles de charge-décharge : pour les batteries rechargeables
• 1016 Configuration : Ceci n'est pas un test, mais un espace réservé pour les configurations spécifiques à l'appareil.
• 1018¹⁸ Rayonnement ionisant (dose totale) : Tolérance aux rayonnements pour les applications spatiales.
• 1019 Dommages par déplacement (radiation) : Effets du déplacement du réseau.
• 1020 Débit de dose : Test de rayonnement à débit de dose élevé.
• 1021 Verrouillage : Sensibilité au verrouillage induit par les radiations.
• 1023 Effets d'un événement unique : Perturbation, combustion ou incidents causés par des particules uniques.
• Série 2000 : Tests mécaniques et de fabrication pour les microcircuits. Ces tests portent sur l’intégrité physique, la qualité d’assemblage et les dommages liés au transport.
• 2001 Choc mécanique : Résistance élevée aux chocs d'impact.
• 2002 Accélération en régime permanent : Effets de l'accélération en régime permanent.
• 2003 : Soudabilité : Garantit que les fils peuvent être soudés de manière fiable.
• 2004 Résistance à la chaleur de soudure : Fonctionnalité après soudure.
• Vibrations à fréquence variable 2005 : Essai de vibration sinusoïdale.
• Durée de vie (2006) : Durabilité en fonctionnement sous tension.
• 2007 Vibrations non opérationnelles (aléatoires) : Profils de vibrations aléatoires.
• Inspection visuelle externe 2009 : Défauts d’emballage externe.
• Inspection visuelle interne 2010 (avant ouverture du couvercle) : Qualité du moule et du fil de connexion.
• Examen radiographique 2012 : radiographie pour détecter les cavités/fissures internes.
• 2013 Microscopie électronique à balayage : Imagerie haute résolution des défauts.
• Inspection visuelle interne des modules hybrides/multi-puces (MCM) 2017 : Qualité des modules multi-puces.
• Intégrité de la métallisation des interconnexions 2018 : Inspection des oxydes non planaires.
• Détection du bruit d'impact de particules 2020 : Détecte les particules libres.
• Soudabilité des embouts de ruban (2022) : Pour les embouts plats jusqu’à 1,27 mm de large.
• Pose de fibres optiques 2027 : Résistance des connexions par fibres optiques.
• Série 3000 : Tests électriques pour microcircuits. Ces tests évaluent les caractéristiques électriques et les performances sous tension.
• 3001 Caractérisation électrique : Paramètres CC/CA de base.
• 3005 Analyse des pannes et des défauts : Recherche des causes profondes.
• 3008 Traction du roulement à billes : Résistance de la connexion du fil.
• 3009 Cisaillement de la rotule : Force de cisaillement sur les articulations.
• 3010 Soudabilité (tremper et voir) : Mouillage visuel de la soudure.
• 3014 Conditions de charge : Capacité d'entraînement de sortie.
• 3015 Tension et courant : Tolérance d’alimentation
• 3019 Mise à la terre et impédance d'alimentation : Pour les boîtiers numériques.
• 3020 Courant de fuite de sortie de faible niveau à haute impédance (état bloqué) : Fuite à l'état bloqué.
• Série 5000 : Qualification, sélection et procédures générales. Ces procédures portent sur la conformité de haut niveau et les contrôles de processus.
• 5004 Procédures de dépistage (Classes H, B, M) : flux de dépistage à 100 %.
• 5005 Audits de qualité et de conformité : exigences QML.
• 5010 Emballage et manutention des microcircuits : contrôles ESD et de transport.
• Qualification 5011 PEM : Pour les microcircuits encapsulés en plastique à usage militaire.

Depuis de nombreuses années, notre organisation, forte de son personnel compétent et expérimenté, comprend les besoins de ses clients, leur fournit les services d'essais avancés requis et les accompagne dans la mise en place, l'implémentation et l'amélioration de leurs systèmes de gestion. Dans ce cadre, nous proposons également des services d'essais aux entreprises, conformément à la norme MIL-STD-883F du Département de la Défense américain relative aux méthodes d'essais des microcircuits.