Norma testovacieho postupu Ministerstva obrany MIL-STD-883F: Mikroobvody, testovacie normy

„Norma MIL-STD-883F Ministerstva obrany USA pre skúšobné metódy: Mikroobvody, skúšobné normy“, ktorú vypracovalo Ministerstvo obrany Spojených štátov, opisuje jednotné metódy, kontroly a postupy testovania mikroelektronických zariadení vhodných na použitie vo vojenských a leteckých elektronických systémoch. Patria sem základné environmentálne testy na určenie odolnosti voči škodlivým účinkom prírodných živlov a podmienok obklopujúcich vojenské a vesmírne operácie, mechanické a elektrické testy, postupy spracovania a výcviku a ďalšie kontroly a obmedzenia považované za potrebné na zabezpečenie jednotnej úrovne kvality a spoľahlivosti vhodnej pre zamýšľané aplikácie týchto zariadení.

V rámci rozsahu pôsobnosti tejto normy pojem „zariadenia“ zahŕňa prvky ako monolitické, viacčipové, filmové a hybridné mikroobvody, polia mikroobvodov a prvky, z ktorých sú obvody a polia vyrobené. Táto norma sa vzťahuje iba na mikroelektronické zariadenia. Skúšobné metódy, kontroly a postupy opísané v tomto dokumente sú navrhnuté tak, aby slúžili rôznym účelom:

• Na úrovni laboratória a prístrojov identifikovať vhodné podmienky, ktoré poskytujú výsledky testov rovnocenné skutočným prevádzkovým podmienkam dostupným v teréne, a zabezpečiť reprodukovateľnosť výsledkov testov.
• Definovanie všetkých podobných testovacích metód nachádzajúcich sa v rôznych zdieľaných službách a špecifikáciách mikroelektronických zariadení NASA do jednej normy by zabezpečilo jednotnosť týchto metód a viedlo by k úsporám v oblasti vybavenia, pracovnej sily a testovacích zariadení.
• Na zabezpečenie konzistentnej kvality a spoľahlivosti všetkých zariadení skúmaných podľa tejto normy sa implementujú fyzikálne, elektrické a environmentálne testy, výrobné kontroly a určitá úroveň jednotnosti v spracovaní a materiáloch.

MIL-STD-883F je najrozšírenejší a najpoužívanejší štandard spoľahlivosti a kvality pre mikroelektronické zariadenia určené na použitie vo vojenských, leteckých a komerčných aplikáciách, ktoré vyžadujú vysokú spoľahlivosť.

Norma MIL-STD-883F má tri hlavné triedy zhody:

• Trieda M (predtým Trieda S): Na úrovni priestoru, najvyššia spoľahlivosť (najnižšia miera poruchovosti na milión dielov)
• Trieda B: Vysoko spoľahlivé vojenské aplikácie.
• Trieda H (predtým trieda Q): Štandardná vojenská trieda.

Revízia F predstavuje v porovnaní s predchádzajúcou revíziou zásadnú reštrukturalizáciu. Medzi kľúčové zmeny zavedené v tejto najnovšej revízii patria:

• Sú rozdelené do samostatných metód udržateľného testovania (séria 1000 pre mikroobvody, séria 2000 pre MEMS, séria 3000 pre hybridné/viacčipové moduly, séria 5000 pre všeobecné postupy).
• Staré tabuľky skenovania „Príloha A“ boli odstránené a nahradené odkazmi na normu „MIL-PRF-38535 Výroba integrovaných obvodov (mikroobvodov)“ (špecifikácia výkonu pre mikroobvody).
• Vylepšila sa koncepcia certifikácie toku technológií a zoznam kvalifikovaných výrobcov.
• Pre vyvíjajúce sa technológie boli pridané nové testovacie metódy (napr. test na úrovni doštičiek, test zapálenia pre mikroobvody zapuzdrené plastom).
• Identifikátory zabezpečenia odolnosti voči žiareniu boli objasnené.

Norma MIL-STD-883F zostáva dôležitá z nasledujúcich dôvodov:

• Staršie systémy: Milióny vojenských platforiem (satelity, rakety) sú navrhnuté s 883 kompatibilnými dielmi a budú si vyžadovať výmenu ešte desaťročia.
• Odolnosť voči žiareniu: Požiadavky na odolnosť voči žiareniu v tejto norme sú stále globálnym štandardom pre prostredie s kozmickým žiarením.
• Mikroobvody s plastovým povlakom: Metóda 5011 poskytuje jedinú široko akceptovanú vojenskú kvalifikačnú cestu pre komerčné plastové súčiastky vo vojenských systémoch.
• Spoľahlivosť dodávateľského reťazca: Na základe tejto testovacej metódy je QML-38535 naďalej zlatým štandardom certifikácie pre spoľahlivé zlievarne mikroelektroniky.

Dvadsaťjeden rokov po svojom prvom vydaní zostáva norma MIL-STD-883F nesporným základom zabezpečenia spoľahlivosti mikroelektroniky vojenskej a leteckej triedy.

Norma MIL-STD-883F rozdeľuje testovacie metódy do samostatných sérií pre jednoduchšiu údržbu a zameriava sa na špecifické mikroelektronické technológie. Tieto metódy zahŕňajú environmentálne, mechanické, elektrické, spracovateľské a procedurálne testovanie s cieľom zabezpečiť spoľahlivosť vo vojenských a leteckých aplikáciách. Táto norma je rozdelená do nasledujúcich častí:

• Séria 1000: Všeobecné environmentálne testy pre mikroobvody. Tieto testy hodnotia odolnosť voči prírodným faktorom, ako je teplota, vlhkosť a nadmorská výška.
• 1001 Znížený barometrický tlak (prevádzka vo vysokej nadmorskej výške): Simuluje podmienky vo vysokej nadmorskej výške/nízkom tlaku.
• 1002 Vlhkosť, ustálený stav: Vyhodnocuje odolnosť voči vlhkosti za kontrolovaných podmienok vlhkosti.
• 1003 Teplota spájkovania: Testuje odolnosť voči teplotám spájkovania.
• 1004 Odolnosť voči vlhkosti: Cykly teploty/vlhkosti v kombinácii s predpätím.
• 1005 Životnosť v ustálenom stave: Zrýchlený test životnosti pri vysokej teplote a napätí.
• 1007 Medziľahlé elektrické parametre: Meria parametre počas environmentálneho stresu.
• 1008 Zrýchlenie (odstredivka): Testuje štrukturálnu integritu pri vysokých preťaženiach.
• 1010 Teplotný cyklus: Tepelný šok medzi extrémne vysokými a extrémne nízkymi teplotami.
• 1011 Tepelný šok: Rýchle zmeny teploty.
• 1014 Netesnosť (jemná a hrubá netesnosť): Overuje hermetické utesnenie proti netesnostiam.
• 1015 cyklov nabitia a vybitia: Pre nabíjateľné batérie
• Konfigurácia 1016: Nie je to test, ale zástupný symbol pre konfigurácie špecifické pre zariadenie.
• 1018¹⁸ Ionizujúce žiarenie (celková dávka): Radiačná tolerancia pre vesmírne aplikácie.
• 1019 Poškodenie posunutím (žiarením): Účinky posunutia mriežky.
• 1020 Dávkový príkon: Test žiarenia s vysokým dávkovým príkonom.
• 1021 Zablokovanie: Náchylnosť na zablokovanie vyvolané žiarením.
• 1023 Účinky jednotlivých udalostí: Narušenie, horenie alebo incidenty spôsobené jednotlivými časticami.
• Séria 2000: Mechanické a spracovateľské testy mikroobvodov. Tieto testy sa zameriavajú na fyzickú integritu, kvalitu montáže a poškodenie pri preprave.
• 2001 Mechanický náraz: Vysoká odolnosť voči nárazom.
• 2002 Zrýchlenie v ustálenom stave: Účinky zrýchlenia v ustálenom stave.
• 2003: Spájkovateľnosť: Zaisťuje spoľahlivé spájkovanie vodičov.
• 2004 Odolnosť voči teplu pri spájkovaní: Funkcia po spájkovaní.
• 2005 Vibrácie s premenlivou frekvenciou: Skúška sínusových vibrácií.
• Životnosť 2006: Trvanlivosť pri prevádzke pod napätím.
• 2007 Neprevádzkové vibrácie (náhodné): Profily náhodných vibrácií.
• 2009 Vonkajšia vizuálna kontrola: Vady vonkajšieho balenia.
• 2010 Vnútorná vizuálna kontrola (pred uvoľnením veka): Kvalita formy a spojovacieho drôtu.
• 2012 Rádiografické vyšetrenie: Röntgen na zistenie vnútorných dutín/trhlín.
• 2013 Skenovacia elektrónová mikroskopia: Zobrazovanie defektov s vysokým rozlíšením.
• Vnútorná vizuálna kontrola hybridných/viacčipových modulov (MCM) z roku 2017: Kvalita viacčipových modulov.
• 2018 Integrita metalizácie prepojenia: Kontrola neplanárnych oxidov.
• Detekcia nárazového hluku častíc 2020: Detekuje voľné častice.
• 2022 Spájkovateľnosť páskových hrotov: Pre ploché hroty so šírkou do 1,27 mm.
• Kladenie optických vlákien 2027: Pevnosť optických vlákien.
• Séria 3000: Elektrické testy mikroobvodov. Tieto testy hodnotia elektrické charakteristiky a výkon pod napätím.
• 3001 Elektrická charakteristika: Základné parametre jednosmerného/striedavého prúdu.
• 3005 Analýza porúch a defektov: Vyšetrovanie základných príčin.
• 3008 Ťah guľôčkového ložiska: Pevnosť drôtového spojenia.
• 3009 Šmyková sila guľového kĺbu: Šmyková sila na kĺboch.
• 3010 Spájkovateľnosť (ponor a pozri): Vizuálne zmáčanie spájky.
• 3014 Podmienky zaťaženia: Výstupná kapacita pohonu.
• 3015 Napätie a prúd: Tolerancia napájania
• 3019 Uzemnenie a impedancia napájania: Pre digitálne puzdrá.
• 3020 Vysoká impedancia (vypnutý stav) s nízkou úrovňou výstupného zvodového prúdu: Zvod vo vypnutom stave.
• Séria 5000: Kvalifikácia, skríning a všeobecné postupy. Tieto sa zameriavajú na dodržiavanie predpisov na vysokej úrovni a kontroly procesov:
• 5004 Skríningové postupy (triedy H, B, M): 100 % skríningové toky.
• 5005 Audity kvality a zhody: Požiadavky QML.
• 5010 Balenie a manipulácia s mikroobvodmi: ESD a kontroly prepravy.
• Kvalifikácia 5011 PEM: Pre mikroobvody zapuzdrené plastom na vojenské použitie.

Naša organizácia s kompetentnými a skúsenými zamestnancami už mnoho rokov rozumie potrebám svojich zákazníkov, poskytuje im pokročilé testovacie služby a pomáha im pri zavádzaní, implementácii a zlepšovaní systémov riadenia. V tomto rámci poskytujeme aj testovacie služby podnikom v súlade s normou „MIL-STD-883F Ministerstva obrany pre testovaciu metódu: Mikroobvody, testovacie normy“.