MIL-STD-883F Försvarsdepartementets testprocedurstandard: Mikrokretsar, teststandarder

"MIL-STD-883F Department of Defense Test Method Standard: Microcircuits, Test Standards", utvecklad av USA:s försvarsdepartement, beskriver enhetliga metoder, kontroller och procedurer för testning av mikroelektroniska enheter som är lämpliga för användning i militära och rymdtekniska elektroniska system. Dessa inkluderar grundläggande miljötester för att bestämma motståndskraft mot de skadliga effekterna av naturliga element och förhållanden kring militära och rymdoperationer, mekaniska och elektriska tester, utförande och utbildningsprocedurer samt andra kontroller och begränsningar som anses nödvändiga för att säkerställa en enhetlig nivå av kvalitet och tillförlitlighet som är lämplig för de avsedda tillämpningarna av dessa enheter.

Inom ramen för denna standard omfattar termen komponenter element såsom monolitiska, multichip-, film- och hybridmikrokretsar, mikrokretsmatriser och de element från vilka kretsar och matriser är konstruerade. Denna standard gäller endast mikroelektroniska komponenter. De testmetoder, kontroller och procedurer som beskrivs här är utformade för att tjäna en mängd olika syften:

• På laboratorie- och instrumentnivå, för att identifiera lämpliga förhållanden som ger testresultat likvärdiga med faktiska driftsförhållanden i fält, och för att säkerställa reproducerbarheten av testresultaten.
• Att definiera alla liknande testmetoder som finns i olika delade tjänster och NASA:s specifikationer för mikroelektroniska enheter i en enda standard skulle säkerställa enhetlighet hos dessa metoder och leda till besparingar i utrustning, arbetskraft och testanläggningar.
• För att säkerställa en jämn kvalitet och tillförlitlighet bland alla enheter som granskas enligt denna standard implementeras fysiska, elektriska och miljömässiga tester, tillverkningskontroller och en viss nivå av enhetlighet i utförande och material.

MIL-STD-883F är den mest erkända och tillämpade tillförlitlighets- och kvalitetsstandarden för mikroelektroniska enheter avsedda för användning i militära, flyg- och rymdrelaterade och kommersiella tillämpningar som kräver hög tillförlitlighet.

MIL-STD-883F-standarden har tre huvudsakliga överensstämmelseklasser:

• Klass M (tidigare klass S): Rymdnivå, högsta tillförlitlighet (lägsta felfrekvens per miljon delar)
• Klass B: Militära tillämpningar med hög tillförlitlighet.
• Klass H (tidigare klass Q): Standard militär klass.

Revision F innebär en större omstrukturering jämfört med den föregående revisionen. Viktiga ändringar som införts i den senaste revisionen inkluderar:

• De är indelade i separata hållbara testmetoder (1000-serien för mikrokretsar, 2000-serien för MEMS, 3000-serien för hybrid-/multichipmoduler, 5000-serien för allmänna procedurer)
• De gamla skanningstabellerna i ”Annex A” har tagits bort och ersatts med hänvisningar till standarden ”MIL-PRF-38535 Integrated circuit (microcircuit) manufacturing” (prestandaspecifikation för mikrokretsar).
• Förbättringar har gjorts av konceptet med teknikflödescertifiering och listan över kvalificerade tillverkare.
• Nya testmetoder har lagts till för utvecklande tekniker (t.ex. wafernivåtest, inbränningstest för plastinkapslade mikrokretsar).
• Identifierare för strålningsbeständighetssäkring har förtydligats.

MIL-STD-883F-standarden är fortfarande viktig av följande skäl:

• Äldre system: Miljontals militära plattformar (satelliter, missiler) är konstruerade med 883 kompatibla delar och kommer att behöva bytas ut under årtionden framöver.
• Strålningsbeständighet: Kraven på strålningsbeständighet i denna standard är fortfarande ett globalt riktmärke för rymdmiljöer med strålning.
• Plastbelagda mikrokretsar: Metod 5011 tillhandahåller den enda allmänt accepterade militära kvalificeringsvägen för kommersiella plastdelar i militära system.
• Leveranskedjans tillförlitlighet: Baserat på denna testmetod fortsätter QML-38535 att vara guldstandardcertifieringen för pålitliga mikroelektronikgjuterier.

Tjugoett år efter den första publiceringen är MIL-STD-883F fortfarande den obestridda ryggraden i tillförlitlighetssäkring av mikroelektronik för militär och flyg- och rymdteknik.

MIL-STD-883F-standarden delar upp testmetoder i separata serier för att underlätta underhåll och fokuserar på specifika mikroelektroniska tekniker. Dessa metoder omfattar miljömässiga, mekaniska, elektriska, utförandemässiga och procedurmässiga tester för att säkerställa tillförlitlighet i militära och rymdtillämpningar. Denna standard är indelad i följande avsnitt:

• 1000-serien: Allmänna miljötester för mikrokretsar. Dessa utvärderar motståndskraft mot naturliga faktorer som temperatur, fuktighet och höjd över havet.
• 1001 Barometertryck, reducerat (drift på hög höjd): Simulerar förhållanden på hög höjd/lågt tryck.
• 1002 Fuktighet, stationärt tillstånd: Utvärderar fuktmotstånd under kontrollerade fuktighetsförhållanden.
• 1003 Lödtemperatur: Testar motstånd mot lödtemperaturer.
• 1004 Fuktbeständighet: Temperatur-/fuktighetscykler kombinerat med bias.
• 1005 Stationär livslängd: Accelererat livslängdstest under hög temperatur och spänning.
• 1007 Mellanliggande elektriska parametrar: Mäter parametrar under miljöbelastning.
• 1008 Acceleration (centrifug): Testar strukturell integritet under höga g-krafter.
• 1010 Temperaturcykel: Termisk chock mellan extremt höga och extremt låga temperaturer.
• 1011 Termisk chock: Snabba temperaturförändringar.
• 1014 Läckage (fint och grovt läckage): Verifierar hermetisk tätning mot läckor.
• 1015 Laddnings- och urladdningscykler: För laddningsbara batterier
• 1016 Konfiguration: Inte ett test, utan en platshållare för enhetsspecifika konfigurationer.
• 1018¹⁸ Joniserande strålning (total dos): Strålningstolerans för rymdtillämpningar.
• 1019 Förskjutningsskador (strålning): Gitterförskjutningseffekter.
• 1020 Doshastighet: Strålningstest med hög doshastighet.
• 1021 Låsning: Känslighet för strålningsinducerad låsning.
• 1023 Effekter av enstaka händelser: Störningar, förbränning eller incidenter orsakade av enskilda partiklar.
• 2000-serien: Mekaniska och utförandemässiga tester för mikrokretsar. Dessa fokuserar på fysisk integritet, monteringskvalitet och transportskador.
• 2001 Mekanisk stöt: Hög motståndskraft mot stötar.
• 2002 Steady-state acceleration: Effekter av steady-state acceleration.
• 2003: Lödbarhet: Säkerställer att ledningarna kan lödas tillförlitligt.
• 2004 Motståndskraft mot lödvärme: Funktionalitet efter lödning.
• 2005 Vibration med variabel frekvens: Sinusformad vibrationstest.
• 2006 Livslängd: Hållbarhet vid drift under effekt.
• 2007 Icke-operativ vibration (slumpmässig): Slumpmässiga vibrationsprofiler.
• 2009 Extern visuell inspektion: Externa förpackningsdefekter.
• 2010 Intern visuell inspektion (innan locket lossas): Kvalitet på formen och anslutningstråden.
• 2012 Röntgenundersökning: Röntgen för inre håligheter/sprickor.
• 2013 Svepelektronmikroskopi: Högupplöst avbildning för defekter.
• Intern visuell inspektion för 2017 års hybrid-/multichipmoduler (MCM): Kvalitet på multichipmoduler.
• 2018 Sammankopplingsmetalliseringsintegritet: Inspektion av icke-plan oxid.
• 2020 Partikelbullerdetektering: Detekterar lösa partiklar.
• 2022 Lödbarhet hos bandspetsar: För platta spetsar upp till 1,27 mm breda.
• Fiberläggning 2027: Styrka hos optiska fiberförbindelser.
• 3000-serien: Elektriska tester för mikrokretsar. Dessa utvärderar elektrisk karakterisering och prestanda under spänning.
• 3001 Elektrisk karakterisering: Grundläggande DC/AC-parametrar.
• 3005 Fel- och defektanalys: Undersökning av grundorsaker.
• 3008 Kullagerdragning: Trådanslutningens styrka.
• 3009 Kulledsskjuvning: Skjuvkraft på lederna.
• 3010 Lödbarhet (doppning och bedömning): Visuell lödvätning.
• 3014 Belastningsförhållanden: Utgående drivkapacitet.
• 3015 Spänning och ström: Matningstolerans
• 3019 Jordning och strömförsörjningsimpedans: För digitala kapslingar.
• 3020 Högimpedans (avlägsnat tillstånd) lågnivåutgångsläckström: Läckage i avlägsnat tillstånd.
• 5000-serien: Kvalificering, screening och allmänna procedurer. Dessa fokuserar på övergripande efterlevnad och processkontroller:
• 5004 Siktningsprocedurer (klass H, B, M): 100 % siktningsflöden.
• 5005 Kvalitets- och överensstämmelserevisioner: QML-krav.
• 5010 Förpackning och hantering av mikrokretsar: ESD och transportkontroller.
• 5011 PEM-kvalificering: För plastinkapslade mikrokretsar för militär användning.

I många år har vår organisation, med sin kompetenta och erfarna personal, förstått sina kunders behov, tillhandahållit de avancerade testtjänster de behöver och hjälpt dem med att etablera, implementera och förbättra ledningssystem. Inom detta ramverk tillhandahåller vi även testtjänster till företag i enlighet med "MIL-STD-883F Department of Defense test method standard: Microcircuits, teststandards".