《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一种电子标签的加速寿命试验可靠性预测方法研究
电子技术应用
付利莉1，2，董雪鹤1，2，牛长胜1，2，梁昭庆1，2，白雪松1，2，崔岚1，2
1.北京智芯微电子科技有限公司； 2.国家电网有限公司
摘要： 随着微电子元器件设计能力和工艺技术的不断发展，器件的可靠性和寿命不断增加。射频识别电子标签具有需求量大、应用范围广、地域（使用温度）跨度大等特点，这就对产品本身的可靠性提出了较高的要求，研究器件在高低温下的退化特性具有重要的现实意义。基于Arrhenius理论提出了一种快速计算电子标签激活能的方法，对电子标签进行短时间的寿命加速试验，通过标签电场强度性能的退化数据预测寿命情况，快速求解电子标签的激活能，进而计算出不同温度条件下的加速因子，为电子标签在不同寿命评价标准下的加速试验时间提供理论依据。
中圖分類號(hào)：TP212 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.234633
中文引用格式： 付利莉，董雪鶴，牛長(zhǎng)勝，等. 一種電子標(biāo)簽的加速壽命試驗(yàn)可靠性預(yù)測(cè)方法研究[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2024，50(4)：92-96.
英文引用格式： Fu Lili，Dong Xuehe，Niu Changsheng，et al. The research on accelerated life test reliability prediction method for electronic tags[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(4)：92-96.
The research on accelerated life test reliability prediction method for electronic tags
Fu Lili1，2，Dong Xuehe1，2，Niu Changsheng1，2，Liang Zhaoqing1，2，Bai Xuesong1，2，Cui Lan1，2
1.Beijing Chip Microelectronics Technology Co.， Ltd.； 2.State Grid Corporation of China
Abstract： With the continuous development of microelectronic components design capability and process technology, the reliability and life of the device is increasing. Radio Frequency Identification (RFID) tags are characterized by high demand, wide range of applications, and wide geographical (use temperature) span, which puts high demands on the reliability of the product, and it is of great practical significance to study the degradation characteristics at high and low temperatures. Based on Arrhenius theory, this paper proposes a method to quickly calculate the activation energy of electronic tags, to carry out a short time life acceleration test on electronic tags, to predict the life situation through the degradation data of the tag's electric field strength performance, to quickly solve the value of activation energy of the electronic tags, and then to calculate the acceleration factor under different temperature conditions, which provides a theoretical basis for the accelerated test time for electronic tags under different life evaluation standards.
Key words : lifetime acceleration；activation energy；degradation of performance；quick calculation

引言

近年來，微電子器件及產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大、性能要求不斷提升，其可靠性及壽命特性越來越成為制約微電子產(chǎn)品性能的關(guān)鍵因素。自20世紀(jì)80年代開始，電子器件可靠性水平快速提升，我國(guó)半導(dǎo)體分立器件以及CMOS集成電路等板卡級(jí)產(chǎn)品的平均失效率在2000年時(shí)已達(dá)到10-8器件小時(shí)和10-7器件小時(shí)[1]。設(shè)計(jì)與工藝水平的不斷發(fā)展使得失效率不斷降低，同時(shí)也極大地增加了可靠性壽命的試驗(yàn)時(shí)間。通常情況，失效率低于10-6器件小時(shí)的電子產(chǎn)品，壽命試驗(yàn)在適當(dāng)加速狀態(tài)下的試驗(yàn)時(shí)間都需要數(shù)千小時(shí)，可見如何縮短壽命試驗(yàn)時(shí)間，降低時(shí)間、人力成本，是電子產(chǎn)品可靠性評(píng)價(jià)過程中必須解決的問題。

目前，各國(guó)都制定了針對(duì)電子元器件及產(chǎn)品的可靠性加速壽命試驗(yàn)的通用標(biāo)準(zhǔn)，Arrhenius理論模型是公認(rèn)的、使用最為廣泛的失效分析模型。使用該模型對(duì)某一試驗(yàn)條件的加速因子進(jìn)行計(jì)算時(shí)，激活能Ea的數(shù)值是非常關(guān)鍵的參數(shù)，它表征著器件或產(chǎn)品受溫度條件影響下的失效速率和敏感程度，對(duì)壽命可靠性的預(yù)測(cè)和試驗(yàn)加速因子的計(jì)算至關(guān)重要。微電子工藝界公認(rèn)的參考值為0.5 eV~0.7 eV[2]，但對(duì)于不同類別、不同失效機(jī)理、不同功能甚至不同工藝水平生產(chǎn)線的產(chǎn)品，直接使用統(tǒng)一的激活能參考數(shù)值并不準(zhǔn)確。關(guān)于激活能的計(jì)算，章曉文等[3]采用了系統(tǒng)中各組成元器件的激活能加權(quán)計(jì)算的方法，以獲得整個(gè)系統(tǒng)的激活能。這種方法需清晰地了解系統(tǒng)中各組成器件的激活能，且各器件的失效分布必須是相互獨(dú)立的；雷庭等[4]基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的威布爾分布擬合法預(yù)測(cè)可靠性參數(shù)，進(jìn)一步確定了激活能的取值，但此方法需要較長(zhǎng)時(shí)間的試驗(yàn)，且需要獲得一定數(shù)量的失效樣品作為數(shù)據(jù)支撐。電子標(biāo)簽產(chǎn)品是集電子芯片、天線電路、邦定連接金屬線等于一身的系統(tǒng)產(chǎn)品，各部分激活能均是未知的參數(shù)，更不能直接使用參考數(shù)值，且短時(shí)間試驗(yàn)難以獲得失效樣品。因此，本文提出一種快速計(jì)算電子標(biāo)簽的激活能的適用方法，以用于其壽命試驗(yàn)與研究。


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作者信息：

付利莉1，2，董雪鶴1，2，牛長(zhǎng)勝1，2，梁昭慶1，2，白雪松1，2，崔嵐1，2

（1.北京智芯微電子科技有限公司，北京 100090； 2.國(guó)家電網(wǎng)有限公司，北京 100031）


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