[发明专利]一种电子元器件噪声测试及寿命评估的系统及方法和装置

说明书

本发明属于电子元器件测试技术领域，公开了一种电子元器件噪声测试及寿命评估的系统及方法和装置，包括：主控模块、输出模块、信号采集模块、噪声信号分析模块、电路或单元噪声分析模块。本发明提出了一套电子元件噪声测试系统的装置，并在电子元器件噪声测试的基础上，基于噪声综合参数提取和寿命评估分析研究，创新性提出了基于噪声的综合参数测试提取及对器件寿命进行表征评估的分析方法流程，提出了寿命和可靠性评估模型的建立方法，并设计开发了一套可以对电子元件以及集成电路模块进行噪声测试分析、噪声参数提取及电子元件寿命分析评估的系统，该系统可广泛应用于电子元器件的噪声测试和寿命及可靠性评估分析相关领域。

技术领域

本发明属于电子元器件测试技术领域，尤其涉及一种电子元器件噪声测试及寿命评估的系统及方法和装置。

背景技术

半导体电子元器件是构成电子系统的基本单元，任何具有复杂功能的电子模块或系统均是由各种各样电子元器件的组合实现的。因此，电子元器件的质量、可靠性和寿命等也直接影响最终功能模块或系统的质量、可靠性和寿命。随着电子产品越来越渗透人类的日常生活，并且器功能和能力的日益强大，电子系统承担的作用和产生的影响也越来越大，如动车控制系统、无人驾驶系统等。人们对电子系统的可靠性和寿命要求也愈来愈高，但是目前对电子系统的基本单元，即元器件的寿命测试评估分析手段不能满足相关要求。

现有的测试方法包括环境适应性测试、老化试验、老化分析筛选等，其主要是通过加速应力的实验方法，测试电子元器件的功能和性能参数的退化衰减情况，从而预估其寿命及可靠性。加速应力测试主要使被测试的元器件工作在加速老化的环境中，如比正常工作条件更高的电压应力、温度应力和振动等应力条件下，加速其老化过程，并在经历一段时间的老化后进行功能性能的退化测试。开展老化加速应力寿命的测试方法需要花费大量的时间、资金和人力成本。同时，上述测试分析方法本身对被测分析元器件具有损伤性，测试后的器件不能再作为正常器件进行应用。其次，由于传统的测试花费大、对器件有损伤等特点决定了现有的传统方法只能是通过抽样测试来推算该批次样本的寿命及可靠性，不能覆盖全部测试评估对象，不能实现对每个样品的全部测试。同时，现有的传统寿命测试评估方法，仅是从器件的宏观性能的测试出发，对微观的损失和器件内在的早期缺陷并不敏感，因此对实际测试的样品的寿命评估的准确性和可信性也不高。

电子元器件常规电学参数包括电流、电压、功率等，主要表征的是元器件的功能和性能指标和能力。而电子元器件的电流、电压的涨落是一种特殊的信号，其涨落的来源于器件物理本质上的随机起伏，频谱分析是研究该涨落信号的主要方法。电子元器件中的涨落信号频谱变换图在低频段主要表现随频率增加而减小，这种以低频为主的涨落现象广泛地存在于各种组份和结构的半导体材料和器件中。相比常规电学性能参数，低频电流或电压的涨落对器件内部结构的变化更为敏感，而这些变化用现有的测试分析手段往往难以表征。随着低频信号涨落理论和实验研究的进一步深入，低频电流电压涨落的测量与分析已经成为半导体器件质量表征和寿命评估的一种新的手段。器件电流电压信号涨落的种类和大小可直接反映器件内部结构的质量和生产工艺、环境的好坏，是反映器件内部缺陷、由于各种应力引起的缺陷、器件工作可靠性和器件寿命的综合参数。大量的国内外研究和试验已经证明，对应力在电子器件中引起的缺陷的表征，电流电压的低频涨落信号测试方法要比传统的电参数检测更加敏感，甚至在一些电参数尚未明显变化时，低频涨落信号参数已经变化了几个数量级。更为重要的是这种测试方法对电子器件中潜在的缺陷的探测是用传统的电参数检测不到的，同时常规的老化试验一般均为破坏性、高成本、周期长和准确性不高，而这种对元器件寿命测试评估的方法具有无损、快速、低费用和高准确性等特点。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)传统的老化加速应力寿命的测试方法花费大量的时间、资金和人力成本。

(2)传统测试方法对被测分析元器件具有损伤性，测试后的器件不能再作为正常器件进行应用。

(3)现有的方法的寿命测试评估准确性和可信性不高。