商用塑封器件的設(shè)計(jì)初衷是應(yīng)用在較好的環(huán)境中，且易于維修或更換。而評價應(yīng)用在高可靠性領(lǐng)域的軍用器件分析方法并不總是適用于商用塑封器件，這使得商用塑封器件難以大量使用在高可靠應(yīng)用領(lǐng)域主要有兩方面的原因：
    各廠家的設(shè)計(jì)和工藝方面存在重大差異，不但工作溫度范圍較小，而且對外部環(huán)境較敏感容易吸潮。而應(yīng)用在高可靠性領(lǐng)域的軍用微電子器件通常采用陶瓷或金屬封裝材料可以很好的隔絕外部環(huán)境，同時具有較廣的工作溫度范圍（-55℃~125℃）。

    由于各家制造商設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的塑封材料、工藝和技術(shù)的多樣性，行業(yè)內(nèi)又缺乏機(jī)構(gòu)對商用塑封器件的設(shè)計(jì)、材料、可追溯性及生產(chǎn)過程等方面的監(jiān)督，導(dǎo)致市場上的塑封器件可靠性水平不能有效保證。

    NASA發(fā)布的PEM-INST-001《塑封器件（PEM）選擇、篩選和鑒定說明》指出：“對每次使用的商用塑封器件均會對其熱、機(jī)械和輻射影響進(jìn)行徹底評估，確認(rèn)是否可以滿足任務(wù)需求，同時在沒有相應(yīng)的軍用微電子器件替代品時，允許在航天項(xiàng)目中使用塑封器件，不過需要承擔(dān)更高的風(fēng)險。”
    另外，在滿足上述要求的前提下，PEM-INST-001對塑封器件還提出了另一些要求：
    器件應(yīng)儲存在溫濕度受控、干燥潔凈的環(huán)境下，避免受到ESD和潮氣的影響。
    器件應(yīng)可以追溯到品牌制造商。
    從制造商或其批準(zhǔn)的經(jīng)銷商處采購。
    在預(yù)期的任務(wù)使用壽命期間測試以驗(yàn)證是否滿足應(yīng)用環(huán)境的性能要求。
    具有足夠的能力來處理和測試所涉及的技術(shù)。
    制造日期超過3年的塑封器件未得到GSFC批準(zhǔn)不允許安裝。
    使用純鍍引出端的塑封器件需要采用特殊的預(yù)防措施來排除錫晶須引起的失效。
    確定塑封器件風(fēng)險等級
    PEM-INST-001對于塑封器件選用的風(fēng)險等級由低到高分為Ⅰ級、Ⅱ級和Ⅲ級。在選擇器件時，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用環(huán)境來確定鑒定和篩選的試驗(yàn)要求。
    風(fēng)險等級Ⅰ級：Ⅰ級是塑封器件選用的低風(fēng)險等級。該類器件是按照用戶承認(rèn)的質(zhì)量保證等級由用戶認(rèn)可的承制方生產(chǎn)，不存在已知能夠影響器件在高可靠應(yīng)用中的質(zhì)量、可靠性或性能的缺陷或趨勢，滿足應(yīng)用要求。這類器件的典型任務(wù)周期為5或更長。
    風(fēng)險等級Ⅱ級：Ⅱ級是塑封器件選用的次高風(fēng)險等級。該類器件的承制方需通過公認(rèn)的質(zhì)量保證體系，并且提供產(chǎn)品的測試數(shù)據(jù)報告，以證明產(chǎn)品不存在制造工藝差異導(dǎo)致重大的問題，良品率較高，能按時供貨交付產(chǎn)品。另外，產(chǎn)品需按規(guī)范要求完成鑒定，并且已經(jīng)解決以往鑒定中出現(xiàn)的問題，而且失效分析也不存在與產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性引發(fā)問題的傾向。這類器件的典型任務(wù)周期為1到5年。
    風(fēng)險等級Ⅲ級：Ⅲ級是塑封器件選用的高風(fēng)險等級。這類塑封器件通常是可以通過商業(yè)采購，但由于這類產(chǎn)品缺少正式的可靠性評估、篩選和鑒定，器件具有先天的高風(fēng)險或未知的風(fēng)險，并且產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、材料和工藝均在不斷變化，使得從某一批特殊生成批積累的數(shù)據(jù)不適用于另一批，因此得不到有關(guān)這種器件的任何有用的數(shù)據(jù)或飛行記錄，所以需要進(jìn)行更多評估以確定其對工程的適用性。通常情況下對于這類塑封器件的信息了解程度也十分有限。這類器件的典型任務(wù)周期為1到2年。
    塑封器件質(zhì)量評價方案
    塑封器件質(zhì)量評價方案的目的是降低商用塑封器件的使用風(fēng)險，評估器件的長期可靠性，防止產(chǎn)品故障。主要是從產(chǎn)品生命周期（浴盆曲線）的各階段分別進(jìn)行篩選，DPA，鑒定及質(zhì)量一致性4種試驗(yàn)手段，使產(chǎn)品滿足高可靠性應(yīng)用要求，同時建立風(fēng)險等級評估程序，進(jìn)一步降低產(chǎn)品的應(yīng)用風(fēng)險。
    塑封器件質(zhì)量保證及使用壽命期間的可靠性關(guān)系
    1、篩選試驗(yàn)
    篩選的目的是剔除有缺陷的產(chǎn)品，降低早期失效，保證產(chǎn)品的長期可靠性。當(dāng)制造廠未對器件進(jìn)行篩選或篩選的項(xiàng)目和/或應(yīng)力不滿足應(yīng)用要求時，用戶應(yīng)對全部器件進(jìn)行測試和檢驗(yàn)，并評價批次可靠性影響。
        有大量數(shù)據(jù)表明，器件的不當(dāng)處理和測試可能會引入比篩選出來的更多缺陷。因此，在處理、儲存和測試時應(yīng)特別小心，以減少靜電放電（ESD），污染和機(jī)械損傷器件的可能性。因此，PEM-INST-001規(guī)定在X射線檢查，只進(jìn)行頂視面，而對于和聲學(xué)掃描顯微鏡檢查，除了功率器件外，也只進(jìn)行頂視面。另外，對于聚合芯片涂層的塑封器件，不要求檢查芯片區(qū)域，因?yàn)闀斐煞謱诱`判。
PEM-INST-001 塑封器件篩選流程
    從PEM-INST-001 塑封器件篩選流程的PDA來看，比國軍標(biāo)GJB7400-2011的PDA要求（＜1%）要寬松，而且GJB7400-2011的溫度循環(huán)要求是50次，而PEM-INST-001只進(jìn)行20次，綜合來看國軍標(biāo)GJB7400-2011的篩選要求更嚴(yán)酷。
    2、破壞性物理分析
    破壞性物理分析（ Destructive Physical Analysis ）簡稱為 DPA ，目的是確定產(chǎn)品批次是否存在篩選、鑒定過程中沒有暴露出來的設(shè)計(jì)、材料、制作或加工缺陷，從而在高可靠任務(wù)壽命期可能會引起的退化或失效。
    PEM-INST-001 塑封器件DPA流程
    從PEM-INST-001 塑封器件DPA的流程來看，相比國軍標(biāo)GJB4027A-2006增加了器件的截面檢查項(xiàng)目（金相切片及掃描電鏡檢查），可以進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)或明確器件芯片、鍵合區(qū)域與塑封料的缺陷。
    針對剖面檢查，PEM-INST-001與GJB4027A略有不同，GJB4027A是把剖面檢查放在內(nèi)部目檢項(xiàng)目里，檢查手段主要是以金相顯微鏡為主，點(diǎn)檢查芯片與引線柱接觸面以及芯片粘接質(zhì)量，若聲學(xué)掃描顯微鏡檢查顯示芯片粘接，塑料與芯片界面或其他重要的界面存在分層或誤判，則需要進(jìn)一步剖切檢查確認(rèn)。而PEM-INST-001，剖面檢查是與內(nèi)部目檢分開、獨(dú)立進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目。檢查手段，除了金相顯微鏡之外，還需進(jìn)行掃描電子顯微鏡，充分對器件內(nèi)部粘接界面的微觀形貌進(jìn)行檢查。
    3、鑒定檢驗(yàn)
    鑒定檢驗(yàn)就是抽取具有代表性的產(chǎn)品，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的程序，在規(guī)定條件下所做的一項(xiàng)、一組或多組檢驗(yàn)，以驗(yàn)證產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是否與規(guī)定的產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性等級要求一致。目的是驗(yàn)證產(chǎn)品在投產(chǎn)之前是否符合可接受的質(zhì)量和可靠性等級要求。
    PEM-INST-001對塑封器件的鑒定檢驗(yàn)主要包括了三溫電測試、穩(wěn)態(tài)壽命試驗(yàn)、聲學(xué)掃描顯微鏡檢查、HAST、溫度循環(huán)、輻照試驗(yàn)等。
GJB7400-2011塑封器件鑒定流程
    而PEM-INST-001不但沒有疊加試驗(yàn)樣品的問題，而且溫度循環(huán)的試驗(yàn)條件高也只進(jìn)行500次。另外GJB7400-2011中的HAST試驗(yàn)是進(jìn)行500h，而PEM-INST-001則只進(jìn)行96h。所以，從樣品疊加及試驗(yàn)條件來看，國軍標(biāo)GJB7400-2011的鑒定檢驗(yàn)相比PEM-INST-001要求更嚴(yán)酷。
    4、質(zhì)量一致性檢驗(yàn)
    質(zhì)量一致性檢驗(yàn)是產(chǎn)品提交用戶前必須進(jìn)行的可靠性試驗(yàn)，也是提交給用戶產(chǎn)品批質(zhì)量和可靠性是否符合相應(yīng)采購標(biāo)準(zhǔn)或訂貨合同的驗(yàn)證試驗(yàn)，屬于生產(chǎn)廠為提供用戶具有一定質(zhì)量和可靠性保證的產(chǎn)品的自主行為。在一些標(biāo)準(zhǔn)中，如美軍標(biāo)MIL標(biāo)準(zhǔn)和國軍標(biāo)GJB將質(zhì)量一致性檢驗(yàn)的內(nèi)容分為若干組，而這些組的組合構(gòu)成了不同要求的可靠性試驗(yàn)。
    質(zhì)量一致性檢驗(yàn)一般分為ABCDE五個組。A組檢驗(yàn)是對每個檢驗(yàn)批進(jìn)行，并應(yīng)包括器件的電參數(shù)測試。B組檢驗(yàn)也是應(yīng)對每個檢驗(yàn)批進(jìn)行，并針對每個已檢驗(yàn)合格的封裝類型和引線鍍涂，B組檢驗(yàn)通常包括對規(guī)定器件等級進(jìn)行的機(jī)械和環(huán)境試驗(yàn)。C組檢驗(yàn)應(yīng)包括與芯片有關(guān)的試驗(yàn)，周期性進(jìn)行。D組檢驗(yàn)應(yīng)包括與封裝有關(guān)的試驗(yàn)，周期性進(jìn)行。E組檢驗(yàn)應(yīng)對每個晶圓批進(jìn)行，試驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)包括輻射加固保證試驗(yàn)。
     PEM-INST-001沒有規(guī)定相關(guān)的質(zhì)量一致性檢驗(yàn)要求，而GJB7400-2011對于塑封器件的質(zhì)量一致性檢驗(yàn)與鑒定檢驗(yàn)要求基本一致。
    GJB7400-2011質(zhì)量一致性檢驗(yàn)
    結(jié)束語
    結(jié)合PEM-INST-001與GJB7400-2011中的篩選、破壞性物理分析、鑒定檢驗(yàn)等要求來看，GJB7400-2011確實(shí)要相對嚴(yán)酷一些，導(dǎo)致大多數(shù)國產(chǎn)塑封器件無法通過GJB7400-2011的N級考核，造成了國內(nèi)很多塑封器件制造廠家對于GJB7400-2011的考核要求產(chǎn)生了諸多的質(zhì)疑，因此希望降低考核標(biāo)準(zhǔn)并與美軍標(biāo)看齊，如冷熱沖擊試驗(yàn)和溫度循環(huán)試驗(yàn)樣品不疊加、試驗(yàn)次數(shù)及時間降低或縮減等來通過鑒定檢驗(yàn)。