半导体分立器件贮存寿命特征检测方法和系统技术领域
本发明涉及元器件检测领域，特别是涉及一种半导体分立器件贮存寿命特征检测
方法和系统。
背景技术
电子元器件作为武器装备的基础组成部分，品种众多、用量巨大，半导体分立器件
作为典型元器件，其贮存寿命的研究具有重大的意义。在整机中服役周期内，其贮存可靠性
随时间呈现的变化规律以及贮存保证寿命是否满足应用要求是装备研制和使用单位重点
关注的问题。
传统的电子元器件的贮存寿命通常是根据研制厂所的工程经验给出的初始规定
寿命，另外，在研究在役的导弹武器装备在整个研制和使用过程中，也未系统开展贮存试
验，因此无法验证使用方提出的贮存寿命要求。然而，在导弹长期贮存过程中，电子元器件
出现了批量失效，严重的影响了导弹的贮存可靠性，对军事经济各方面会造成严重的后果。
传统的电子元器件的贮存寿命只是根据研制厂所的工程经验给出的初始规定寿命，没有科
学的贮存寿命考核方法，无法准确评估电子元器件的贮存寿命。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种准确评估半导体分立器件贮存寿命的半
导体分立器件贮存寿命特征检测方法和系统。
一种半导体分立器件贮存寿命特征检测方法，包括以下步骤：
获取试验样品，对所述试验样品进行失效检测并分类，得到合格样品集和失效样
品集；
对所述合格样品集进行贮存可靠性特征检测分析得到第一分析结果；
对所述失效样品集进行失效分析得到第二分析结果；
根据所述第一分析结果和所述第二分析结果得到所述试验样品的贮存寿命状态。
一种半导体分立器件贮存寿命特征检测系统，包括：
失效检测模块，用于获取试验样品，对所述试验样品进行失效检测并分类，得到合
格样品集和失效样品集；
第一分析模块，用于对所述合格样品集进行贮存可靠性特征检测分析得到第一分
析结果；
第二分析模块，用于对所述失效样品集进行失效分析得到第二分析结果；
试验样品贮存寿命状态分析模块，用于根据所述第一分析结果和所述第二分析结
果得到所述试验样品的贮存寿命状态。
上述半导体分立器件贮存寿命特征检测方法和系统，获取试验样品，对所述试验
样品进行失效检测并分类，得到合格样品集和失效样品集，对所述合格样品集进行贮存可
靠性特征检测分析得到第一分析结果，对所述失效样品集进行失效分析得到第二分析结
果，根据所述第一分析结果和所述第二分析结果得到所述试验样品的贮存寿命状态。通过
对合格样品集进行贮存可靠性特征检测分析判断合格样品集中是否存在有贮存退化失效
特征的试验样品，以及对失效样品集进行失效分析判断失效样品集中是否存在有贮存失效
信息的试验样品，根据分析结果得到试验样品的贮存寿命状态，通过上述科学的贮存寿命
考核方法，有效准确评估试验样品的贮存寿命状态。
附图说明
图1为一实施例中半导体分立器件贮存寿命特征检测方法流程图；
图2为一实施例中半导体分立器件贮存寿命特征检测系统结构图。
具体实施方式
在一个实施例中，一种半导体分立器件贮存寿命特征检测方法，如图1所示，包括
以下步骤：
步骤S110：获取试验样品，对试验样品进行失效检测并分类，得到合格样品集和失
效样品集。
具体地，对试验样品进行失效检测的方法并不唯一，常规的失效检测方法均适用，
具体可以为外观检测、电参数检测、压力测试等。
在一个实施例中，步骤S110包括：对试验样品进行电参数测量，判断试验样品是否
电性失效；若否，则将对应试验样品分类到合格样品集；若是，则将对应试验样品分类到失
效样品集。
具体地，结合试验样品器件手册，设置试验样品测试条件，利用半导体测试设备全
面检测试验样品的功能和性能，了解试验样品经过长期贮存后的常态电性能状况。结合试
验样品器件手册中的各参数合格判据，判断试验样品各性能参数是否合格。电参数测量包
括集电极—基极击穿电压V(BR)CBO、集电极—发射极击穿电压V(BR)CEO、发射极—基极击
穿电压V(BR)EBO、集电极—发射极饱和压降VCEsat、基极—发射极饱和压降VBEsat、集电
极—基极截止电流ICBO、发射极—基极截止电流IEBO和放大倍数HFE等。其中，需要重点关
注试验样品放大倍数HFE、集电极—基极截止电流ICBO两个参数。将电参数测量各项参数均
合格的试验样品分类到合格样品集，对已发现不合格的试验样品仍应完成所有电参数的测
量，即对初测不合格的试验样品，应进行复测，确认测试结果，并将对应的试验样品分类到
失效样品集，提高合格样品集和失效样品集分类的准确性。
在一个实施例中，在对试验样品进行电参数测量，判断试验样品是否电性失效的
步骤之前，还包括：对试验样品进行外观质量检测，判断试验样品是否物理失效；若是，则将
对应试验样品分类到失效样品集；若否，则进行对试验样品进行电参数测量，判断试验样品
是否电性失效的步骤。
具体地，外观质量检查包括检测试验样品的外壳、管脚腐蚀、断裂等影响可靠性的
缺陷，可以人工进行检查，也可通过机器进行检查，判断试验样品是否物理失效，若是，则直
接将对应试验样品分类到失效样品集，若否，则对应试验样品进一步进行电参数测量，有效
提高了合格样品集和失效样品集分类的准确性。
步骤S120：对合格样品集进行贮存可靠性特征检测分析得到第一分析结果。
具体地，依据GJB128A(半导体分立器件试验方法)、GJB548A(微电子试验方法和程
序)和GJB4027(军用电子元器件破坏性物理分析方法)，进行试验样品贮存可靠性特征分
析。试验样品贮存可靠性特征分析应遵循非破坏性分析到破坏性分析的原则，主要步骤包
括X射线检查、粒子碰撞噪声检测PIND、密封(仅对密封型)、内部气体成分分析、内部目检、
扫描电子显微镜检查SEM、键合强度、剪切强度分析等。在整个分析过程中，应重点关注试验
样品经过长期贮存带来元器件氧化、污染、腐蚀、芯片退化等情况，通过试验对合格样品集
中的试验样品进行贮存可靠性特征检测分析，能科学有效地得到第一分析结果。
具体地，破坏性物理分析(Destructive Physical Analysis,简称DPA)：是指为验
证电子元器件的设计、结构、材料、制造的质量和工艺情况是否满足预计用途或有关规范的
要求，以及是否满足元器件规定的可靠性和保障性，对元器件样品进行解剖，以及在解剖前
后进行一系列检验和分析的全过程。
在一个实施例中，在对合格样品集进行贮存可靠性特征检测分析得到第一分析结
果的步骤，还包括：对合格样品集进行抽样获取抽样试验样品；对抽样试验样品进行贮存可
靠性特征分析，得到第一分析结果。
具体地，对外观质量检查和电参数测量均合格的试验样品，即在合格样品集中，每
型号的试验样品随机选取5只(当数量不足时，根据实际情况选取试验样品数量)，在试验样
品数量较大的情况下，通过对试验样品进行抽样获取抽样试验样品，并对抽样试验样品进
行贮存可靠性特征分析，能快速得到第一分析结果，节约时间。
步骤S130：对失效样品集进行失效分析得到第二分析结果。
具体地，对外观质量检查和电参数测量中失效的试验样品即失效样品集进行失效
分析，具体地，失效分析是指对电子元器件失效机理、原因的诊断过程。具体参照GJB128A
(半导体分立器件试验方法)、GJB548A(微电子试验方法和程序)对失效样品集中的试验样
品进行失效分析。
具体地，失效分析包括失效环境调查、失效样品保护、外观检查、电测、应力试验分
析、故障模拟分析、非破坏性分析和破坏性分析等工作。失效环境调查是围绕失效详细了解
批次认可、发现失效的地点和时间、产品记录、工作条件和失效详情。失效样品保护是对失
效试验样品进行拍照保存其原始形貌。外观检查是首先用肉眼来检查失效试验样品与合格
试验样品之间的差异，然后再光学显微镜下进一步观察，主要检查灰尘、沾污、管脚变色、由
压力引起的引线断裂、机械引线损坏、封装裂缝、金属化迁移和晶须。电测是对试验样品进
行通电测量，判断其在通电状态下各参数是否合格。应力分析是用实验分析方法确定物体
在受力情况下的应力状态。故障模拟分析包括模拟应用分析、全温度参数测试、瞬时短路断
路试验分析和高温电偏置试验。非破坏性分析用于检查试验样品内部状态而不打开或移动
封装的技术，通常包括X射线检查、声学扫描检测、残留气体分析和密封性检查。破坏性分析
包括开封、失效点定位、芯片钝化层的去除、物理分析、杂质和合成物分析。通过试验对失效
样品集中的试验样品进行失效分析，能科学有效地得到第二分析结果。
步骤S140：根据第一分析结果和第二分析结果得到试验样品的贮存寿命状态。具
体地，步骤S140包括步骤142和步骤144。
步骤142：根据第一分析结果判断合格样品集中是否存在有贮存退化失效特征的
试验样品。
步骤144：根据第二分析结果判断失效样品集中是否存在有贮存失效信息的试验
样品。
若合格样品集中存在有贮存退化失效特征的试验样品，失效样品集中存在有贮存
失效信息的试验样品，则试验样品的贮存寿命状态为有贮存退化失效特征；若合格样品集
中存在有贮存退化失效特征的试验样品，失效样品集无贮存失效信息的试验样品，则试验
样品的贮存寿命状态为有贮存退化失效特征；若合格样品集中无贮存退化失效特征的试验
样品，失效样品集存在有贮存失效信息的试验样品，则试验样品的贮存寿命状态为有贮存
退化失效特征；若合格样品集中无贮存退化失效特征的试验样品，失效样品集无贮存失效
信息的试验样品，则试验样品的贮存寿命状态为无贮存退化失效特征。
上述半导体分立器件贮存寿命特征检测方法，通过获取试验样品，对试验样品进
行失效检测并分类，得到合格样品集和失效样品集，对合格样品集进行贮存可靠性特征检
测分析得到第一分析结果，对失效样品集进行失效分析得到第二分析结果，根据第一分析
结果和第二分析结果得到试验样品的贮存寿命状态。通过对合格样品集进行贮存可靠性特
征检测分析判断合格样品集中是否存在有贮存退化失效特征的试验样品，以及对失效样品
集进行失效分析判断失效样品集中是否存在有贮存失效信息的试验样品，根据分析结果综
合评价得到试验样品的贮存寿命状态，通过上述科学的贮存寿命考核方法，有效准确评估
试验样品的贮存寿命状态，科学地延长装备上元器件的贮存寿命，使预期能服役的装备数
量增加，从而提高装备群的使用可用度和作战效能，维持和增强国防力量，具有重大的军事
意义，节约经济成本，缓解研制和生产压力，具有重大的经济和社会意义。
在一个实施例中，如图2所示，一种半导体分立器件贮存寿命特征检测系统，包括
失效检测模块110、第一分析模块120、第二分析模块130和试验样品贮存寿命状态分析模块
140。
具体地，失效检测模块110用于获取试验样品，对试验样品进行失效检测并分类，
得到合格样品集和失效样品集。在本实施例中，失效检测模块110包括第一电性失效判断单
元、合格样品集分类单元和第一失效样品集分类单元。
第一电性失效判断单元用于对试验样品进行电参数测量，判断试验样品是否电性
失效；合格样品集分类单元，若否，则将对应试验样品分类到合格样品集；第一失效样品集
分类单元，若是，则将对应试验样品分类到失效样品集。
具体地，对试验样品进行失效检测的方法并不唯一，常规的失效检测方法均适用，
具体可以为外观检测、电参数检测、压力测试等。
具体地，结合试验样品器件手册，设置试验样品测试条件，利用半导体测试设备全
面检测试验样品的功能和性能，了解试验样品经过长期贮存后的常态电性能状况。结合试
验样品器件手册中的各参数合格判据，判断试验样品各性能参数是否合格。电参数测量包
括集电极—基极击穿电压V(BR)CBO、集电极—发射极击穿电压V(BR)CEO、发射极—基极击
穿电压V(BR)EBO、集电极—发射极饱和压降VCEsat、基极—发射极饱和压降VBEsat、集电
极—基极截止电流ICBO、发射极—基极截止电流IEBO和放大倍数HFE等。其中，需要重点关
注试验样品放大倍数HFE、集电极—基极截止电流ICBO两个参数。将电参数测量各项参数均
合格的试验样品分类到合格样品集，对已发现不合格的试验样品仍应完成所有电参数的测
量，即对初测不合格的试验样品，应进行复测，确认测试结果，并将对应的试验样品分类到
失效样品集，提高合格样品集和失效样品集分类的准确性。
在一个实施例中，在第一电性失效判断单元之前，还包括物理失效判断单元、第二
失效样品集分类单元和第二电性失效判断单元。
具体地，物理失效判断单元用于对试验样品进行外观质量检测，判断试验样品是
否物理失效；第二失效样品集分类单元，若是，则将对应试验样品分类到失效样品集；第二
电性失效判断单元，若否，则进行对所述试验样品进行电参数测量，判断试验样品是否电性
失效的步骤。
具体地，外观质量检查包括检测试验样品的外壳、管脚腐蚀、断裂等影响可靠性的
缺陷，可以人工进行检查，也可通过机器进行检查，判断试验样品是否物理失效，若是，则直
接将对应试验样品分类到失效样品集，若是，则对应试验样品进一步进行电参数测量，有效
提高了合格样品集和失效样品集分类的准确性。
在一个实施例中，第一分析模块120用于对合格样品集进行贮存可靠性特征检测
分析得到第一分析结果。
具体地，依据GJB128A(半导体分立器件试验方法)、GJB548A(微电子试验方法和程
序)和GJB4027(军用电子元器件破坏性物理分析方法)，进行试验样品贮存可靠性特征分
析。试验样品贮存可靠性特征分析应遵循非破坏性分析到破坏性分析的原则，主要步骤包
括X射线检查、粒子碰撞噪声检测PIND、密封(仅对密封型)、内部气体成分分析、内部目检、
扫描电子显微镜检查SEM、键合强度、剪切强度分析等。在整个分析过程中，应重点关注试验
样品经过长期贮存带来元器件氧化、污染、腐蚀、芯片退化等情况，通过试验对合格样品集
中的试验样品进行贮存可靠性特征检测分析，能科学有效地得到第一分析结果。
具体地，破坏性物理分析(Destructive Physical Analysis,简称DPA)：是指为验
证电子元器件的设计、结构、材料、制造的质量和工艺情况是否满足预计用途或有关规范的
要求，以及是否满足元器件规定的可靠性和保障性，对元器件样品进行解剖，以及在解剖前
后进行一系列检验和分析的全过程。
在一个实施例中，第一分析模块120还包括抽样单元和贮存可靠性特征分析单元。
具体地，抽样单元用于对合格样品集进行抽样获取抽样试验样品；
贮存可靠性特征分析单元用于对抽样试验样品进行贮存可靠性特征分析，得到第
一分析结果。
具体地，对外观质量检查和电参数测量均合格的试验样品，即在合格样品集中，每
型号的试验样品随机选取5只(当数量不足时，根据实际情况选取试验样品数量)，在试验样
品数量较大的情况下，通过对试验样品进行抽样获取抽样试验样品，并对抽样试验样品进
行贮存可靠性特征分析，能快速得到第一分析结果，节约时间。
在一个实施例中，第二分析模块130用于对失效样品集进行失效分析得到第二分
析结果。
具体地，对外观质量检查和电参数测量中失效的试验样品即失效样品集进行失效
分析，具体地，失效分析是指对电子元器件失效机理、原因的诊断过程。具体参照GJB128A
(半导体分立器件试验方法)、GJB548A(微电子试验方法和程序)对失效样品集中的试验样
品进行失效分析。
具体地，失效分析包括失效环境调查、失效样品保护、外观检查、电测、应力试验分
析、故障模拟分析、非破坏性分析和破坏性分析等工作。失效环境调查是围绕失效详细了解
批次认可、发现失效的地点和时间、产品记录、工作条件和失效详情。失效样品保护是对失
效试验样品进行拍照保存其原始形貌。外观检查是首先用肉眼来检查失效试验样品与合格
试验样品之间的差异，然后再光学显微镜下进一步观察，主要检查灰尘、沾污、管脚变色、由
压力引起的引线断裂、机械引线损坏、封装裂缝、金属化迁移和晶须。电测是对试验样品进
行通电测量，判断其在通电状态下各参数是否合格。应力分析是用实验分析方法确定物体
在受力情况下的应力状态。故障模拟分析包括模拟应用分析、全温度参数测试、瞬时短路断
路试验分析和高温电偏置试验。非破坏性分析用于检查试验样品内部状态而不打开或移动
封装的技术，通常包括X射线检查、声学扫描检测、残留气体分析和密封性检查。破坏性分析
包括开封、失效点定位、芯片钝化层的去除、物理分析、杂质和合成物分析。通过试验对失效
样品集中的试验样品进行失效分析，能科学有效地得到第二分析结果。
在一个实施例中，试验样品的贮存寿命状态分析模块140用于根据第一分析结果
和第二分析结果得到试验样品的贮存寿命状态。具体地，试验样品的贮存寿命状态分析模
块140包括第一判断单元和第二判断单元。
具体地，第一判断单元用于根据第一分析结果判断所述合格样品集中是否存在有
贮存退化失效特征的试验样品；第二判断单元用于根据第二分析结果判断失效样品集是否
存在有贮存失效信息的试验样品；若合格样品集中存在有贮存退化失效特征的试验样品，
失效样品集中存在有贮存失效信息的试验样品，则试验样品的贮存寿命状态为有贮存退化
失效特征；若合格样品集中存在有贮存退化失效特征的试验样品，失效样品集无贮存失效
信息的试验样品，则试验样品的贮存寿命状态为有贮存退化失效特征；若合格样品集中无
贮存退化失效特征的试验样品，失效样品集存在有贮存失效信息的试验样品，则试验样品
的贮存寿命状态为有贮存退化失效特征；若合格样品集中无贮存退化失效特征的试验样
品，失效样品集无贮存失效信息的试验样品，则试验样品的贮存寿命状态为无贮存退化失
效特征。
上述半导体分立器件贮存寿命特征检测系统，通过获取试验样品，对试验样品进
行失效检测并分类，得到合格样品集和失效样品集，对合格样品集进行贮存可靠性特征检
测分析得到第一分析结果，对失效样品集进行失效分析得到第二分析结果，根据第一分析
结果和第二分析结果得到试验样品的贮存寿命状态。通过对合格样品集进行贮存可靠性特
征检测分析判断合格样品集中是否存在有贮存退化失效特征的试验样品，以及对失效样品
集进行失效分析判断失效样品集中是否存在有贮存失效信息的试验样品，根据分析结果综
合评价得到试验样品的贮存寿命状态，通过上述科学的贮存寿命考核方法，有效准确评估
试验样品的贮存寿命状态，科学地延长装备上元器件的贮存寿命，使预期能服役的装备数
量增加，从而提高装备群的使用可用度和作战效能，维持和增强国防力量，具有重大的军事
意义，节约经济成本，缓解研制和生产压力，具有重大的经济和社会意义。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实
施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存
在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并
不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来
说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护
范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。