CN105093020B - 一种SiP器件抗单粒子效应能力评估方法 - Google Patents

一种SiP器件抗单粒子效应能力评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种SiP器件抗单粒子效应能力评估方法，步骤如下：对SiP进行开帽处理；获取SiP内部芯片信息，并确定SiP内部器件的抗辐射性能是否记录在辐射数据库中；若辐射数据库中有相应SIP芯片的抗辐射性能数据，且所有SIP芯片均能达到抗单粒子指标要求，则认为整个SiP达到抗单粒子指标要求；若某SIP内部芯片未能达到抗单粒子指标或者辐射数据库中没有某SIP芯片相应辐射性能试验数据；判断SiP器件中是否有处于叠层封装的芯片；判断处于叠层封装的上下相邻的芯片是否相同；将叠层封装下方无法被辐射到的芯片，单独封装成器件；对封装成器件的芯片以及有层叠但是相同的芯片以及无层叠的芯片进行单粒子效应试验，获得试验数据，并判断是否满足抗单粒子指标。本发明解决了评估SiP器件抗单粒子效应能力不准确的问题。

Description

一种SiP器件抗单粒子效应能力评估方法
技术领域
本发明涉及一种SiP器件抗单粒子效应能力评估方法，属于单粒子效应测试技术领域。
背景技术
SIP器件是采用***集成封装技术，将多个具有不同功能的有源电子器件与可选择的无源元件，以及诸如MEMS或者光学器件等其他器件，组装成为可以提供多种功能的单个标准封装件，形成一个***或者子***，且出现故障后可进行维修的微小型化电路类产品。
目前已有的单粒子试验方法，如QJ10005《宇航用器件重离子单粒子试验指南》、ASTM F1192《重离子引起半导体器件单粒子现象测量指南》中都给出了单片集成电路的单粒子试验方法，但未给出SiP器件的单粒子试验方法。在***中工作的器件，由于其工作时需要进行数据的传输和交换，因此信号电压是间断的，相当于辐射偏置是间断的，因而，在***中工作的器件的单粒子辐射敏感性与单个器件静态偏置的情况有所不同。基于此，对SiP器件的抗辐射能力评估，不能简单地采用器件抗辐射能力的“木桶效应”来进行。在有条件时，因在SiP器件***中对其内部的集成电路进行单粒子试验。如叠层芯片为不同工艺、设计时，才考虑通过独立芯片单粒子试验评估方式对其在SiP器件内部单粒子效应进行评估。
目前在本领域，还没有关于SIP器件封装测试的方法。
发明内容
本发明的技术解决问题是：为了克服现有技术的不足，提出一种SiP器件抗单粒子效应能力评估方法，解决了评估SiP器件抗单粒子效应能力不准确的问题。
本发明的技术解决方案是：
一种SiP器件抗单粒子效应能力评估方法，包括步骤如下：
(1)对SiP进行开帽处理；
(2)获取SiP内部芯片信息，并确定SiP内部器件的抗辐射性能是否记录在辐射数据库中；所述的内部芯片包括功率MOSFET，双极运算放大器、静态存储器、微处理器；
(3)若辐射数据库中有相应SIP芯片的抗辐射性能数据，且所有SIP芯片均能达到抗单粒子指标要求，所述抗辐射指标要求如下：单粒子锁定LET阈值大于75MeV.cm2/mg，单粒子翻转阈值和单粒子功能中断阈值大于37MeV.cm2/mg，则认为整个SiP达到抗单粒子指标要求，并进入步骤(7)；若某SIP内部芯片未能达到抗单粒子指标或者辐射数据库中没有某SIP芯片相应辐射性能试验数据则进入步骤(4)；
(4)判断SiP器件中是否有处于叠层封装的芯片，若有则进入步骤(5)，否则进入步骤(6)；
(5)判断处于叠层封装的上下相邻的芯片是否相同，若不同则进入步骤(6)，若相同则进入步骤(7)；
(6)将叠层封装下方无法被辐射到的芯片，单独封装成器件；
(7)对步骤(6)中封装成器件的芯片以及步骤(5)中有层叠但是相同的芯片以及步骤(4)中无层叠的芯片进行单粒子效应试验，获得试验数据，并判断是否满足抗辐射指标要求；
判断是否满足抗辐射指标要求的具体方式如下：
(7a)判断芯片单粒子锁定LET阈值是否大于75MeV.cm2/mg，若大于则进入步骤(7a)，否则进入步骤(9)；
(7b)判断芯片单粒子翻转阈值和单粒子功能中断阈值是否大于37MeV.cm2/mg，若大于则进入步骤(9)，否则进入步骤(8)；
(8)对整个SiP进行单粒子效应试验，将所有芯片进行组装，以及对组装后的SiP进行了EDAC加固，然后对整个SiP进行单粒子效应试验，并判断整个SIP是否满足抗辐射指标要求。
(9)结束。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明提供了一套完整封装SIP器件的单粒子效应测试流程和测试方法，能够准确和快捷的实现SIP器件的单粒子效应测试，本发明充分考虑了SIP器件层叠工艺和多芯片复杂，并不是像现有技术一样，将SIP器件中的所有芯片全部打开进行单一测试。
(2)本发明根据组装SiP器件的各个芯片的单粒子效应试验数据，判断是否需要进行整个SiP的单粒子效应试验，节省了束流机时，避免重复试验，同时能够大大提高设计成本和工作效率。
(3)本发明给出了根据SiP器件的抗单粒子效应能力评估方法，可以准确评估SiP器件的抗单粒子效应能力，可操作强。
附图说明
图1是本发明方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体工作原理做进一步解释。
如图1所示，本发明一种SiP器件抗单粒子效应能力评估方法，包括步骤如下：
(1)对SiP进行开帽处理；采用GJB548方法中的开帽方法对SiP进行开帽处理或采用酸腐蚀手段去除芯片外封装。
(2)获取SiP内部芯片信息，并确定SiP内部器件的抗辐射性能是否记录在辐射数据库中；所述的内部芯片包括功率MOSFET，双极运算放大器、静态存储器、微处理器；
(3)若辐射数据库中有相应SIP芯片的抗辐射性能数据，且所有SIP芯片均能达到抗单粒子指标要求，所述抗辐射指标要求如下：单粒子锁定LET阈值大于75MeV.cm2/mg，单粒子翻转阈值和单粒子功能中断阈值大于37MeV.cm2/mg，则认为整个SiP达到抗单粒子指标要求，并进入步骤(7)；若某SIP内部芯片未能达到抗单粒子指标或者辐射数据库中没有某SIP芯片相应辐射性能试验数据则进入步骤(4)；
(4)判断SiP器件中是否有处于叠层封装的芯片，若有则进入步骤(5)，否则进入步骤(6)；
(5)判断处于叠层封装的上下相邻的芯片是否相同，若不同则进入步骤(6)，若相同则进入步骤(7)；
(6)将叠层封装下方无法被辐射到的芯片，单独封装成器件；
(7)对步骤(6)中封装成器件的芯片以及步骤(5)中有层叠但是相同的芯片以及步骤(4)中无层叠的芯片进行单粒子效应试验，获得试验数据，并判断是否满足抗辐射指标要求；
判断是否满足抗辐射指标要求的具体方式如下：
(7a)判断芯片单粒子锁定LET阈值是否大于75MeV.cm2/mg，若大于则进入步骤(7a)，否则进入步骤(9)；
(7b)判断芯片单粒子翻转阈值和单粒子功能中断阈值是否大于37MeV.cm2/mg，若大于则进入步骤(9)，否则进入步骤(8)；
步骤(7)单粒子效应实验的具体实现方式如下：
(71)比较判断重离子试验束斑大小能否覆盖整个器件，若可以则直接对SiP器件进行单粒子效应试验，获得试验数据，判断是否满足抗单粒子指标；若不能则进入步骤(72)；
(73)试验束斑首先覆盖抗单粒子能力较低或没有试验数据的芯片，进行单粒子效应试验，然后将试验束斑覆盖到上次试验未被覆盖到的芯片，重复试验。
步骤(71)和(72)中进行单粒子效应试验的方法步骤如下：
(711)利用重离子加速器对单独封装成器件的芯片进行强辐照，辐照强度逐渐增大，进行单粒子锁定实验采用的重离子为Bi，进行单粒子翻转实验采用的重离子为Ge；
(712)在进行单粒子效应期间，根据芯片实现的功能，对芯片发送多路相同指令信息，并根据芯片输出判断多路指令是否执行正确，若芯片输出是否与芯片预期相同以及多路指令执行情况是否一致，用于判断发生单粒子锁定和单粒子翻转时，芯片工作情况。
步骤(71)中束斑面积通常为2cm*2cm。
(8)对整个SiP进行单粒子效应试验，将所有芯片进行组装，以及对组装后的SiP进行了EDAC加固，然后对整个SiP进行单粒子效应试验，并判断整个SIP是否满足抗辐射指标要求。
(9)结束。
下面以一个具体实施例说明本发明的工作原理。
实施例-SiP器件抗单粒子效应能力评估
1)内部芯片抗单粒子能力分析
SiP器件X，内部芯片SiP器件内部的SRAM芯片A、Spacewire控制器B、多协议控制器C、处理器D等4种芯片均未进行过单粒子效应试验，没有单粒子效应试验数据，因此需要对在SiP器件组装前需要对四种芯片分别进行单粒子效应试验。
2)对四款芯片进行单粒子效应试验。试验结果如表1所示
表1 SIP器件X内四款器件的单粒子翻转试验数据
表2 SIP器件X内四款器件的Bi离子单粒子锁定试验数据
3)由表2可知，SiP中四个芯片都不会发生单粒子锁定效应，因此组装后的SiP的单粒子锁定阈值大于99MeV.cm2/mg。四种芯片中SRAM芯片A的单粒子翻转效应比较敏感，翻转阈值较低，无法达到整个SiP的抗单粒子效应指标要求。因此对整个SiP进行单粒子效应试验。
3)对组装后的SiP进行了EDAC加固，对整个SiP进行单粒子效应试验，试验数据如表3所示
表3 整个SiP单粒子效应试验结果
由表3可以看出，进行组装后的SiP进行单粒子试验，整个器件的抗单粒子翻转能力有所提高，可以根据此次试验结果给出整个SiP器件的抗单粒子效应能力的评估结果。
本发明未公开的部分属于本领域的公知常识。

Claims (3)

1.一种SiP器件抗单粒子效应能力评估方法，其特征在于步骤如下：
(1)对SiP进行开帽处理；
(2)获取SiP内部芯片信息，并确定SiP内部器件的抗辐射性能是否记录在辐射数据库中；所述的内部芯片包括功率MOSFET，双极运算放大器、静态存储器和微处理器；
(3)若辐射数据库中有相应SiP芯片的抗辐射性能数据，且所有SiP芯片均能达到抗单粒子指标要求，所述抗辐射指标要求如下：单粒子锁定LET阈值大于75MeV.cm2/mg，单粒子翻转阈值和单粒子功能中断阈值大于37MeV.cm2/mg，则认为整个SiP达到抗单粒子指标要求，并进入步骤(8)；若某SiP内部芯片未能达到抗单粒子指标或者辐射数据库中没有某SiP芯片相应辐射性能试验数据则进入步骤(4)；
(4)判断SiP器件中是否有处于叠层封装的芯片，若有则进入步骤(5)，否则进入步骤(6)；
(5)判断处于叠层封装的上下相邻的芯片是否相同，若不同则进入步骤(6)，若相同则进入步骤(7)；
(6)将叠层封装下方无法被辐射到的芯片，单独封装成器件；
(7)对步骤(6)中封装成器件的芯片以及步骤(5)中有层叠但是相同的芯片以及步骤(4)中无层叠的芯片进行单粒子效应试验，获得试验数据，并判断是否满足抗辐射指标要求；
判断是否满足抗辐射指标要求的具体方式如下：
(7a)判断芯片单粒子锁定LET阈值是否大于75MeV.cm2/mg，若大于则进入步骤(7b)，否则进入步骤(9)；
(7b)判断芯片单粒子翻转阈值和单粒子功能中断阈值是否大于37MeV.cm2/mg，若大于则进入步骤(9)，否则进入步骤(8)；
(8)对整个SiP进行单粒子效应试验，将所有芯片进行组装，以及对组装后的SiP进行了EDAC加固，然后对整个SiP进行单粒子效应试验，并判断整个SIP是否满足抗辐射指标要求；
(9)结束。
2.根据权利要求1所述的一种SiP器件抗单粒子效应能力评估方法，其特征在于：步骤(7)单粒子效应实验的具体实现方式如下：
(71)比较判断重离子试验束斑大小能否覆盖整个器件，若可以则直接对SiP器件进行单粒子效应试验，获得试验数据，判断是否满足抗单粒子指标；若不能则进入步骤(72)；
(72)试验束斑首先覆盖抗单粒子能力较低或没有试验数据的芯片，进行单粒子效应试验，然后将试验束斑覆盖到上次试验未被覆盖到的芯片，重复试验。
3.根据权利要求2所述的一种SiP器件抗单粒子效应能力评估方法，其特征在于：步骤(71)和(72)中进行单粒子效应试验的方法步骤如下：
(711)利用重离子加速器对单独封装成器件的芯片进行强辐照，辐照强度逐渐增大，进行单粒子锁定实验采用的重离子为Bi，进行单粒子翻转实验采用的重离子为Ge；
(712)在进行单粒子效应期间，根据芯片实现的功能，对芯片发送多路相同指令信息，并根据芯片输出判断多路指令是否执行正确，芯片输出是否与芯片预期相同以及多路指令执行情况是否一致，用于判断发生单粒子锁定和单粒子翻转时，芯片工作情况。
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