"ГОСТ Р 71693-2024. Национальный стандарт Российской Федерации. Приборы полупроводниковые. Методы установления норм и допусков на электрические параметры"
(утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 15.10.2024 N 1455-ст)

1 РАЗРАБОТАН Акционерным обществом "Российский научно-исследовательский институт "Электронстандарт" (АО "РНИИ "Электронстандарт")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 303 "Электронная компонентная база, материалы и оборудование"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 октября 2024 г. N 1455-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Настоящий стандарт распространяется на дискретные полупроводниковые приборы (транзисторы биполярные и полевые разных диапазонов частот и мощностей, диоды выпрямительные, универсальные, импульсные и сверхвысокочастотные, стабилитроны, варикапы) (далее - приборы) и устанавливает методы установления норм и допусков на электрические параметры.

Стандарт следует применять при разработке технических заданий (ТЗ) на опытно-конструкторские работы (ОКР), технических условий (ТУ) и технологической документации на полупроводниковые приборы.

В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий стандарт:

ГОСТ Р 57436 Приборы полупроводниковые. Термины и определения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 57436.

4.1 При задании в ТЗ на ОКР требований к электрическим параметрам на приборы следует исходить из необходимости обеспечения надежного функционирования схем, для которых предназначен прибор, во всем интервале воздействия эксплуатационных факторов (температуры, вибрации, ударов, влаги, специальных воздействий и пр.) в течение минимальной наработки и срока сохраняемости, предусмотренных в ТЗ. При этом учитывают современный уровень технологии и необходимость обеспечения задаваемых требований и технологических запасов в процессе серийного производства.

4.2 Состав электрических параметров, задаваемых в ТЗ, устанавливают из числа указанных в стандартах, регламентирующих систему параметров данного вида приборов, он должен включать в себя те из них, которые имеют первостепенное значение для выполнения основных функций прибора. В ТЗ могут быть указаны параметры, нормы на которые устанавливают по результатам ОКР.

4.3 Требования (нормы) задают на значение электрических параметров приборов при приемке (поставке), в течение минимальной наработки, для воздействия специальных факторов в течение срока сохраняемости, т.е. на значения параметров - критериев годности для оценки результатов различных испытаний. Нормы задают для нормальной температуры, и в необходимых случаях для верхнего или нижнего значения температуры окружающей среды или корпуса, указанных в ТЗ.

4.4 Нормы на значение параметров на момент приемки (поставки) задают в соответствии с 4.1. с учетом связи выходных параметров устройств с параметрами приборов.

Если выполнению ОКР предшествовала НИР, то нормы на электрические параметры следует задавать с учетом результатов НИР.

Нормы на значения параметров - критериев годности для оценки результатов испытаний задают:

- для испытаний на безотказность - в соответствии с 5.4.2;

- для испытаний на воздействие специальных факторов - в соответствии с 5.4.5;

- для испытаний на сохраняемость - в соответствии с 5.4.3;

- для механических и климатических испытаний - в соответствии с 5.4.4.

4.5 В технически обоснованных случаях в ТЗ на ОКР заданные нормы на параметры - критерии годности по результатам испытаний допускается уточнять.

5.1 Состав электрических параметров, включаемых в ТУ, устанавливают в соответствии со стандартами, регламентирующими систему параметров данного вида приборов.

5.2 На параметры, для которых нормы были заданы в ТЗ на ОКР, в ТУ устанавливают те же нормы, что и в ТЗ.

В технологически обоснованных случаях наряду с типами, соответствующими ТЗ, допускается введение в ТУ типов приборов с нормой на значение параметра (например, коэффициента шума, выходной мощности, граничной частоты), превосходящей или уступающей требованиям ТЗ. Введение типов приборов, не соответствующих требованиям ТЗ, допускается при условии, что эта норма жестче нормы аналогичного серийно выпускаемого прибора или разрабатываемый прибор, по сравнению с выпускаемыми, имеет важные для потребителя преимущества по другим параметрам или техническим показателям (конструкционным, надежности и др.). Оценку выполнения ТЗ по проценту выхода годных приборов производят только по приборам, соответствующим требованиям ТЗ.

Разделение типов в этом случае проводят в соответствии с разделом 7.

5.3 Нормы, которые не регламентированы в ТЗ на ОКР, устанавливают в ТУ по результатам статистической обработки и анализа материалов испытаний и измерений приборов, изготовленных по утвержденной конструкторской (КД) и технологической документации (ТД).

5.3.1 Установление норм на электрические параметры производят в следующей последовательности:

- определение минимального размера партии приборов, требуемой для установления нормы на параметр;

- формирование партии приборов для проведения измерения электрических параметров и испытаний;

- проведение измерений (испытаний) приборов партии с записью измеренных значений для каждого прибора;

- статистическая обработка результатов измерений;

- проверка наличия резко отличающихся результатов измерений;

- расчет норм на значение параметра.

5.3.2 Минимальный размер партии приборов, требуемый для установления нормы, определяют следующим образом.

5.3.2.1 Определяют долю генеральной совокупности изделий, которая должна соответствовать требованиям ТУ при контроле параметров, входящих в одну группу испытаний - уровень качества продукции P. Определение доли совокупности осуществляют в зависимости от предполагаемого объема годового выпуска в соответствии с таблицей 1.

Для приборов, отличающихся сложной технологией и низким процентом выхода годных, а также для приборов, контроль параметров которых связан с выполнением сложных трудоемких измерений (например, выходная мощность в сверхвысокочастотном диапазоне (СВЧ), коэффициент подавления комбинационных составляющих и др.), величина P может быть меньше 95%. Не рекомендуется выбирать P менее 90%. Этими же значениями P можно пользоваться при определении объема партии для установления норм на значения параметров - критериев годности для оценки результатов испытаний на безотказность, воздействие специальных факторов, воздействие повышенной и пониженной температуры среды при эксплуатации. При этом объем партии не должен быть меньше объема выборки, установленного в общих технических условиях для соответствующего вида испытаний.

5.3.2.2 Выбирают доверительную вероятность , с которой будет контролировать уровень качества по группе испытаний. Рекомендуется принимать .

5.3.2.3 В соответствии с таблицей 2 определяют доверительную вероятность, , с которой контролируют уровень качества приборов по одному параметру, и зависимости от числа параметров, контролируемых в одной группе испытаний. Если в группе испытаний контролируют всего один параметр, то .

5.3.2.4 По значениям P (см. 5.3.2.1) и (см. 5.3.2.3) определяют минимальный размер партии приборов N, требуемой для установления нормы на каждый параметр:

- по таблице 3 для параметра с односторонним ограничением нормы;

- по таблице 4 для параметра с двухсторонним ограничением нормы.

Допускается округление полученного размера выборки до ближайшего меньшего или большего значения, кратного 10, и использование не указанных в таблицах значений P, и N, выбираемых путем интерполяции.

5.3.3 Формирование партии приборов для проведения измерений электрических параметров и испытаний проводят приборами, изготовленными в соответствии с действующей КД и ТД.

В партию включают только приборы, которые соответствуют установленным в ТЗ или ТУ нормам.

5.3.4 У каждого прибора данной партии измеряют значение параметров, подлежащих нормированию.

Режим и условия измерений должны соответствовать ТЗ или ТУ, измерение проводят согласно стандартам или другой нормативной документации на методы измерения. Измеренные значения параметров, включая параметры - критерии годности до и после испытаний, каждого прибора фиксируют в протоколе.

5.3.5 По результатам измерений параметра проводят определение его статистических показателей: минимального x_min и максимального x_max значений, размаха R = x_max - x_min, среднего арифметического значения , среднеквадратического отклонения .

5.3.6 Измеренные значения параметров, резко отличающиеся от основной массы наблюдений (далее - анормальные наблюдения), отбрасывают при дальнейшем расчете норм по 5.3.7. При расчете показателей, указанных в 5.3.5, не следует учитывать приборы, полностью потерявшие работоспособность.

В тех случаях, когда закон распределения параметра неизвестен, выявление резко отличающихся значений производят в соответствии с таблицей 5. Этой же таблицей можно пользоваться для приближенной оценки анормальности результатов измерений при нормальном законе распределения параметров.

Анормальным наблюдением следует считать измеренное значение параметра, выходящее за пределы . Число K₁ выбирают из таблицы 5, задаваясь вероятностью, с которой измеренное значение параметра должно входить в интервал .

Для практических целей можно принимать:

K₁ = 3 - для нормального закона распределения параметра;

K₁ = 5 - для распределения, не подчиняющегося нормальному закону, но симметрично;

K₁ = 6 - для любого (произвольного) распределения параметра.

5.3.7 Установление норм на значение параметров проводят в три этапа:

- расчет норм по данным измерений;

- корректировка норм, учитывающая степень воспроизводимости технологии изготовления продукции;

- корректировка норм, учитывающая погрешность измерений.

5.3.7.1 Норму на максимальное значение параметра x'_Nmax принимают равной максимальному измеренному значению параметров x_max, т.е. x'_Nmax = x_max или , если .

Норму на минимальное значение параметра x'_Nmin устанавливают равной минимальному измеренному значению параметра x_min, т.е. x'_Nmin = x_min или , если . K₁ берется равным 3,5 или 6 в соответствии с 5.3.6.

5.3.7.2 Корректировку нормы, учитывающей степень воспроизводимости технологии изготовления продукции, производят увеличением максимального значения нормы x'_Nmax или уменьшением минимального значения нормы x'_Nmin, полученных согласно 5.3.7.1, на 10% - 20% (для СВЧ диодов до 10%), что необходимо для обеспечения запаса в соответствии с формулами:

Конкретную величину этого запаса выбирают с учетом степени влияния на параметр отклонений технологических режимов, периодов производства приборов, разброса параметров исходных материалов и других особенностей, характерных для данного типа прибора или других типов с аналогичной технологией изготовления. Полученное значение принимают в качестве технологической нормы на параметр.

5.3.7.3 Корректировку нормы, учитывающей погрешность измерений контрольно-измерительной аппаратуры, производят путем прибавления к максимальному значению нормы x"_Nmax или вычитания из минимального значения нормы x"_Nmin величины, пропорциональной основной погрешности измерений , с коэффициентом m, выбранным согласно разделу 6:

Полученное значение принимают в качестве нормы ТУ на параметр.

5.3.8 Для параметров, величина которых в сильной степени связана с состоянием поверхности прибора и не влияет существенно на нормальное функционирование оборудования (например, обратные токи переходов, токи утечки и др. при нормальной температуре), норма на максимальное значение, рассчитанная согласно 5.3.7 для K₁ = 6, может быть увеличена в несколько (3 - 5) раз, но не более чем на порядок.

В технически обоснованных случаях допускается увеличение рассчитанного значения нормы более чем на один порядок (например, для тока утечки затвора полевого МДП-транзистора на два порядка).

5.4 Нормы на параметры - критерии годности при испытаниях на безотказность, на воздействие повышенной и пониженной температуры среды при эксплуатации рассчитываются согласно 5.3.1 - 5.3.8.

5.4.1 Значения норм для этих испытаний рекомендуется устанавливать в виде абсолютной (максимальной или минимальной) величины параметра. Для параметров с двухсторонним ограничением норму устанавливает в виде допуска на изменение параметра относительно начального (исходного) значения.

5.4.2 Нормы на параметры - критерии годности, если к моменту составления ТУ экспериментальные данные отсутствуют, а в ТЗ они не были оговорены, рекомендуется устанавливать в соответствии с таблицей 6. При этом для испытаний на безотказность принимают единую норму.

При проведении ускоренных испытаний (в том числе в форсированных режимах) могут дополнительно устанавливать и другие, более жесткие, значения норм.

5.4.3 В качестве норм на значения параметров - критериев годности при испытаниях на сохраняемость, следует принимать нормы, установленные в ТУ на эти параметры для приемки и поставки.

В отдельных случаях для параметров, изменяющихся при хранении, допускается устанавливать специальные нормы, отличающиеся от сдаточных норм. Эти нормы устанавливают в соответствии с 5.3.1 - 5.3.8 по результатам испытаний в течение первых 3-х лет хранения или по статистическим данным более длительных испытаний, проводившихся на приборах других типов, близких по конструкции и технологии.

5.4.4 В качестве норм на значения параметров - критериев годности, контролируемых после механических и климатических испытаний, устанавливают нормы, принятые в ТУ для приемки и поставки.

5.4.5 Нормы на параметры - критерии годности для проведения испытаний на воздействие специальных факторов устанавливают в соответствии с 5.3.1 - 5.3.8, за исключением объема партии (выборки), размер которой устанавливают согласно ТУ.

Значение нормы устанавливают в виде абсолютной (максимальной или минимальной) величины параметра. Если к моменту составления ТУ отсутствуют экспериментальные данные, а в ТЗ на ОКР специальные нормы не оговорены, то нормы на значения параметров - критериев годности устанавливают в соответствии с таблицей 7.

6.1 Наличие погрешности у средств измерения может привести к отличию измеренного значения параметра от истинного, т.е. к ошибке в определении качества - признанию прибора, не соответствующего нормам ТУ, годным и наоборот. Учитывая это, необходимо кроме норм ТУ устанавливать технологические нормы - нормы на значения электрических параметров, которыми следует руководствоваться при контроле качества приборов изготовителю.

6.2 Технологическую норму устанавливают с запасом относительно норм ТУ, т.е. более жесткой, чем норма ТУ на величину, пропорциональную основной погрешности средств измерения. Этот запас устанавливают исходя из необходимости обеспечить достаточно малую вероятность превышения граничного значения параметра при повторных измерениях.

6.3 В качестве меры погрешности средств измерения электрических параметров приборов следует использовать максимальную величину основной погрешности , приводимую в стандартах на методы измерения, в ТД на измерительную установку (технических описаниях, паспортах) или в ТУ на прибор.

6.4 Погрешность измерения учитывают при установлении нормы на значение параметров в соответствии с 5.3.7.3. При этом значение коэффициента пропорциональности m при основной погрешности измерений рекомендуют принимать равным 1.

6.5 В тех случаях, когда норма на параметр установлена в ТУ исходя из требований ТЗ (см. 5.2), и выбор m >= 1 при установлении технологической нормы на параметр сопряжен с заметным уменьшением процента выхода годных приборов в производстве, допускается принимать m меньше единицы. При этом необходимо учитывать из таблицы 8, что с уменьшением значения m возрастает вероятность забракования приборов с крайним значением параметра.

6.6 Для параметров, погрешность измерения которых соизмерима с нормой (например, для коэффициента шума у СВЧ транзисторов, выходной мощности у транзисторов и др.), можно принимать m меньше 1 (до 0,5) или вместо основной погрешности средств измерения использовать фактическую погрешность измерения , определяемую по методике, изложенной в техническом описании или инструкции по проверке измерителя.

Стабильность действительной погрешности необходимо систематически проверять (не реже одного раза в смену перед началом работы) путем измерения специально отобранных контрольных образцов. При использовании для расчета норм на параметр действительной погрешности, в ТУ следует указывать, что все измерения параметра проводят на той же установке, на которой осуществлялись первоначальные измерения при установлении норм.

6.7 Для параметров, разброс значений которых на несколько порядков превышает погрешность измерений (I_КБ0, I_ЭБ0, I_обр и др.), последняя при установлении норм ТУ или технологических норм (если нормы ТУ установлены согласно ТЗ на ОКР) не учитывают. В этом случае технологические нормы устанавливают с такими запасами относительно норм ТУ, которые обеспечивают высокий уровень сдачи продукции с первого предъявления и позволяют контролировать стабильность технологического процесса. При этом следует учитывать опыт производства изделий с аналогичной (близкой) технологией изготовления.

6.8 В ТД устанавливают специальную норму отдела технического контроля (ОТК), отличную от ТУ. Норму ОТК можно устанавливать равной норме ТУ или технологической, либо промежуточное значение между ними.

7.1 Допускается классификация приборов, выпускаемых по единой ТД, на ряд типов, отличающихся по значениям одного или нескольких параметров, с установлением норм не только по краям, но и внутри распределения. Число типов и нормы на параметры устанавливают в ТУ исходя из требований ТЗ и назначения приборов, в соответствии с нормализованными рядами, регламентированными действующими стандартами. Не рекомендуется вводить типы приборов, выход которых менее 10% от общего выхода годных приборов всей группы типов.

7.2 Нормы на значения параметров с двухсторонними ограничениями устанавливают таким образом, чтобы обеспечить перекрытие между максимальным значением параметра приборов одного типа и минимальным значением другого типа. Величину этого перекрытия выбирают так, чтобы она была не менее двух основных погрешностей измерения .

7.3 Технологическую норму на значение классификационного параметра, разделяющую соседние типы, устанавливают без перекрытия между минимальным значением одного типа и максимальным значением другого типа (например, h_{21э max} второго типа <= 50 и h_{21э min} третьего типа > 50), либо с меньшим перекрытием по сравнению с перекрытием, установленным в ТУ.

8.1 Уточнение норм на параметры проводят по правилам, изложенным в разделе 5. При этом размер выборки должен быть большим, чем при установлении норм. Объем выборки устанавливают из достоверности не менее и фактического объема годового выпуска.

8.2 Приборы выборки отбирают из продукции нескольких (не менее четырех) месяцев при непрерывном производстве и установившейся технологии изготовления.

9.1 Проверка соответствия приборов требованиям ТУ проводят в объемах и по правилам, установленным в ТУ, а требованиям ТЗ - по правилам, установленным в нормативных документах, регламентирующих контроль качества продукции при испытаниях.

9.2 Количество приборов, на которых проводят проверку выполнения требований ТЗ по электрическим параметрам, устанавливают согласно таблице 3 или P >= 95% и .

Для приборов повышенной сложности, не массового производства допускается принимать P >= 90%.

9.3 При проверке соответствия электрических параметров требованиям ТЗ на ОКР следует учитывать наличие в ТД запасов, предусмотренных в 6.2.

9.4 Примеры расчета норм и допусков на электрические параметры в приложении А.

Определить объем партии, требуемой для установления норм на значения параметров с односторонним и двухсторонним ограничением, если известно, что:

ориентировочный годовой выпуск приборов составляет 8 тыс. шт.;

число параметров, контролируемых по одной группе испытаний - 6.

По таблице 1 находим P = 97,5%, выбираем доверительную вероятность по таблице 2. Получаем доверительную вероятность, с которой контролируют уровень качества для одного параметра, при шести параметрах, проверяемых по одной группе испытаний, .

По полученным значениям P и из таблиц 3 и 4 находим минимальный размер партии, по результатам измерения параметров которой следует устанавливать значение нормы:

для параметров с односторонним ограничением 155 шт.;

для параметров с двухсторонним ограничением 231 шт.

Решаем, что объем партии для параметров с одно- и двухсторонним ограничением должен быть единым N = 230 шт.

При этом норму на параметр с односторонним ограничением устанавливают с доверительной вероятностью не 98%, а с вероятностью более 99,5%.

Установить технологическую норму и норму ТУ на параметры генераторного транзистора повышенной мощности, требований на которые в ТЗ не оговаривалось:

По результатам измерения параметров партии транзисторов, объем которой выбран согласно примеру 1, в соответствии с 5.3.4 и 5.3.5 определяем статистические показатели:

а) для 

были получены x_min = 4,9 пс; x_max = 9,6 пс; ; S = 1,2 пс; .

Так как превышает x_max = 9,6 пс, то согласно 5.3.7.1 в качестве исходного значения принимаем x'_Nmax = 9,6 пс.

В соответствии с 5.3.7.2 при расчете технологической нормы берем коэффициент запаса 1,2 и получаем технологическую норму x"_Nmax = 9,6·1,2 = 11,5 пс.

В соответствии с 5.3.7.3 определяем норму ТУ. Согласно ГОСТ 18604.1 на метод измерения постоянной времени цепи обратной связи на высокой частоте основная погрешность измерения конечного значения рабочей частоты шкалы.

Задаваясь наибольшей вероятностью случайного забракования прибора с крайним значением 0,02%, получим из таблицы 8 значение m = 1,5 и согласно 5.3.7.3 получаем норму на ТУ

б) для I_ЭБ0

были получены x_max = 9,8 мкА; ; S = 1,44 мкА.

Так как распределение I_ЭБ0 (как и других обратных токов) не только ненормальное, но и несимметричное, то в соответствии с 5.3.6 следует взять K₁ = 6. Вычисляем значение .

Так как , то согласно 5.3.7.1 в качестве исходного значения принимаем x_Nmax = 9,04 мкА, т.е. отбрасываем резко отличающееся наблюдение (9,8 мкА).

В соответствии с 5.3.7.2 при расчете технологической нормы берем коэффициент запаса 1,2 и получаем технологическую норму:

В соответствии с 6.7 погрешность измерения при установлении нормы на I_ЭБ0 не учитывают.

Согласно 5.3.8 с учетом 6.7 принимаем для нормы ТУ значение

I_ЭБ0 = 100 мкА, для технологической (цеховой) нормы

I_ЭБ0 = 50 мкА.

Установить норму ТУ и технологическую норму для параметра f_гр транзистора. В ТЗ на разработку установлено, что f_гр >= 1000 МГц.

В соответствии с 5.2 методики норма ТУ должна быть та же, что и в ТЗ, т.е. минимальное значение f_гр >= 1000 МГц.

В соответствии с 6.2 методики технологическую норму устанавливают с запасом относительно нормы ТУ на величину, пропорциональную основной погрешности измерений . Согласно ГОСТ 18604.9 для параметра h_21Э, т.е. f_гр, основная погрешность конечного значения рабочей частоты шкалы.

Приняв наибольшую допустимую вероятность случайного забракования прибора с крайним значением 0,01%, получаем из таблицы 8 значение m = 1,6 и согласно 5.3.7.8 технологическую норму

В качестве технологической нормы берем округленное значение 1200 МГц.