HTOL(High Temperature Operating Life)測(cè)試是評(píng)估集成電路(芯片)可靠性的一項(xiàng)關(guān)鍵性測(cè)試,主要通過(guò)高溫激活失效機(jī)制來(lái)評(píng)估芯片壽命和長(zhǎng)期通電運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性。主要的測(cè)試方法有JESD22-A108、MIL-STD-883方法1005.8、EIAJ-ED4701/100-101等標(biāo)準(zhǔn)。
HTOL測(cè)試的主要試驗(yàn)參數(shù)是溫度、電壓和時(shí)間。試驗(yàn)溫度是根據(jù)芯片的運(yùn)行溫度等級(jí)選擇的(如車(chē)載電子元器件應(yīng)力認(rèn)證要求,見(jiàn)表1:AEC Q100中的工作溫度等級(jí)),試驗(yàn)電壓一般為芯片的最高工作電壓,試驗(yàn)時(shí)間一般為1000小時(shí)。
表1:車(chē)載芯片工作溫度等級(jí)
測(cè)試樣品需要從不連續(xù)的三個(gè)批次中抽取,每個(gè)批次至少77顆樣品(見(jiàn)表2:HTOL高溫工作壽命),正式量產(chǎn)后也會(huì)選擇性的抽樣測(cè)試。
表2:HTOL高溫工作壽命
HTOL每個(gè)測(cè)試環(huán)節(jié)都非常重要,一旦某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題引起芯片失效,就會(huì)直接導(dǎo)致額外成本投入。針對(duì)老化測(cè)試,從樣品的選擇及測(cè)試、老化板方案設(shè)計(jì)、外圍器件選擇、老化板PCB設(shè)計(jì)制作、老化測(cè)試調(diào)試及安裝、老化過(guò)程監(jiān)控、老化下電操作等細(xì)節(jié)都需要特別認(rèn)真仔細(xì)。
芯片老化方案設(shè)計(jì)
在芯片老化方案設(shè)計(jì)上,通常會(huì)參考芯片應(yīng)用電路圖進(jìn)行老化方案設(shè)計(jì),要保證芯片內(nèi)部的每個(gè)模塊都能參與工作,這樣的老化測(cè)試才有意義。在芯片應(yīng)用電路圖進(jìn)行設(shè)計(jì)老化電路時(shí),外圍器件的選型,要留有充足的余量,如電源濾波,優(yōu)先選擇容值、耐壓、耐溫都要高一些的,以確保在高溫狀態(tài)下也能讓芯片穩(wěn)定工作,每顆芯片的電源也最好加一個(gè)保險(xiǎn)絲,這樣當(dāng)其中一顆電源短路失效時(shí),不會(huì)波及到其他芯片。
整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,一般主要采用兩種方式:子母板的方式和Socket的方式。這兩種方式的選擇上,可以從芯片的封裝形式、引腳數(shù)量、功耗大小來(lái)綜合考慮。
如封裝較小、引腳較少,可以?xún)?yōu)先考慮采用子母板的方式進(jìn)行。這種連接方式,對(duì)同一系列的產(chǎn)品(功能類(lèi)似,封裝不同),只需要設(shè)計(jì)子板即可,母板可以復(fù)用,成本會(huì)低不少。
當(dāng)引腳數(shù)量過(guò)多的情況下,采用Socket的連接方式比較好。Socket的選擇需要根據(jù)芯片參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行,Socket的連接方式每一款芯片都需要重新設(shè)計(jì)母板,成本比較高,不過(guò)這種方式的ATE回測(cè)相對(duì)簡(jiǎn)單,不需要重新制作HTOL ATE測(cè)試板,用量產(chǎn)FT的loadboard即可實(shí)現(xiàn)。
老化測(cè)試過(guò)程
在老化測(cè)試過(guò)程中,需要在線實(shí)時(shí)監(jiān)控老化中每顆芯片的電壓、電流、寄存器數(shù)據(jù)、時(shí)間及頻率等諸多參數(shù),并實(shí)時(shí)記錄保存成記錄。老化前后都需要對(duì)每顆芯片進(jìn)行ATE測(cè)試并記錄數(shù)據(jù),測(cè)試結(jié)果全部Pass,則代表HTOL測(cè)試通過(guò);如有失效的器件,則應(yīng)分析出失效原因,進(jìn)行改進(jìn)并重新進(jìn)行HTOL試驗(yàn),直至全部Pass,才能認(rèn)為HTOL測(cè)試通過(guò)。
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