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你了解芯片研發過程中的可靠性測試嗎?

來源:上海簡戶儀器設備有限公司【環境試驗箱|冷熱沖擊|高低溫試驗箱】   2024年06月03日 09:03  

你了解芯片研發過程中的可靠性測試嗎?

上海簡戶儀器設備有限公司是一家高科技合資企業,專業生產銷售鹽霧箱、恒溫恒濕機、冷熱沖擊機、振動試驗機、機械沖擊機、跌落試驗機的環境試驗儀器的公司,是一家具有研發生產銷售經營各類可靠性環境試驗設備的公司。經驗豐富,并得到許多國內外廠商的信賴與支持。現在我們成為許多品牌的供應商。

可靠性測試對于芯片的制造和設計過程至關重要。通過進行全面而嚴格的可靠性測試,可以提前發現并解決潛在的設計缺陷、制造問題或環境敏感性,從而確保芯片在長期使用中的性能和可靠性。這種測試旨在驗證芯片在不同環境條件下的穩定性、可靠性和持久性,以確保其能夠長時間穩定地運行。可靠性測試包括多種測試項目,例如溫度測試、電壓測試、功能測試和可靠性持久性測試。


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圖1 esmo半導體芯片圖





讓我們來看看芯片可靠性測試比較常見的幾種實驗


1、溫度循環測試:


芯片溫度循環測試的測試目的是評估芯片在不同溫度條件下的性能和可靠性,以模擬實際使用環境中的溫度變化。該測試旨在驗證芯片在溫度變化時是否能夠正常工作,以及是否能夠保持穩定性和可靠性。

高溫循環期間芯片被暴露在高溫環境中,可能是通過熱板、熱箱來實現。高溫環境下的測試可以揭示芯片在高溫條件下的性能特性,例如功耗變化、時鐘頻率的穩定性、信號完整性等。這有助于驗證芯片在高溫環境下的可靠性,并識別潛在的熱問題。


低溫循環期間芯片被暴露在低溫環境中。低溫測試可以揭示芯片在低溫條件下的工作能力,例如冷啟動性能、低溫下的功耗和時鐘穩定性等。此外,低溫測試還可以檢測芯片材料和封裝的可靠性,以確保其在低溫環境下的耐用性。


2、加速測試:

在半導體器件中,常見的一些加速因子為溫度、濕度、電壓和電流。在大多數情況下,加速測試不改變故障的物理特性,但會改變觀察時間。加速條件和正常使用條件之間的變化稱為“降額”。

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高加速測試是基于 JEDEC 的資質認證測試的關鍵部分。以下測試反映了基于 JEDEC 規范 JEP47 的高加速條件。


如果產品通過這些測試,則表示器件能用于大多數使用情況。


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3、高溫存儲:


高溫存儲測試的原理是模擬芯片在長時間存儲期間可能面臨的高溫環境,以評估芯片在這種條件下的性能和可靠性。這種測試有助于發現潛在的可靠性問題,預測芯片在實際使用中可能遇到的問題,并采取必要的措施來改善芯片設計、材料選擇或封裝技術。


將樣品放入高溫箱中,使箱溫度升至55℃,在受試樣品不工作的條件下存放16h,取出樣品回到室溫,恢復2h。



4、跌落測試:


芯片跌落測試的主要目的包括:

評估芯片在跌落或沖擊情況下的機械強度和可靠性。檢測芯片封裝材料和焊接的可靠性。驗證芯片內部結構和連接的穩定性,以防止內部部件松動或脫落。評估芯片在實際使用中受到物理沖擊時的性能損壞情況。

通過進行跌落測試,確定其在實際使用中是否能夠承受跌落或沖擊,并保持正常功能和結構完整性。這種測試有助于發現潛在的機械弱點、封裝問題或連接失效。



5、靜電放電ESD:


靜電荷是靜置時的非平衡電荷。通常情況下,它是由絕緣體表面相互摩擦或分離產生;一個表面獲得電子,而另一個表面失去電子。其結果是稱為靜電荷的不平衡的電氣狀況。

當靜電荷從一個表面移到另一個表面時,它便成為靜電放電 (ESD),并以微型閃電的形式在兩個表面之間移動。當靜電荷移動時,就形成了電流,因此可以損害或破壞柵極氧化層、金屬層和結構。

當然,以上只是常見的幾種可靠性測試方法。其他還有電磁干擾測試,電壓波動測試,電氣特性測試,長時間運行測試等不在本文過多介紹。




JEDEC 通過兩種方式測試 ESD



1.人體放電模型 (HBM)

一種組件級應力,用于模擬人體通過器件將累積的靜電荷釋放到地面的行為。

2.帶電器件模型 (CDM)
一種組件級應力,根據 JEDEC JESD22-C101 規范,模擬生產設備和過程中的充電和放電事件。


實驗室可靠性測試項目



1.快速溫變試驗箱ESS-1000S-C10

適用于電子、電工產品整機及零部件進行溫度快速變化或漸變條件下的適應性試驗,特別是針對于電子電工產品的環境應力篩選(ESS)試驗,運用溫度加速技巧改變外在環境應力,使產品產生熱應力和應變。

2.冷熱溫度沖擊試驗箱TST-100D


兩槽式冷熱沖擊試驗箱適用于考核產品(整機)、元器件、零部件等經受溫度急劇變化的能力,該溫度沖擊試驗能夠了解試驗樣本一次或連續多次因溫度急劇變化而帶來的影響。


關于我們

上海簡戶儀器設備有限公司是一家高科技合資企業,生產銷售鹽霧箱、恒溫恒濕機、冷熱沖擊機、振動試驗機、機械沖擊機、跌落試驗機的環境試驗儀器的公司,研發生產銷售經營各類可靠性環境試驗設備。經驗豐富,并得到許多國內外廠商的信賴與支持。自公司成立以來,多次服務于國內外大學和研究所等檢測機構,如清華大學、蘇州大學、哈爾濱工業大學、北京工業大學、法國申美檢測、中科院物理所、中科院,SGS等**單位提供實施室方案和設備及其相關服務。努力開發半導體、光電、光通訊、航天太空、生物科技、食品、化工、制藥等行業產品所需的測試設備裝置。公司擁有一支的研發、生產和售後隊伍,從產品的研發到售后服務,每一個環節都以客戶的觀點與需求作為思考的出發點。

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