Den här artikeln ger en omfattande översikt över testning av chiptillförlitlighet.

Tillförlitlighetstestning är en systematisk utvärderingsprocess som simulerar olika miljöpåfrestningar och arbetsbelastningar som chips kan möta i verkliga- användningsscenarier med olikautrustning för tillförlitlighetstestning. Den undersöker utförligt deras prestanda, driftsstabilitet och livslängd. BOTO, som en professionell tillverkare av tillförlitlighetstestutrustning, förser kunder med kompletta testutrustningslösningar för att säkerställa att chips stabilt kan uppnå sina förväntade funktioner under specificerade tekniska förhållanden.

I chipforskning och utveckling och tillverkningsprocessen är tillförlitlighetstestning inte bara ett centralt sätt att verifiera produktprestanda utan också en nyckel till att förbättra produktkvaliteten och förbättra marknadens konkurrenskraft. Genom att utföra rigorösa tillförlitlighetstester kan potentiella fellägen och felmekanismer identifieras tidigt, vilket ger vägledning för designoptimering och processförbättring, minskar sannolikheten för produktfel i faktiska applikationer, förlänger deras effektiva livslängd och i slutändan förbättrar användarnas tillfredsställelse.

I. Miljötestning

Miljötestning är en central komponent i bedömning av chiptillförlitlighet, främst för att undersöka chipets anpassningsförmåga och driftsstabilitet under olika miljöförhållanden. Vanliga tester inkluderar High Temperature Operating Life (HTOL), Low Temperature Operational Life (LTOL), Temperature Cycling (TCT) och High Accelerated Temperature and Humidity Stress Test (HAST).

(1) Test för driftliv vid hög temperatur (HTOL).

HTOL är en klassisk testmetod för chiptillförlitlighet. Det här testet placerar chipet i en miljö med hög-temperatur-en tillförlitlighetstestutrustning-under en längre period för att simulera den termiska stressen och åldringsprocessen vid faktisk användning. Testtemperaturen är vanligtvis mellan 100 grader och 150 grader, och varaktigheten är flexibelt inställd enligt chipspecifikationer och tillämpningsscenarier.

Under höga-temperaturförhållanden övervakas och registreras chipets elektriska egenskaper, prestanda och tillförlitlighet kontinuerligt. Genom HTOL-testning kan feltyper som orsakas av faktorer som termisk diffusion, strukturella skador eller materialåldring identifieras, såsom motståndsdrift, strömläckage, dålig kontakt och metallmigrering. Att identifiera dessa fellägen hjälper till att bedöma den långsiktiga-tillförlitligheten hos chippet under hög-temperaturmiljö och ger en grund för designoptimering och processförbättringar.

(2) Test för låg temperatur driftlivslängd (LTOL).
LTOL-testning fokuserar på att utvärdera tillförlitligheten och livslängden för chips i låg-temperaturmiljöer. För extrema applikationer som flyg, militär och medicinsk, måste chips bibehålla normal funktion vid extremt låga temperaturer. Det här testet påskyndar chipets åldrande under låga-temperaturförhållanden, vilket hjälper tillverkare att förstå deras stabilitetsprestanda vid låga temperaturer. Under testet registreras och analyseras chippets elektriska prestanda i detalj för att säkerställa tillförlitlig drift under tuffa låga-temperaturförhållanden.

(3) Temperaturcykeltest (TCT).
TCT-testning simulerar termisk stress och materialutmattningseffekter som orsakas av temperaturfluktuationer vid faktisk användning. Under testet utsätts chippet upprepade gånger för en inställd låg temperatur (t.ex. -40 grader) och en hög temperatur (t.ex. 125 grader).

Temperaturcykling upptäcker effektivt strukturella spänningar, skillnader i termiska expansionskoefficienter och lödfogsutmattning orsakad av temperaturförändringar. Dessa faktorer kan leda till fel som dålig kontakt, lödfogsprickor eller metallutmattning, vilket påverkar chipets tillförlitlighet och livslängd. TCT-testresultat ger en viktig referens för att utvärdera spåns prestanda under temperaturvariationsmiljöer.

Testkammare för temperaturcykling används vanligtvis för tillförlitlighetstestutrustning.

(4) Stresstest med hög accelererad temperatur och luftfuktighet (HAST)

HAST är en metod för accelererad åldrandebedömning. Detta test placerar chipet i en extrem miljö med hög temperatur och luftfuktighet (vanligtvis 85 grader /85 % RH) och applicerar spänning eller ström för att påskynda dess åldringsprocess. Den här metoden kan reproducera prestandaförsämringen av ett chip under lång-användning på kort tid, vilket hjälper till att identifiera potentiella defekter i förväg.

Den största fördelen med HAST är dess höga accelerationseffektivitet, vilket möjliggör inhämtning av chiptillförlitlighetsinformation på kort tid, samtidigt som luftfuktighetsförhållandena som ligger närmare faktiska tillämpningsscenarier.

II. Livstidstestning

Livstidstestning är en annan viktig komponent i utvärdering av chiptillförlitlighet, som främst används för att analysera prestandaförändringstrender och felmekanismer för chip under lång-användning. Vanliga projekt inkluderar High Temperature Storage Life (HTSL) och Bias Life Test (BLT).

(1) Test för lagringstid vid hög temperatur (HTSL).

HTSL-testet placerar chipet i en miljö med hög-temperatur (vanligtvis 125 grader till 175 grader ) under en längre period utan att anbringa driftsspänning för att utvärdera dess tillförlitlighet och livstidsprestanda under lagringsförhållanden med hög-temperatur. Detta test används huvudsakligen för att simulera åldringseffekter av chips på grund av hög-temperaturlagring under lagring eller transport. HTSL-testning klargör den långa-toleransen för chips under hög-temperaturmiljö, vilket ger en referens för inställning av lagrings- och transportförhållanden.

(2) Bias Life Test (BLT)
BLT-testning utvärderar chipsens stabilitet och tillförlitlighet under de kombinerade effekterna av-långtidsförspänning och hög temperatur. Under testet appliceras en konstant förspänning på chippet och det placeras i en miljö med hög-temperatur. Förspänningsvärdet bestäms enligt chipspecifikationerna och applikationskraven. Genom att kontinuerligt övervaka chipets prestandaförändringar under hög-temperaturförspänningsförhållanden kan effekter orsakade av förspänningsåldring, såsom skador på dielektriska skikt, bildande av gränssnittsfällor och bandböjning, upptäckas. BLT-testresultat utgör en viktig grund för tillförlitlighetsbedömningen av chips under lång-användning och hög-temperaturmiljö.

III. Mekaniska och elektriska tester
Utöver miljö- och livstester inkluderar chiptillförlitlighetsbedömningen även mekaniska och elektriska tester för att verifiera chipens prestanda och stabilitet under fysiska stötar, vibrationer och elektriska påfrestningar.

(1) Drop Test (DT)
Falltestning utvärderar tillförlitligheten hos spån under fysiska stötar och vibrationer. Under testet fixeras chippet på en dedikerad enhet och utsätts för förinställda fall- eller vibrationsoperationer för att simulera den fysiska påverkan som den kan utsättas för vid faktisk användning.

Genom falltestning kan problem som lödfogsbrott, strukturella skador eller materialbrott orsakade av stötar eller vibrationer identifieras. Testresultaten ger viktiga data för att utvärdera chipets stöt- och vibrationsbeständighet vid faktisk användning.

(2) Test av elektrostatisk urladdning (ESD).

ESD-testning är en nyckelfaktor för att utvärdera chipets anti-interferensförmåga i en elektrostatisk miljö. Elektrostatisk urladdning orsakas vanligtvis av obalanserade laddningar som genereras av friktion eller separation av isolerande materialytor. När laddningar överförs från en yta till en annan på kort tid bildas en hög-pulsström.

ESD-testning använder huvudsakligen två metoder: Human Body Discharge Model (HBM) och Charged Device Model (CDM) för att simulera elektrostatiska urladdningshändelser i mänsklig kontakt med eller produktionsutrustning, och för att utvärdera chipets tolerans under sådana förhållanden.

(3) Spärr-test
Spärr-upptestning används för att utvärdera om chippet kommer att uppleva oväntad låsning eller strömavbrott under extrema förhållanden som onormala effektfluktuationer. Under testningen lades en skyddskrets till chippets strömingångsterminal och ett plötsligt strömavbrott simulerades med hjälp av en hög-hastighetsomkopplare för att observera chipets beteende och återställningsförmåga under sådana övergående förhållanden. Detta test hjälper till att verifiera chipets robusthet vid strömstörningar.

För att säkerställa den vetenskapliga noggrannheten, noggrannheten och repeterbarheten av chiptillförlitlighetstestning har internationella organisationer utvecklat en serie standardiserade testspecifikationer och metoder, främst inklusive MIL-STD, JEDEC, IEC, JESD, AEC och EIA. Dessa specifikationer täcker heltäckande kraven på tillförlitlighetstestning av chip under olika miljöförhållanden, drifttillstånd och applikationsscenarier, vilket ger chiptillverkare och testlaboratorier enhetliga teststandarder och driftriktlinjer. BOTO följer strikt de ovan nämnda standardiserade testspecifikationerna vid design och tillverkning av olika tillförlitlighetstestutrustning för att säkerställa den höga tillförlitligheten och konsistensen hos de testresultat som produceras.