Dit artikel biedt een uitgebreid overzicht van het testen van de betrouwbaarheid van chips.

Betrouwbaarheidstests zijn een systematisch evaluatieproces dat verschillende omgevingsfactoren en werkbelastingen simuleert waarmee chips te maken kunnen krijgen in reële- gebruiksscenario's met behulp van verschillendebetrouwbaarheid testapparatuur. Het onderzoekt uitgebreid hun prestaties, operationele stabiliteit en levensduur. BOTO biedt klanten, als professionele fabrikant van betrouwbaarheidstestapparatuur, complete testapparatuuroplossingen om ervoor te zorgen dat chips onder gespecificeerde technische omstandigheden op stabiele wijze hun verwachte functies kunnen vervullen.

In het onderzoek, de ontwikkeling en het productieproces van chips zijn betrouwbaarheidstests niet alleen een belangrijk middel om de productprestaties te verifiëren, maar ook een sleutel tot het verbeteren van de productkwaliteit en het vergroten van de concurrentiepositie op de markt. Door rigoureuze betrouwbaarheidstests uit te voeren, kunnen potentiële faalwijzen en foutmechanismen vroegtijdig worden geïdentificeerd, waardoor richting wordt gegeven aan ontwerpoptimalisatie en procesverbetering, waardoor de kans op productstoringen in daadwerkelijke toepassingen wordt verkleind, de effectieve levensduur ervan wordt verlengd en uiteindelijk de gebruikerstevredenheid wordt verbeterd.

I. Milieutesten

Omgevingstests zijn een kerncomponent van de beoordeling van de chipbetrouwbaarheid en worden voornamelijk gebruikt om het aanpassingsvermogen en de operationele stabiliteit van de chip onder verschillende omgevingsomstandigheden te onderzoeken. Veel voorkomende tests zijn onder meer de levensduur bij hoge temperaturen (HTOL), de levensduur bij lage temperaturen (LTOL), temperatuurcycli (TCT) en de hoge versnelde temperatuur- en vochtigheidsstresstest (HAST).

(1) Test voor levensduur bij hoge temperaturen (HTOL).

HTOL is een klassieke testmethode voor de betrouwbaarheid van chips. Bij deze test wordt de chip gedurende een langere periode in een hoge -omgeving-betrouwbaarheidstestapparatuur- geplaatst om de thermische spanning en het verouderingsproces bij feitelijk gebruik te simuleren. De testtemperatuur ligt doorgaans tussen 100 en 150 graden en de duur kan flexibel worden ingesteld op basis van chipspecificaties en toepassingsscenario's.

Onder hoge-omstandigheden worden de elektrische kenmerken, prestaties en betrouwbaarheid van de chip voortdurend bewaakt en vastgelegd. Door middel van HTOL-testen kunnen fouttypen die worden veroorzaakt door factoren zoals thermische diffusie, structurele schade of materiaalveroudering worden geïdentificeerd, zoals weerstandsdrift, stroomlekkage, slecht contact en metaalmigratie. Het identificeren van deze foutmodi helpt bij het beoordelen van de lange- betrouwbaarheid van de chip onder hoge- omgevingen en biedt een basis voor ontwerpoptimalisatie en procesverbetering.

(2) Test voor levensduur bij lage temperatuur (LTOL).
LTOL-testen zijn gericht op het evalueren van de betrouwbaarheid en levensduur van chips in omgevingen met lage- temperaturen. Voor extreme toepassingen zoals de lucht- en ruimtevaart, het leger en de medische sector moeten chips hun normale werking behouden bij extreem lage temperaturen. Deze test versnelt de veroudering van de spanen onder lage- temperatuuromstandigheden, waardoor fabrikanten inzicht krijgen in hun stabiliteitsprestaties bij lage temperaturen. Tijdens de test worden de elektrische prestaties van de chip in detail geregistreerd en geanalyseerd om een ​​betrouwbare werking onder barre omstandigheden met lage- lage temperaturen te garanderen.

(3) Temperatuurcyclustest (TCT).
TCT-testen simuleren de thermische spanningen en materiaalvermoeidheidseffecten die worden veroorzaakt door temperatuurschommelingen tijdens feitelijk gebruik. Tijdens de test wordt de chip herhaaldelijk blootgesteld aan een ingestelde lage temperatuur (bijvoorbeeld -40 graden) en een hoge temperatuur (bijvoorbeeld 125 graden).

Temperatuurcycli detecteren effectief structurele spanning, verschillen in thermische uitzettingscoëfficiënten en vermoeidheid van soldeerverbindingen veroorzaakt door temperatuurveranderingen. Deze factoren kunnen leiden tot fouten zoals slecht contact, scheuren in de soldeerverbinding of metaalmoeheid, waardoor de betrouwbaarheid en levensduur van de chip worden aangetast. TCT-testresultaten vormen een belangrijke referentie voor het evalueren van de prestaties van chips onder omgevingen met temperatuurschommelingen.

Temperatuurcyclitestkamers worden vaak gebruikt voor betrouwbaarheidstestapparatuur.

(4) Hoogversnelde temperatuur- en vochtigheidsstresstest (HAST)

HAST is een versnelde verouderingsbeoordelingsmethode. Deze test plaatst de chip in een extreme omgeving met hoge temperaturen en vochtigheid (doorgaans 85 graden/85% RH) en past spanning of stroom toe om het verouderingsproces te versnellen. Deze methode kan de achteruitgang van de prestaties van een chip tijdens langdurig gebruik-in korte tijd reproduceren, waardoor potentiële defecten vooraf kunnen worden geïdentificeerd.

Het belangrijkste voordeel van HAST is de hoge versnellingsefficiëntie, waardoor in korte tijd informatie over de chipbetrouwbaarheid kan worden verkregen, terwijl de vochtigheidsomstandigheden dichter bij daadwerkelijke toepassingsscenario's liggen.

II. Levenslang testen

Levensduurtesten zijn een ander belangrijk onderdeel van de beoordeling van de chipbetrouwbaarheid en worden voornamelijk gebruikt om de trends in prestatieveranderingen en faalmechanismen van chips tijdens langdurig gebruik- te analyseren. Veel voorkomende projecten zijn onder meer High Temperature Storage Life (HTSL) en Bias Life Test (BLT).

(1) Test voor houdbaarheid bij hoge temperatuur (HTSL).

Bij de HTSL-test wordt de chip gedurende een langere periode in een omgeving met hoge- temperaturen (doorgaans 125 graden tot 175 graden) geplaatst zonder dat er bedrijfsspanning wordt toegepast om de betrouwbaarheid en levensduurprestaties onder opslagomstandigheden bij hoge- temperaturen te evalueren. Deze test wordt voornamelijk gebruikt om de verouderingseffecten van chips te simuleren als gevolg van opslag bij hoge- temperaturen tijdens opslag of transport. HTSL-tests verduidelijken de tolerantie op de lange- termijn van chips onder omgevingen met hoge- temperaturen, en bieden een referentie voor het instellen van opslag- en transportomstandigheden.

(2) Bias-levensduurtest (BLT)
BLT-tests evalueren de stabiliteit en betrouwbaarheid van chips onder de gecombineerde effecten van langdurige biasspanning en hoge temperaturen. Tijdens de test wordt een constante voorspanning op de chip toegepast en wordt deze in een omgeving met hoge -temperaturen geplaatst. De voorspanningswaarde wordt bepaald volgens de chipspecificaties en toepassingsvereisten. Door continu de prestatieveranderingen van de chip te monitoren onder omstandigheden met hoge- temperatuurafwijkingen, kunnen effecten veroorzaakt door veroudering van de bias, zoals beschadiging van de diëlektrische laag, vorming van grensvlakval en bandbuiging, worden gedetecteerd. BLT-testresultaten vormen een belangrijke basis voor de betrouwbaarheidsbeoordeling van chips bij langdurig gebruik en omgevingen met hoge -temperaturen.

III. Mechanische en elektrische tests
Naast omgevings- en levensduurtests omvat de beoordeling van de chipbetrouwbaarheid ook mechanische en elektrische tests om de prestaties en stabiliteit van chips onder fysieke schokken, trillingen en elektrische spanningen te verifiëren.

(1) Valtest (DT)
Valtesten evalueren de betrouwbaarheid van chips onder fysieke schokken en trillingen. Tijdens de test wordt de chip op een speciaal apparaat bevestigd en onderworpen aan- vooraf ingestelde val- of trillingsbewerkingen om de fysieke impact te simuleren die deze bij feitelijk gebruik kan ondervinden.

Door valtesten kunnen problemen zoals breuk van soldeerverbindingen, structurele schade of materiaalbreuk veroorzaakt door schokken of trillingen worden geïdentificeerd. De testresultaten leveren belangrijke gegevens op voor het evalueren van de schok- en trillingsbestendigheid van de chip bij daadwerkelijk gebruik.

(2) Test voor elektrostatische ontlading (ESD).

ESD-testen zijn een belangrijk onderdeel bij het evalueren van het anti-interferentievermogen van de chip in een elektrostatische omgeving. Elektrostatische ontlading wordt meestal veroorzaakt door onevenwichtige ladingen die worden gegenereerd door wrijving of scheiding van oppervlakken van isolatiemateriaal. Wanneer ladingen in korte tijd van het ene oppervlak naar het andere worden overgebracht, ontstaat er een pulsstroom met hoge- spanning.

ESD-testen maken hoofdzakelijk gebruik van twee methoden: Human Body Discharge Model (HBM) en Charged Device Model (CDM) om elektrostatische ontladingen bij menselijk contact met productieapparatuur te simuleren, en om de tolerantie van de chip onder dergelijke omstandigheden te evalueren.

(3) Vergrendelingstest-
Latch-up-tests worden gebruikt om te evalueren of de chip onverwacht vastloopt of een stroomstoring ervaart onder extreme omstandigheden, zoals abnormale stroomfluctuaties. Tijdens het testen werd een beveiligingscircuit toegevoegd aan de stroomingangsterminal van de chip en werd een plotselinge stroomstoring gesimuleerd met behulp van een hoge-snelheidsschakelaar om het gedrag en het herstelvermogen van de chip onder dergelijke transiënte omstandigheden te observeren. Deze test helpt bij het verifiëren van de robuustheid van de chip bij stroomstoringen.

Om de wetenschappelijke nauwkeurigheid, nauwkeurigheid en herhaalbaarheid van het testen van de chipbetrouwbaarheid te garanderen, hebben internationale organisaties een reeks gestandaardiseerde testspecificaties en -methoden ontwikkeld, waaronder voornamelijk MIL-STD, JEDEC, IEC, JESD, AEC en EIA. Deze specificaties dekken uitgebreid de betrouwbaarheidstestvereisten van chips onder verschillende omgevingsomstandigheden, bedrijfstoestanden en toepassingsscenario's, waardoor chipfabrikanten en testlaboratoria uniforme testnormen en operationele richtlijnen krijgen. BOTO houdt zich strikt aan de bovengenoemde gestandaardiseerde testspecificaties bij het ontwerp en de fabricage van verschillende betrouwbaarheidstestapparatuur om de hoge betrouwbaarheid en consistentie van de geproduceerde testresultaten te garanderen.