什么是三溫測(cè)試?為什么在FT測(cè)試中使用三溫測(cè)試?
什么是三溫測(cè)試?
三溫測(cè)試是指對(duì)芯片在三種不同溫度條件下(常溫、低溫、高溫)進(jìn)行的性能測(cè)試,旨在全面評(píng)估芯片在不同環(huán)境溫度下的可靠性和穩(wěn)定性。具體包括:
常溫測(cè)試:在室溫(25℃左右)下進(jìn)行,作為基準(zhǔn)測(cè)試條件,評(píng)估芯片在正常工作環(huán)境下的性能表現(xiàn)。
低溫測(cè)試:在芯片的低工作溫度以下進(jìn)行,一般為-40℃至0℃甚至更低,考驗(yàn)芯片的低溫啟動(dòng)能力和在寒冷條件下的穩(wěn)定性。
高溫測(cè)試:在芯片的高工作溫度以上進(jìn)行,一般為70℃至125℃甚至更高,加速芯片內(nèi)部的物理和化學(xué)變化,暴露潛在的可靠性問題。
為什么在FT中進(jìn)行三溫測(cè)試?
在FT階段引入三溫測(cè)試,主要基于以下關(guān)鍵需求:
1.捕捉溫度敏感性缺陷,提升測(cè)試覆蓋率
芯片在JI端溫度下易暴露常溫測(cè)試無(wú)法發(fā)現(xiàn)的隱性缺陷:高溫:漏電流增大、時(shí)序偏移、散熱失效、材料熱膨脹導(dǎo)致連接斷裂。低溫:材料脆化、電源啟動(dòng)異常、時(shí)鐘抖動(dòng)、晶體管閾值電壓漂移。
通過三溫測(cè)試可覆蓋更廣的失效模式,提高缺陷檢出率,避免客戶退貨風(fēng)險(xiǎn)。
2.驗(yàn)證寬溫區(qū)可靠性,滿足嚴(yán)苛應(yīng)用場(chǎng)景
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求:汽車電子(AEC-Q100)、工業(yè)設(shè)備等要求芯片支持-40℃~125℃甚至更寬溫度范圍。實(shí)際應(yīng)用需求:如車規(guī)芯片需在發(fā)動(dòng)機(jī)艙高溫(>85℃)或極寒地區(qū)(-40℃)穩(wěn)定運(yùn)行,三溫測(cè)試模擬真實(shí)環(huán)境,確保芯片全生命周期可靠性。
3.確定芯片工作溫度邊界,指導(dǎo)設(shè)計(jì)優(yōu)化
通過測(cè)試芯片在高溫和低溫條件下的性能參數(shù),如zui大頻率、功耗和信號(hào)完整性,來(lái)確定其有效工作范圍。識(shí)別溫度敏感參數(shù),推動(dòng)設(shè)計(jì)加固,例如增加溫度補(bǔ)償電路。
4.評(píng)估熱應(yīng)力耐受性,預(yù)防早期失效
溫度循環(huán)測(cè)試:在FT中穿插高低溫快速切換,檢測(cè)芯片因材料熱膨脹系數(shù)差異導(dǎo)致的焊點(diǎn)開裂、分層等機(jī)械失效。加速老化測(cè)試:高溫環(huán)境下運(yùn)行芯片,加速電遷移、氧化層退化等故障,預(yù)測(cè)長(zhǎng)期可靠性。
5.優(yōu)化量產(chǎn)良率與成本效益
篩選潛在缺陷:剔除因工藝波動(dòng)(如金屬線寬偏差)導(dǎo)致溫漂超標(biāo)的芯片,提升出廠良率。三溫方案以較低成本覆蓋主要失效模式,比較適合量產(chǎn)節(jié)奏,大大提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和競(jìng)爭(zhēng)力。
三溫測(cè)試的流程?
1.準(zhǔn)備工作
確定溫度范圍:根據(jù)芯片規(guī)格確定測(cè)試的溫度范圍,通常三溫測(cè)試的溫度范圍為-40℃至125℃。
準(zhǔn)備測(cè)試設(shè)備:準(zhǔn)備好三溫測(cè)試機(jī)臺(tái)或儀器,一般包括恒溫槽、控溫器、溫度傳感器等設(shè)備。
2.設(shè)備連接及設(shè)置
設(shè)置溫度范圍:根據(jù)測(cè)試要求設(shè)置測(cè)試設(shè)備的溫度范圍,通常需要進(jìn)行預(yù)熱操作以達(dá)到目標(biāo)溫度。
校準(zhǔn)溫度:使用溫度傳感器等設(shè)備對(duì)測(cè)試設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn),確保溫度控制準(zhǔn)確可靠。
連接芯片樣品:將芯片樣品放入測(cè)試設(shè)備中,并確保所有連接線路正確連接。
3.執(zhí)行測(cè)試
冷啟動(dòng)測(cè)試:將測(cè)試設(shè)備降溫至所需低溫,待溫度穩(wěn)定后進(jìn)行冷啟動(dòng)測(cè)試,即在低溫環(huán)境下測(cè)試芯片性能。
穩(wěn)定測(cè)試:在設(shè)備穩(wěn)定后進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定測(cè)試,通常要持續(xù)幾小時(shí),以驗(yàn)證芯片在不同溫度下的穩(wěn)定性。
熱啟動(dòng)測(cè)試:將溫度調(diào)高至高溫范圍,進(jìn)行熱啟動(dòng)測(cè)試,驗(yàn)證芯片在高溫環(huán)境下的性能。
循環(huán)測(cè)試:根據(jù)需要進(jìn)行多次循環(huán)測(cè)試,以模擬芯片在實(shí)際使用環(huán)境中可能遇到的溫度變化。
4.測(cè)試結(jié)束
數(shù)據(jù)記錄與分析:記錄測(cè)試過程中的所有數(shù)據(jù),包括芯片的性能參數(shù)、溫度變化等,并進(jìn)行詳細(xì)分析。
結(jié)果判定:根據(jù)測(cè)試結(jié)果判定芯片是否符合設(shè)計(jì)要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
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