Die Abhängigkeit des modernen Lebens von IC ist immer tiefer geworden. Von Consumer-Mobiltelefonen bis hin zur Elektrofahrzeugindustrie kann IC nicht von IC getrennt werden. In Zukunft werden sich IC-Produkte in Richtung kleinerer Größe und feinerer Linien entwickeln. Allerdings werden die Qualitätsanforderungen steigen immer strenger, Die Standards und Anforderungen für die Zuverlässigkeit werden immer weiter verfeinert.Da der Herstellungsprozess und die Schritte der IC-Herstellung sehr komplex sind und es viele Variablen gibt, die die Leistung von Produkten beeinflussen, ist die Zuverlässigkeitsprüfung sehr wichtig Was die Produktzuverlässigkeit anbelangt, ist die allgemeine Definition, wie lange es vom normalen Gebrauch bis zum Ausfall dauert.
IC Drei Phasen des Produktversagens
meistens IC Entsprechend der unterschiedlichen Ausfallrate lässt sich das Produkt in drei charakteristische Stufen einteilen, also die bekannte Badewannenkurve der Zuverlässigkeit ( Bild 1) :
Abbildung 1 Badewannenkurve
- Die erste Stufe Säuglingssterblichkeit : Stellt einen Prozess dar, bei dem die Ausfallrate des Produkts von einem hohen Punkt in der frühen Phase der Verwendung schnell abfällt. Der Grund kann an einem schlechten Produktdesign oder Prozessdesign liegen. Da es einen kleinen Teil der Gesamtpopulation ausmacht, es wird gesehen Steilabfall-Versagenskurve Wie oben erwähnt, weil der Prozess immer komplizierter wird, wie man die Ausfallrate des frühen Todes reduzieren kann 0 Es ist unwahrscheinlich, dass dies erreicht wird, und die Kunden möchten dieses Produkt nicht erhalten, so dass diese vorzeitigen Produkte normalerweise herausgefiltert werden Verwendung von elektrischem Feld und Temperatur für beschleunigte Lebensexperimente, die sogenannten verbrennen in Wenn die Gießerei in der Phase der Waferherstellung elektrische Tests durchführen kann, können diese fehlerhaften Produkte im Frühstadium ebenfalls aussortiert werden.
- zweite Etage Normales Leben : Das heißt, das Stadium der tatsächlichen Verwendung des Produkts. Die Ausfallrate in diesem Stadium ist am niedrigsten, was durch kurzfristige Ausfälle verursacht werden kann, die durch elektrische Interferenzen oder durch zufällige externe Defekte oder sogar durch eine unvollständige Filterung verursacht werden das frühe Stadium des durch das Produkt verursachten Todes
- Die dritte Stufe ist Abnutzen , Bei normaler Verwendung des Produkts erreicht das tatsächliche Produkt allmählich die Nutzungsgrenze, und die Ausfallrate beginnt zu steigen.Definieren Sie schließlich anhand der gesammelten Daten die Zuverlässigkeitslebensdauer und bestätigen Sie, ob es die Anforderungen der Kunden erfüllen kann .
IC Gemeinsame Zuverlässigkeitsprobleme von Produkten, der Hauptunterschied ist IC Komponenten mit IC Verpackung ist das Wichtigste IC Häufige Komponentenprobleme wie Oxidkollaps (Oxidabbau) , kann zu Kriechstrom führen oder sogar einen Kurzschluss oder teilweisen Leitungsausfall verursachen, zusätzlich zur Injektion heißer Ladungsträger (Hot Carrier Injection, HCI) ,durch MOSFET Wenn die Elektronen als Schaltelement den normalen Flussweg verlassen, ändern sich die Eigenschaften des Schalters, was zu einer instabilen Situation führt, sodass es analysiert werden kann, z. B. kritische Spannung, Leitfähigkeit (Steilheit) Der Verfallsprozess anderer Parameter im Laufe der Zeit; was die Verpackungszuverlässigkeit betrifft, wird das meiste davon durch das Verpackungsmaterial und den Prozess verursacht, so dass es üblich ist, wie z oder ob sich die elektrischen Eigenschaften ändern, neben der Hochgeschwindigkeitsprüfung ist die Hochspannungsprüfung auch eine der gängigen Prüfungen und wird häufig in der Fahrzeugzuverlässigkeit wie z IC Das Testen von Paketen ähnelt dem Testen der Zuverlässigkeit.
Zuverlässigkeitsanalyse mit statistischen Methoden
Im Folgenden wird hauptsächlich eingeführt JMP Zuverlässigkeitsbeschleunigungsanalyseplattform, diese Plattform kann die Lebensdauer des Produktausfalls unter strengeren Bedingungen ermitteln und die Lebensdauer des Ausfalls unter normalen Bedingungen berechnen und dann ein Beispiel nennen Statistische Methoden für Zuverlässigkeitsdaten von Dr. Meiker und Dr. Escobar, John Wiley & Sons, 1998 , wollen wir den Durchbruch des Dielektrikums verstehen und beschleunigte Experimente bei gegebenen verschiedenen Spannungen durchführen (100,3, 122,4, 157,1, 219,0 kV) , wollen über die wissen 50 kV Was ist das Leben unter ( Bild 2) , kann beobachtet werden, dass bei stärkerer Spannung die Lebensdauer kürzer ist und die Lebensdauerstreuung bei jeder Spannung signifikant unterschiedlich ist.
Figur 2 Lineare Koordinaten
Konvertieren Sie dann die Achsen in Logarithmen - Logarithmische Darstellung ( Bild 3) , wird der Dispersionsbereich unter jeder Spannung eng, wenn also das beschleunigte Experiment zur Analyse verwendet wird, müssen die Daten konvertiert werden, um die lineare Modellanalyse anzuwenden, und dann wird es genauer sein, die Lebensdauer unter normalen Nutzungsbedingungen abzuschätzen Stromspannung.
Bild 3 Logarithmus - logarithmische Koordinaten
Unter Verwendung der Zuverlässigkeits-Beschleunigungsanalyse-Plattform kann es bei Spannung = 219 kV beobachtet werden Wenn , sind einige Punkte von der angepassten geraden Linie versetzt, aber die meisten liegen immer noch auf der Linie, sodass die logarithmische Normalverteilung mit einer festen Steigung einen guten Anpassungseffekt erzielen kann ( Bild 4) ,
Figur 4 Verteilerarmatur
Und laut JMP Das ausgewählte Modell ist ein Regressionsmodell mit drei Parametern, und die Spannung wird die Lebensdauer erheblich beeinflussen, obwohl sich die Modelle mit unterschiedlichen Positions- und Skalenparametern nicht wesentlich vom Regressionsmodell unterscheiden. ( Bild 5) , können Sie mehrere weitere Datensätze zur Überprüfung sammeln und schließlich die Vorhersageformel speichern ( Bild 6) ,
Abbildung 5 Ergebnisse der Modellauswahl
Bild 6 Vorhersageformel
Wenn das Modell korrekt verifiziert ist, kann es bei Spannung = 50 kV hinzugefügt werden Die Verteilungskurve unten ( Bild 7) ,lernen 10% , 50% , 90% Die Position, an der das Quantil versagt, oder geben Sie den entsprechenden Wert direkt in die Tabelle ein ( Bild 8) , oder mit Profil( Bild 9) Wie hoch ist die Ausfallwahrscheinlichkeit.
Abbildung 7 Streudiagramm
Abbildung 8 Datenblatt zur Ausfallwahrscheinlichkeit
Abbildung 9 Profil
Beim Anpassen des Modells kann die Datentransformation die Verwendung des linearen Modells zum Schätzen erleichtern und die Abweichung der Kurvenmodellschätzung oder das Auftreten übermäßiger Variationen reduzieren.Nach dem Hinzufügen der Datenskalentransformation ist es einfacher zu beobachten und zu bestätigen Daten passen JMP Und kann die Modellunterschiede verschiedener Effekte vergleichen und ein geeignetes Modell auswählen und schließlich die geschätzte Formel bereitstellen und Profil für Prognosen.
Referenzinformationen:
- Halbleiter IC Produktzuverlässigkeit Statistische Physik und Technik Zweite Auflage
- JMP Webvideo : https://www.jmp.com/en_in/events/ondemand/best-practices-in-reliability-data-analysis/accelerated-life-testing.html
- Quelle : http://reliawiki.com/index.php/Inverse_Power_Law_(IPL)-Lognormal_Model
