La vie moderne est devenue de plus en plus dépendante des circuits intégrés. Des téléphones mobiles grand public à l'industrie des véhicules électriques, les circuits intégrés sont indissociables. À l'avenir, les produits IC évolueront vers des processus avec des tailles plus petites et des circuits plus fins. Cependant, à mesure que les exigences de qualité deviennent de plus en plus plus strictes, les normes et les exigences en matière de fiabilité sont de plus en plus détaillées. Étant donné que le processus et les étapes de fabrication des circuits intégrés sont très complexes et qu'il existe de nombreuses variables qui affectent les performances du produit, les tests de fiabilité sont très importants. la fiabilité est concernée, la définition générale est le temps qu'il faut pour qu'il tombe en panne dans des conditions normales d'utilisation.
CI Trois étapes de défaillance du produit
généralement CI En fonction du taux de défaillance, les produits peuvent être divisés en trois étapes caractéristiques, également connues sous le nom de courbe de fiabilité de la baignoire. ( image 1) :
Figure 1 courbe de baignoire
- La première phase Mortalité infantile : Représente le processus dans lequel le taux de défaillance d'un produit chute rapidement à partir d'un point élevé dans les premières étapes d'utilisation. La raison peut être due à une mauvaise conception du produit ou à la conception du processus. Puisqu'il représente une petite partie de la population totale, tu verras Courbe de défaillance en forte baisse , comme mentionné ci-dessus, parce que le processus de fabrication devient de plus en plus complexe, comment réduire le taux de défaillance précoce à 0 Ce n'est plus possible et les clients ne veulent pas recevoir ce produit, donc comment filtrer ces produits prématurés implique généralement Utiliser le champ électrique et la température pour réaliser des expériences de vie accélérées, ce qu'on appelle brûlure processus, si la fonderie de plaquettes peut utiliser des tests électriques pendant la phase de fabrication des plaquettes, elle peut également filtrer ces premiers produits défectueux.
- Deuxième étape Vie normale : C'est l'étape d'utilisation réelle du produit. Le taux de défaillance à ce stade est le plus bas. Il peut être causé par des défaillances à court terme causées par des interférences électriques, des défauts externes aléatoires ou même une filtration incomplète dans les premiers stades. produit causé
- La troisième étape est Épuisé , dans des conditions normales d'utilisation du produit, le produit réel atteindra lentement la limite d'utilisation et le taux de défaillance commencera à augmenter. Enfin, sur la base des données collectées, nous définirons la durée de vie de fiabilité et confirmerons s'il peut répondre aux besoins des clients. .
CI Problèmes courants de fiabilité des produits, les principales différences sont : CI Composants et CI Principalement l'emballage, CI Problèmes courants de composants tels que l'effondrement de la couche d'oxyde (dégradation de l'oxyde) , ce qui peut provoquer un courant de fuite, voire un court-circuit ou une défaillance partielle de la ligne. De plus, l'injection de porteurs chauds (Injection de porteur chaud, HCI) ,par MOSFET En tant qu'élément de commutation, si les porteurs d'électrons s'échappent du chemin d'écoulement normal, les caractéristiques du commutateur changeront et une situation instable se produira. Par conséquent, elle peut être analysée comme la tension et la conductivité critiques. (transconductance) Le processus de dégradation d'autres paramètres au fil du temps ; en ce qui concerne la fiabilité de l'emballage, la majeure partie est causée par les matériaux d'emballage et les processus de fabrication. Il est donc courant d'utiliser des tests de cycle de température, en utilisant des tests de cycle de température haute et basse pour voir s'il y a un dégommage ou changements dans les propriétés électriques.En outre, les tests à grande vitesse et à haute tension sont également l'un des tests courants, et ils sont également couramment observés dans la fiabilité des véhicules, comme CI Les tests de packages sont similaires aux tests de fiabilité.
Analyse de fiabilité à l'aide de méthodes statistiques
Ce qui suit présente principalement JMP Plateforme d'analyse d'accélération de la fiabilité, cette plateforme peut obtenir la durée de vie d'une défaillance du produit dans des conditions plus sévères et peut calculer la durée de vie d'une défaillance dans des conditions normales. Voici un exemple Méthodes statistiques pour la fiabilité des données par le Dr. Meeker et le Dr. Escobar, John Wiley et fils, 1998 , nous voulons comprendre l'effondrement des diélectriques et réaliser des expériences accélérées sous différentes tensions données. (100,3, 122,4, 157,1, 219,0, kV) , je veux en savoir plus sur 50 kV Quelle est la durée de vie sous ?Tout d'abord, la durée de vie et la tension sont présentées sous la forme d'un axe linéaire ( image 2) , on peut observer qu'à mesure que la tension devient plus forte, la durée de vie devient plus courte et la dispersion de la durée de vie sous chaque tension est évidemment différente.
Figure 2 Coordonnées linéaires
Convertissez ensuite les axes en logarithmes - Présentation logarithmique ( image 3) , les plages de dispersion sous chaque tension deviendront proches, donc lorsque des expériences accélérées sont utilisées pour l'analyse, les données doivent être converties avant que l'analyse du modèle linéaire puisse être appliquée. Ensuite, lorsque la durée de vie dans des conditions normales est estimée, elle sera plus précise .
image 3 logarithme - Coordonnées logarithmiques
En utilisant la plateforme d'analyse accélérée de fiabilité, on peut observer qu'à tension = 219kV Lorsque , quelques points s'écartent de la droite ajustée, mais la plupart d'entre eux tombent toujours sur la droite. Par conséquent, l'utilisation d'une distribution normale logarithmique peut obtenir de bons résultats d'ajustement sous une pente fixe. ( image 4) ,
Figure 4 Raccord de distribution
Et selon JMP Le modèle sélectionné est un modèle de régression à trois paramètres.La tension affectera considérablement les performances de la durée de vie, bien que les modèles avec des paramètres de position et d'échelle différents ne soient pas très différents du modèle de régression. ( image 5) , vous pouvez collecter quelques ensembles de données supplémentaires pour vérification ultérieure et enfin stocker la formule de prédiction. ( image 6) ,
Figure 5 Résultats de la sélection du modèle
image 6 Formule de prévision
Si le modèle est vérifié correctement, vous pouvez ajouter une tension = 50kV La courbe de distribution sous ( image 7) ,apprendre dix% , 50% , 90% La position où le quantile échoue, ou saisir la valeur correspondante directement sur le formulaire ( image 8) , ou avec Profil( image 9) On peut conclure quelle est la probabilité d'échec.
Figure 7 Nuage de points
Figure 8 Tableau de données sur la probabilité de défaillance
Figure 9 Profil
Lors de l'ajustement du modèle, la conversion des données peut faciliter l'utilisation de modèles linéaires pour estimer, réduisant ainsi l'écart ou la variation excessive dans l'estimation du modèle de courbe. De plus, après la conversion de l'échelle des données, il est plus facile d'observer et de confirmer la situation d'ajustement des données. Et vous pouvez comparer les différences de modèle de différents effets et sélectionner un modèle approprié. Enfin, la formule d'estimation et Profil À des fins de prévision.
Informations de référence:
- semi-conducteur CI Fiabilité des produits Physique statistique et ingénierie Deuxième édition
- JMP vidéo en ligne : https://www.jmp.com/en_in/events/ondemand/best-practices-in-reliability-data-analysis/accelerated-life-testing.html
- source : http://reliawiki.com/index.php/Inverse_Power_Law_(IPL)-Lognormal_Model
