La vida moderna se ha vuelto cada vez más dependiente de los circuitos integrados. Desde los teléfonos móviles de consumo hasta la industria de los vehículos eléctricos, los circuitos integrados son inseparables. En el futuro, los productos de circuitos integrados evolucionarán hacia procesos con tamaños más pequeños y circuitos más finos. Sin embargo, a medida que los requisitos de calidad se vuelven cada vez más Más estrictos, los estándares y requisitos de confiabilidad son cada vez más detallados. Debido a que el proceso y los pasos de fabricación de circuitos integrados son muy complejos y hay muchas variables que afectan el rendimiento del producto, las pruebas de confiabilidad son muy importantes. En cuanto al producto En lo que respecta a la confiabilidad, la definición general es el tiempo que tarda en fallar en condiciones de uso normal.
CI Tres etapas de falla del producto
generalmente CI Dependiendo de la tasa de fallas, los productos se pueden dividir en tres etapas características, lo que también se conoce como curva de confiabilidad de la bañera. ( imagen 1) :
Figura 1 curva de la bañera
- El primer escenario Mortalidad infantil : Representa el proceso en el que la tasa de falla de un producto cae rápidamente desde un punto alto en las primeras etapas de uso. La razón puede deberse a un diseño deficiente del producto o del proceso. Dado que representa una pequeña parte de la población total, ya verás Curva de fallos en pronunciado descenso , como se mencionó anteriormente, debido a que el proceso de fabricación se está volviendo cada vez más complejo, ¿cómo reducir la tasa de falla temprana a 0 Esto ya no es posible y los clientes no quieren recibir este producto, por lo que cómo filtrar estos productos prematuros generalmente implica Usando el campo eléctrico y la temperatura para hacer experimentos de vida acelerada, los llamados quemado En el proceso, si la fundición de obleas puede utilizar pruebas eléctricas durante la etapa de fabricación de obleas, también puede detectar estos primeros productos defectuosos.
- Segunda etapa Vida normal : Esa es la etapa de uso real del producto. La tasa de fallas en esta etapa es la más baja. Puede deberse a fallas a corto plazo causadas por interferencias eléctricas, defectos externos aleatorios o incluso alguna filtración incompleta en las primeras etapas. producto causado
- La tercera etapa es Desgaste , bajo el uso normal del producto, el producto real alcanzará lentamente el límite de uso y la tasa de falla comenzará a aumentar. Finalmente, según los datos recopilados, definiremos la vida útil y confirmaremos si puede satisfacer las necesidades del cliente. .
CI Problemas comunes de confiabilidad del producto, las principales diferencias son: CI Componentes y CI Principalmente embalaje, CI Problemas comunes de los componentes, como el colapso de la capa de óxido. (descomposición del óxido) , que puede causar fuga de corriente, incluso cortocircuito o falla parcial de la línea. Además, la inyección de portador caliente (Inyección de portador caliente, HCI) ,por MOSFET Como elemento de conmutación, si los portadores de electrones se escapan de la ruta de flujo normal, las características del interruptor cambiarán y se producirá una situación inestable, por lo que se pueden analizar como voltaje crítico y conductividad. (transconductancia) El proceso de deterioro de otros parámetros a lo largo del tiempo, en cuanto a la confiabilidad del empaque, la mayor parte es causada por los materiales de empaque y los procesos de fabricación, por lo que es común utilizar pruebas de ciclo de temperatura para ver si hay desgomado o cambios eléctricos. Las pruebas de velocidad y alto voltaje también son una de las pruebas comunes, y también se ven comúnmente en la confiabilidad del vehículo, como CI Las pruebas de paquetes son similares a las pruebas de confiabilidad.
Análisis de confiabilidad mediante métodos estadísticos.
Lo siguiente presenta principalmente JMP Plataforma de análisis de aceleración de confiabilidad, esta plataforma puede obtener la vida útil de falla del producto en condiciones más severas y puede calcular la vida útil de falla en condiciones normales. Aquí hay un ejemplo. Métodos estadísticos para datos de confiabilidad por el Dr. Meeker y el Dr. Escobar, John Wiley e hijos, 1998 , queremos comprender el colapso de los dieléctricos y realizar experimentos acelerados bajo diferentes voltajes determinados. (100,3, 122,4, 157,1, 219,0 kV) , quiero saber sobre el 50 kilovoltios ¿Cuál es la vida útil? Primero, la vida útil y el voltaje se presentan en forma de un eje lineal. ( imagen 2) , se puede observar que a medida que el voltaje se vuelve más fuerte, la vida útil se acorta y la dispersión de la vida útil bajo cada voltaje es obviamente diferente.
Figura 2 Coordenadas lineales
Luego convierta los ejes a logaritmos. Presentación logarítmica ( imagen 3) , los rangos de dispersión bajo cada voltaje se acercarán, por lo que cuando se utilizan experimentos acelerados para el análisis, los datos deben convertirse antes de que se pueda aplicar el análisis del modelo lineal. Luego, cuando se estime la vida útil en condiciones normales, será más preciso .
imagen 3 logaritmo - Coordenadas logarítmicas
Utilizando la plataforma de análisis acelerado de confiabilidad se puede observar que a voltaje = 219kV Cuando , algunos puntos se desvían de la línea recta ajustada, pero la mayoría de ellos aún caen en la línea, por lo que el uso de la distribución normal logarítmica puede obtener buenos resultados de ajuste bajo una pendiente fija. ( imagen 4) ,
Figura 4 Accesorio de distribución
Y según JMP El modelo seleccionado es un modelo de regresión de tres parámetros. El voltaje afectará significativamente el rendimiento de la vida útil, aunque los modelos con diferentes parámetros de posición y escala no son muy diferentes del modelo de regresión. ( imagen 5) , puede recopilar algunos conjuntos de datos más para verificarlos más adelante y, finalmente, almacenar la fórmula de predicción. ( imagen 6) ,
Figura 5 Resultados de la selección del modelo.
imagen 6 Fórmula de pronóstico
Si el modelo se verifica correctamente, puede agregar voltaje = 50 kV La curva de distribución bajo ( imagen 7) ,aprender 10% , 50% , 90% La posición donde falla el cuantil, o ingrese el valor correspondiente directamente en el formulario ( imagen 8) , o con Perfil( imagen 9) Se puede concluir cuál es la probabilidad de falla.
Figura 7 Gráfico de dispersión
Figura 8 Tabla de datos de probabilidad de falla
Figura 9 Perfil
Al ajustar el modelo, la conversión de datos puede facilitar el uso de modelos lineales para estimar, reduciendo la desviación o variación excesiva en la estimación del modelo de curva. Además, después de la conversión de escala de datos, es más fácil observar y confirmar la situación de ajuste de datos. Y puede comparar las diferencias del modelo de diferentes efectos y seleccionar un modelo adecuado. Finalmente, la fórmula de estimación y Perfil Para fines de previsión.
Informacion de referencia:
- semiconductor CI Fiabilidad del producto Física e ingeniería estadística Segunda edición
- JMP vídeo en línea : https://www.jmp.com/en_in/events/ondemand/best-practices-in-reliability-data-analysis/accelerated-life-testing.html
- fuente : http://reliawiki.com/index.php/Inverse_Power_Law_(IPL)-Lognormal_Model
