Das moderne Leben ist immer mehr von ICs abhängig. Von Verbrauchermobiltelefonen bis hin zur Elektrofahrzeugindustrie sind ICs untrennbar miteinander verbunden. In Zukunft werden sich IC-Produkte in Richtung Prozesse mit kleineren Größen und feineren Schaltkreisen entwickeln. Da jedoch die Qualitätsanforderungen immer höher werden strenger, Die Standards und Anforderungen an die Zuverlässigkeit werden immer detaillierter. Da der Prozess und die Schritte zur Herstellung von ICs sehr komplex sind und es viele Variablen gibt, die sich auf die Leistung des Produkts auswirken, sind Zuverlässigkeitstests sehr wichtig. Was das Produkt betrifft Wenn es um Zuverlässigkeit geht, ist die allgemeine Definition, wie lange es dauert, bis es bei normalem Gebrauch ausfällt.
IC Drei Phasen des Produktversagens
normalerweise IC Abhängig von der Ausfallrate können Produkte in drei charakteristische Stufen eingeteilt werden, die auch als Badewannenkurve der Zuverlässigkeit bezeichnet werden. ( Bild 1) :
Abbildung 1 Badewannenkurve
- Die erste Stufe Säuglingssterblichkeit : Stellt den Prozess dar, bei dem die Ausfallrate eines Produkts von einem hohen Punkt in den frühen Phasen der Verwendung schnell abfällt. Der Grund kann in einem schlechten Produktdesign oder Prozessdesign liegen. Da es nur einen kleinen Teil der Gesamtpopulation ausmacht, du wirst sehen Steil abfallende Ausfallkurve Da der Herstellungsprozess, wie oben erwähnt, immer komplexer wird, ist es wichtig, die Frühausfallrate zu reduzieren 0 Dies ist nicht mehr möglich und die Kunden möchten dieses Produkt nicht erhalten. Daher ist es in der Regel schwierig, diese vorzeitigen Produkte herauszufiltern Mithilfe von elektrischem Feld und Temperatur können beschleunigte Lebensexperimente durchgeführt werden, die sogenannten verbrennen in Wenn die Wafer-Gießerei während der Wafer-Herstellungsphase elektrische Tests durchführen kann, kann sie auch diese frühen fehlerhaften Produkte aussortieren.
- zweite Etage Normales Leben : Dies ist die Phase der tatsächlichen Verwendung des Produkts. Die Ausfallrate ist in dieser Phase am niedrigsten. Sie kann durch kurzfristige Ausfälle verursacht werden, die durch elektrische Störungen, zufällige äußere Defekte oder sogar eine unvollständige Filterung in den frühen Phasen verursacht werden. Produkt verursacht
- Die dritte Stufe ist Abnutzen Bei normaler Nutzung des Produkts erreicht das eigentliche Produkt langsam die Nutzungsgrenze und die Ausfallrate beginnt zu steigen. Abschließend definieren wir auf der Grundlage der gesammelten Daten die Zuverlässigkeitslebensdauer und bestätigen, ob es die Kundenanforderungen erfüllen kann .
IC Häufige Probleme mit der Produktzuverlässigkeit. Die Hauptunterschiede sind: IC Komponenten und IC Hauptsächlich Verpackung, IC Häufige Komponentenprobleme wie der Zusammenbruch der Oxidschicht (Oxidabbau) , was zu Leckströmen, sogar zu Kurzschlüssen oder teilweisem Leitungsausfall führen kann. Darüber hinaus kann es zur Einspritzung heißer Ladungsträger kommen (Hot-Carrier-Injektion, HCI) ,von MOSFET Wenn die Elektronenträger als Schaltelement den normalen Flussweg verlassen, ändern sich die Eigenschaften des Schalters und es entsteht eine instabile Situation. Daher können kritische Spannungen und Leitfähigkeiten analysiert werden. (Transkonduktanz) Der Zerfallsprozess anderer Parameter im Laufe der Zeit; was die Verpackungszuverlässigkeit betrifft, wird sie größtenteils durch Verpackungsmaterialien und Herstellungsprozesse verursacht, daher ist es üblich, Temperaturzyklustests zu verwenden, um zu sehen, ob es zu Entschleimung oder elektrischen Veränderungen kommt. Geschwindigkeits- und Hochspannungstests gehören ebenfalls zu den gängigen Tests und werden auch häufig bei der Fahrzeugzuverlässigkeit eingesetzt, z IC Pakettests ähneln Zuverlässigkeitstests.
Zuverlässigkeitsanalyse mit statistischen Methoden
Im Folgenden wird hauptsächlich vorgestellt JMP Plattform zur Analyse der Zuverlässigkeitsbeschleunigung. Diese Plattform kann die Lebensdauer eines Produktausfalls unter härteren Bedingungen ermitteln und die Lebensdauer eines Produktausfalls unter normalen Bedingungen berechnen. Hier ist ein Beispiel Statistische Methoden für Zuverlässigkeitsdaten von Dr. Meeker und Dr. Escobar, John Wiley & Sons, 1998 Wir wollen den Kollaps von Dielektrika verstehen und beschleunigte Experimente unter verschiedenen Spannungen durchführen. (100,3, 122,4, 157,1, 219,0, kV) , möchte mehr darüber wissen 50kV Was ist die Lebensdauer? Zunächst werden die Lebensdauer und die Spannung in Form einer linearen Achse dargestellt ( Bild 2) Man kann beobachten, dass mit zunehmender Spannung die Lebensdauer kürzer wird und die Streuung der Lebensdauer bei jeder Spannung offensichtlich unterschiedlich ist.
Figur 2 Lineare Koordinaten
Dann konvertieren Sie die Achsen in Logarithmen - Logarithmische Darstellung ( Bild 3) , wird der Streuungsbereich unter jeder Spannung kleiner. Wenn also beschleunigte Experimente zur Analyse verwendet werden, müssen die Daten konvertiert werden, bevor eine lineare Modellanalyse angewendet werden kann. Dann ist die Schätzung der Lebensdauer unter normalen Bedingungen unter Verwendung von Spannung genauer .
Bild 3 Logarithmus - Logarithmische Koordinaten
Mithilfe der Plattform zur beschleunigten Zuverlässigkeitsanalyse kann beobachtet werden, dass bei einer Spannung = 219 kV Wenn einige Punkte von der angepassten geraden Linie abweichen, die meisten jedoch immer noch auf der Linie liegen, kann die Verwendung einer logarithmischen Normalverteilung daher bei einer festen Steigung gute Anpassungsergebnisse erzielen. ( Bild 4) ,
Figur 4 Verteilerarmatur
Und laut JMP Das ausgewählte Modell ist ein Regressionsmodell mit drei Parametern. Die Spannung hat einen erheblichen Einfluss auf die Lebensdauerleistung, obwohl sich die Modelle mit unterschiedlichen Positions- und Skalenparametern nicht wesentlich vom Regressionsmodell unterscheiden. ( Bild 5) , können Sie einige weitere Datensätze zur späteren Überprüfung sammeln und schließlich die Vorhersageformel speichern. ( Bild 6) ,
Abbildung 5 Ergebnisse der Modellauswahl
Bild 6 Prognoseformel
Wenn das Modell korrekt verifiziert ist, können Sie eine Spannung von 50 kV hinzufügen Die Verteilungskurve unten ( Bild 7) ,lernen 10 % , 50 % , 90 % Die Position, an der das Quantil versagt, oder geben Sie den entsprechenden Wert direkt in das Formular ein ( Bild 8) , oder mit Profil( Bild 9) Daraus kann geschlossen werden, wie hoch die Ausfallwahrscheinlichkeit ist.
Abbildung 7 Streudiagramm
Abbildung 8 Datentabelle zur Ausfallwahrscheinlichkeit
Abbildung 9 Profil
Bei der Modellanpassung kann die Datenkonvertierung die Verwendung linearer Modelle zur Schätzung erleichtern und die Abweichung oder übermäßige Variation bei der Kurvenmodellschätzung verringern. Darüber hinaus ist es nach der Datenskalenkonvertierung einfacher, die Datenanpassungssituation zu beobachten und zu bestätigen. JMP Und Sie können die Modellunterschiede verschiedener Effekte vergleichen und ein geeignetes Modell auswählen. Schließlich die Schätzformel und Profil Für Prognosezwecke.
Referenzinformationen:
- Halbleiter IC Produktzuverlässigkeit, statistische Physik und Technik, zweite Auflage
- JMP Online-Video : 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
