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公司動(dòng)態(tài)

芯片制造中ORT在高低溫老化箱中的應(yīng)用介紹

發(fā)布時(shí)間:2025-8-28

在芯片進(jìn)入大規(guī)模量產(chǎn)階段后,確保芯片均能長期保持穩(wěn)定可靠的運(yùn)行狀態(tài),是芯片制造端的重要職責(zé)。ORTOngoing Reliability Test,持續(xù)可靠性測試)是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵質(zhì)量監(jiān)控手段。

一、ORT的目標(biāo)與意義

ORT的核心目標(biāo)是在芯片生產(chǎn)過程中持續(xù)評(píng)估并保障產(chǎn)品的可靠性。在整個(gè)生產(chǎn)周期中,它發(fā)揮著多重重要作用:

1. 質(zhì)量控制

ORT能夠檢測出生產(chǎn)過程中的問題與不一致性,有助于識(shí)別并解決可能影響芯片長期可靠性的潛在隱患。這有助于防止不合格產(chǎn)品流入市場,從而維護(hù)產(chǎn)品的質(zhì)量水平。

2. 風(fēng)險(xiǎn)管理

ORT能夠預(yù)測并預(yù)防潛在的產(chǎn)品故障,有效降低產(chǎn)品召回、維修以及由此引發(fā)的安全事故風(fēng)險(xiǎn)。在車規(guī)、工業(yè)控制等對(duì)可靠性要求高的領(lǐng)域,ORT的價(jià)值尤為凸顯。

3. 監(jiān)控過程與供應(yīng)鏈

芯片制造涉及復(fù)雜的供應(yīng)鏈和眾多工序。原材料批次的差異、封裝廠工藝參數(shù)的微小變化,甚至測試設(shè)備本身的校準(zhǔn)偏差,都可能引入可靠性風(fēng)險(xiǎn)。ORT通過對(duì)成品(待出貨芯片)的持續(xù)測試,間接監(jiān)控整個(gè)“材料-制造-封裝”鏈路的穩(wěn)定性,是識(shí)別跨環(huán)節(jié)潛在問題的有效途徑。

4. 捕獲微觀變異

先進(jìn)制程對(duì)金屬層厚度偏差、摻雜濃度漂移等工藝波動(dòng)敏感。傳統(tǒng)的CP(晶圓測試)和FT(終測)主要關(guān)注芯片的功能和即時(shí)參數(shù),難以有效評(píng)估這些可能導(dǎo)致長期失效的微觀機(jī)制(如電遷移、經(jīng)時(shí)介電擊穿)。ORT通過精心設(shè)計(jì)的加速應(yīng)力測試(如HTOL/高溫工作壽命,TCT/溫度循環(huán)),促使這些微觀變異提前顯現(xiàn),從而避免量產(chǎn)數(shù)月后出現(xiàn)批量失效的情況。

 

芯片制造中ORT在高低溫老化箱中的應(yīng)用介紹

 

二、芯片ORT的實(shí)施策略

ORT在芯片測試中的具體實(shí)施,具有幾個(gè)區(qū)別于通用ORT的特點(diǎn):

1. 真實(shí)反映產(chǎn)線狀態(tài)

測試樣品定期從產(chǎn)線末端(封裝測試完成、待出貨階段)的新批次中隨機(jī)抽取。避免使用預(yù)先篩選過的樣品,以確保樣本能夠真實(shí)反映當(dāng)前量產(chǎn)的實(shí)際狀態(tài)。

2. 模擬與加速測試

ORT測試主要圍繞兩大核心展開:

真實(shí)工況模擬:在接近芯片實(shí)際應(yīng)用環(huán)境(溫度、濕度、電壓、負(fù)載)的條件下進(jìn)行長時(shí)間運(yùn)行測試,監(jiān)測其性能衰減趨勢和具體的失效模式。

加速壽命測試(ALT):這是芯片ORT的核心環(huán)節(jié)。通過施加科學(xué)設(shè)計(jì)的強(qiáng)化應(yīng)力(如提高溫度/電壓、加速溫濕度循環(huán)),基于已知的物理失效模型(如電遷移、經(jīng)時(shí)介電擊穿),在可控時(shí)間內(nèi)激發(fā)并暴露潛在的長期失效風(fēng)險(xiǎn)。這些風(fēng)險(xiǎn)包括但不限于金屬線電遷移、柵氧擊穿、封裝分層、焊點(diǎn)疲勞等。

輔助電性測試:在可靠性測試前后,通常需要輔助一系列電性測試項(xiàng)目來量化芯片性能變化,例如DC參數(shù)(電壓、電流、阻抗)、AC參數(shù)(頻率響應(yīng)、增益)、開關(guān)特性、功耗(靜態(tài)/動(dòng)態(tài))、I/O特性、EMI/EMC、存儲(chǔ)器的電荷/數(shù)據(jù)保持能力等。這些測試需要使用專用設(shè)備(如參數(shù)分析儀、示波器等)并遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

3. 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策

持續(xù)、系統(tǒng)地收集測試數(shù)據(jù)(尤其是失效發(fā)生的條件、時(shí)間、模式)并進(jìn)行深入分析是ORT的精髓。其目標(biāo)并非追求缺陷的檢出,而是通過統(tǒng)計(jì)分析建立可靠性的性能基線,并敏銳偵測任何偏離基線的系統(tǒng)性變化。遲緩的響應(yīng)將削弱ORT的預(yù)警價(jià)值。

三、高低溫老化箱在芯片ORT中的應(yīng)用

高低溫老化箱在芯片ORT(持續(xù)可靠性測試)中主要體現(xiàn)在以下方面:

1、環(huán)境模擬能力

可準(zhǔn)確控制溫度范圍(-70~180℃),覆蓋芯片實(shí)際工作場景的嚴(yán)苛條件,如車載芯片的-40℃冷啟動(dòng)與125℃持續(xù)運(yùn)行測試,加速暴露材料老化、焊接點(diǎn)疲勞等潛在失效模式。

2、溫變速率與穩(wěn)定性

采用PID溫控算法與強(qiáng)制空氣循環(huán)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)±0.5℃溫度偏差與3~10/min快速溫變,滿足JEDEC標(biāo)準(zhǔn)中溫度循環(huán)測試的嚴(yán)苛要求,縮短測試周期。

3、多維度數(shù)據(jù)監(jiān)測

內(nèi)置傳感器實(shí)時(shí)采集溫度、濕度(可選)及芯片電參數(shù),結(jié)合軟件生成溫度-時(shí)間曲線與失效分析報(bào)告,準(zhǔn)確定位如CMOS閾值電壓漂移、金屬互連線電遷移等早期故障。

4、兼容性與安全性

支持多芯片并行測試,配備過溫保護(hù)、斷電續(xù)測功能,符合半導(dǎo)體設(shè)備安全性的規(guī)定,避免測試過程引入污染。

在芯片穩(wěn)定量產(chǎn)階段,ORT是保障產(chǎn)品長期可靠性的重要監(jiān)控手段,高低溫老化箱可有效驗(yàn)證芯片在長期使用中的可靠性,降低量產(chǎn)階段故障率,是半導(dǎo)體行業(yè)ORT測試的核心設(shè)備。

 

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