신뢰성 테스트

기본 신뢰성 테스트항목

 

제품개발단계나 대량생산하는 데 있어 새로운 구조나 재료 선정, 프로세스 등이 최적화되었는지 패키지 레벨로 확인하는, 가장 기본이 되는 검사항목들을 살펴보면 아래와 같습니다.

 

• TCT (Thermal Cycling Test) 
• THT (Temperature / Humidity Test) 
• HAST (Highly Accelerated Stress Test) 
• HTST (High Temperature Storage Test) 

출처: https://amkorinstory.com/1314 [앰코인스토리]

[건강한 반도체 이야기] 무병장수를 위한 반도체 패키지 건강 검진항목, 1편

뢰성 테스트 종류별 온 / 습도 조건 및 Duration Time

 

사용환경에 따른 신뢰성 테스트항목

 

위 기본 조건에 실제 사용환경을 더 반영하거나 좀 더 가속화해서 진행하는 신뢰성 테스트 항목들은 아래와 같습니다.

 

• TST (Thermal Shock Test) 
• BHAST (Biased Highly Accelerated Stress Test) 
• PCT (Pressure Cooker Test) 

사용환경에 따른 가속 조건의 신뢰성 테스트 종류별 조건 및 Duration Time

 

보드 레벨 솔더 접합부 신뢰성 테스트 

 

패키지 레벨 솔더 접합부 강도 테스트

 

보드 레벨 솔더 접합부 신뢰성 (수명) 테스트 종류

보드레벨 신뢰성 테스트 종류 및 불량 모드 / 불량 메커니즘 

https://amkorinstory.com/1435?category=532130

[건강한 반도체 이야기] 무병장수를 위한 반도체 패키지 건강 검진항목, 3편

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

가속 테스트

대부분의 반도체 장치는 정상적으로 사용 시 수년이 넘는 수명을 제공합니다. 그러나 장치를 연구하기 위해 수년을 기다릴 수는 없기 때문에 도입 응력을 높여야 합니다. 도입 응력을 통해 잠재적 고장 메커니즘을 강화하거나 가속화하면 TI가 근본 원인을 파악하고 고장 유형을 방지하기 위한 조치를 취하는 데 많은 도움이 됩니다.

반도체 장치에서 일반적인 촉매는 온도, 습도, 전압 및 전류입니다. 대부분의 경우 가속 테스트가 고장의 물리학을 변화시키지는 않지만 관찰 시간은 변합니다. 가속화와 사용 조건 사이의 변화를 ‘디레이팅’이라고 합니다.

 

초가속 테스트는 JEDEC 기반 품질 테스트의 핵심입니다. 아래 테스트는 JEDEC 사양 JEP47G를 기반으로 하는 초가속 조건을 반영합니다. 제품이 이러한 테스트를 통과하면 해당 장치는 대부분의 사용 사례에 적합합니다.

 

 

HTOL	JESD22-108A	온도 및 전압
온도 사이클	JESD22-A104	온도 및 온도 변화 속도
온도 습도 바이어스	JESD22-A110	온도, 전압 및 습도
uHAST	JESD22-A118	온도 및 습도
스토리지 베이크	JESD22-A103	온도

 

온도 사이클

JED22-A104 표준에 따라 TC(온도 사이클)에서는 제품을 초고온과 초저온 사이에서 테스트합니다. 이 테스트는 사전에 결정된 사이클 횟수 동안 제품을 이러한 조건에 노출하는 방법으로 수행됩니다.

HTOL(고온 작동 수명)

HTOL은 작동 온도 범위 내의 고온에서 장치의 신뢰성을을 확인하기 위해 사용됩니다. 이 테스트는 일반적으로 JESD22-A108 표준에 따라 장시간 수행됩니다.

THB(Temperature Humidity Bias)/BHAST(Biased Highly Accelerated Stress Test)

JESD22-A110 표준에 따라 THB 및 BHAST에서는 장치의 부식 속도를 가속화할 목적으로 전압 바이어스 범위 내의 고온 및 고습 조건에서 장치를 테스트합니다. THB와 BHAST의 목적은 같지만 BHAST 조건 및 테스트 절차를 이용하면 신뢰성 팀이 THB보다 훨씬 빠르게 테스트를 수행할 수 있습니다.

오토클레이브/uHAST(Unbiased HAST)

오토클레이브 및 uHAST는 고온 및 고습도 조건에서 장치의 신뢰성을 확인하기 위해 사용됩니다. THB 및 BHAST와 마찬가지로, 부식을 가속화하기 위해 수행됩니다. 하지만 바이어스 하에서 제품에 스트레스를 주지 않는다는 차이점이 있습니다.

고온 유지

HTS(베이크 또는 HTSL이라고도 함)는 장치를 고온에 장시간 노출할 때의 신뢰성을 확인하는 테스트입니다. HTOL과는 다르게, 테스트 기간 동안 장치가 작동 조건 하에 있지 않습니다.

정전 방전(ESD)

정전하는 정지 상태인 불균형 전하를 말합니다. 일반적으로 절연체 표면을 서로 비비거나 잡아당겨서 분리할 때 생성되며, 한 표면은 전자를 얻고 다른 표면은 전자를 상실합니다. 그 결과로 전기적 불균형 상태인 정전하가 생성됩니다.

정전하가 한 표면에서 다른 표면으로 이동하면 ESD(정전 방전)가 되고 작은 번개의 형태로 두 표면 사이에서 이동합니다.

정전하가 이동하면 게이트 산화막, 금속층 및 접합부를 손상시킬 수 있는 전류가 발생합니다.

JEDEC에서는 다음 두 방법으로 ESD를 테스트합니다.

1. HBM(인체 모델)

신체 동작이 장치-접지를 통해 누적 정전하를 방전하는 현상을 시뮬레이션하기 위해 개발된 부품 수준 스트레스입니다.

2. CDM(Charged Device Model)

JEDEC JESD22 사양에 따라 생산 장비 및 공정에서 발생하는 충전 및 방전 이벤트를 시뮬레이션하는 부품 수준 스트레스입니다.