신뢰성 및 자격

멤버십 및 인증

Cirrus Logic은 산업 표준 및 품질 전문 조직의 회원사입니다. 당사는 AEC 및 JEDEC의 일환으로 산업 표준 개발에 적극 참여합니다.

신뢰도 및 자격 테스트 설명

1. 신뢰도의 정의

신뢰도란 특정 항목이 지정된 시간 동안 정해진 조건하에서 필요한 기능을 수행할 수 있는 확률입니다. 반도체 장치에 있어 신뢰도는 생존율을 의미합니다. 생존율은 영점 시간부터 사용되어 지정된 시간 ‘t’까지 실패하지 않는 장치의 비율입니다.

2. Cirrus Logic 품질 및 신뢰도

Cirrus Logic은 체계적인 접근 방식을 통해 모든 자사 제품에서 최고의 품질 및 신뢰도 성능을 달성하기 위해 노력합니다. Cirrus Logic은 제품 설계/개발에서 제작, 조립, 테스트 및 적극적 품질 제어까지 제품의 모든 단계에서 품질과 신뢰도를 강조합니다. Cirrus Logic 자격/신뢰도 테스트는 모든 제품이 조기 실패 비율(PPM) 및 마모 실패(FIT)에 대해 설정된 목표를 초과하지 않도록 하는 데 사용됩니다.

3. 신뢰도 실패

욕조 곡선은 장치 수명 동안 실패 유형을 나타내는 표준 방법입니다. 실패의 두 가지 기본 유형은 조기 실패와 마모 실패입니다. 일반적인 장치 작동 구간(조기 실패와 마모 실패 사이의 섹션)에서는 일반적으로 실패 비율이 매우 낮은 수준으로 일정합니다.

4. Cirrus Logic 신뢰도 범주

Cirrus Logic 신뢰도 테스트는 적격성, 모니터링의 두 범주로 나뉠 수 있습니다.

    a. 적격성

       1. 목적: 신제품의 제조 가능성을 테스트합니다.
       2. 제조 공장, 기술, 패키지 및 조립품에 대해 수행됩니다.

    b. 모니터링

       1. 목적: 기존 장치를 주기적으로 테스트하여 제조 가능성이 높은 수준의 신뢰성과 품질을 유지하는지 확인합니다.
       2. 제조 공장, 기술, 패키지 및 조립품에 대해 수행됩니다.

5. 실패율의 정의

실패율은 일반적인 신뢰도 측정 기준입니다. 실패율은 지정된 시점까지 "양호"한 상태이며 다음 시점에 실패할 확률을 나타냅니다. Cirrus Logic에서 장치 신뢰도를 나타내기 위해 사용되는 지표는 다음과 같습니다.

백분율: 실패 장치의 수를 총 샘플 수로 나누어 백분율로 표시하는 값입니다.
FITS(10억 장치 시간당 시간 내 실패): 109개 샘플당 결함 수.
DPM(DPPM): 백만 장치당 결함(결함 부품) 수.
신뢰 구간: 선택한 신뢰 수준(일반적으로 60%)의 χ 2이 실패 비율 계산에서 가중치로 사용됩니다. 제한된 샘플 크기에서 실패가 전혀 관찰되지 않을 때 특히 유용합니다.

신뢰도 스트레스 테스트 설명

다음은 Cirrus Logic이 수행하는 일반적인 스트레스 테스트의 목록입니다.

테스트 조건은 Cirrus Logic 통합 회로 자격 사양, 해당 JEDEC 표준 또는 AEC Q100을 따릅니다. 상충이 발생할 시 상업용 제품의 경우 JEDEC, 자동차 제품의 경우 AEC를 따릅니다. 보드 수준 신뢰도는 IPC-9701을 참조 표준으로 사용합니다.

다음 스트레스 테스트를 수행하는 장치는 동일한 전기 및 기능 테스트 처리량을 통과해야 합니다. 실패 분석이 필요하며 근본 원인을 식별하고 필요에 따라 정정 조치를 수행해야 합니다.

1. 작동 수명(JEDEC JESD22-A108)

작동 수명은 극한의 온도 및 동적인 전압 바이어스 조건을 적용하여 열 활성화 실패 메커니즘을 가속화하기 위해 수행되는 고강도 스트레스 테스트입니다. 일반적으로 최대 데이터 시트 사양에서 바이어스 레벨의 125°C로 수행됩니다.

a. 조기 수명

무작위 결함, 생산 공정 변화 등으로 인해 초기 사용 중에는 실패율이 더 높습니다. 조기/초기 수명 테스트는 해당 시간(3개월 ~ 6개월) 동안의 실패율을 예측하기 위해 수행되며 일반적으로 DPM으로 측정됩니다. 조기 수명 테스트는 일반적으로 장치에 사용되는 제조 공장 공정에 대한 신뢰도 지표입니다. 조기 실패율(EFR)은 설계 및/또는 제조 공장 공정이 보다 견고해질 때까지 생산 번인(burn-in) 또는 고전압 스트레스로 제어됩니다.

목적: 다양한 길이의 시간 동안 125°C에서 장치에 연속 전압(장치마다 다름)이 적용됩니다. 조기 사망률 또는 조기 실패율이 계산되며 테스트 결과에 따라 생산 번인(burn-in) 길이가 판별됩니다.

설명: 최대 디지털 회로 용량을 실행하기 위해 적용되는 VSS, I/O 로딩, 클럭 레이트 벡터의 조건과, 다양한 길이의 시간 동안 125°C의 장치에 적용되는 아날로그 최대 스케일 범위를 실행하기 위한 적절한 자극.

고전압 테스트는 짧은 시간 동안 일반 공급 전압보다 높은 전압을 제공하여 취약한 부품을 선별하는 방법입니다.

b. 고온 작동 수명(HTOL)

작동 수명 실패율 기간은 일반적으로 장시간 동안 지속됩니다. HTOL은 전기, 열 메커니즘을 모두 포함하여 장기 작동 스트레스에 대한 장치 저항을 판별하는 데 사용됩니다. HTOL은 일반적으로 지정된 제조 공장 공정에서 장치의 설계/레이아웃에 대한 신뢰도 지표입니다.

목적: 지정된 조건하에서 작동 수명 시간을 시뮬레이션합니다.

설명: 조기 수명과 동일합니다.

2. 전처리(Precon)(JESD22-A113 / IPC/JEDEC J-STD-020)

목적: “실제” PC 보드 조립 공정을 시뮬레이션합니다.

설명: 패키지 구성 요소에는 드라이 브레이크, 수분 흡수, 납땜 리플로 시뮬레이션 및 신뢰도 테스트 전 자동 테스트 장비(ATE)를 사용한 전기 테스트가 적용됩니다. 이 스트레스 테스트는 신뢰도 자격 테스트(HAST / THB, TC, UHAST) 이전에 수행됩니다.

변수: 베이크 = 125°C / 수분 흡수 = 30°C / 60%RH / 리플로 온도 = 260°C. 기타 조건이 사용될 수 있습니다.

3. 바이어스 초가속 스트레스 테스트(HAST)(JESD22-A110)

목적: 극한의 작동 조건을 시뮬레이션합니다(THB와 매우 유사).
설명: 다양한 길이의 시간 동안 극한의 온도와 습도가 적용되는 챔버에서 장치를 베이크합니다. 장치는 챔버에 있는 동안 바이어스가 적용됩니다. 그런 다음 ATE를 사용하여 장치의 전기적 실패에 대해 전기 테스트를 수행합니다. 변수: 온도 = 130°C 또는 110°C / 습도 = 85% RH/ 시간 = 96 또는 264시간, 전압 바이어스 레벨.

4. 온도 습도 바이어스(THB)(JESD22-A101)

목적: 장시간 온도, 습도 및 전기적 스트레스에 대한 장치/패키지 저항을 판별합니다.

설명: 다양한 길이의 시간 동안 극한의 온도 및 습도 조건이 적용되는 오븐에서 장치를 베이크합니다. 장치는 오븐 안에서 교체 핀에 대한 최대 차동 바이어스가 적용됩니다. 그런 다음 전기적 실패에 대한 ATE 테스트를 수행합니다.

변수: 온도 = 85°C / 습도 = 85% RH / 시간 = 1000시간(중간 판독 지점은 100 및 500시간임), 전압 바이어스 레벨.

5. 온도 주기(TC)(JESD22-A104)

목적: 일반적으로 패키지 및 회로의 다른 재료 간 열 팽창 불일치에 따른 효과를 가속화합니다. 고온 및 저온과 운반 및 사용 중 온도 변화에 대한 패키지 저항을 판별하는 데 사용됩니다.

설명: 장치는 열 챔버에 배치됩니다. 극한의 온도, 극한의 온도에서의 유지/흡수 시간 및 온도 램프 레이트로 온도 주기가 정의됩니다. 이후 장치에 대한 전기적 테스트를 수행합니다. 실패한 장치에서 다이 장착, 박리 등에 사용되는 주입 몰딩 또는 에폭시의 응력 균열을 점검합니다.

변수: 온도 = 150°C(최대) 및 -65° C(최소) / 시간 = 챔버당 10분, 주기 수 = 500. 기타 해당 조건은 다를 수 있습니다.

6. 언바이어스드 초가속 스트레스 테스트(HAST)(JESD22-A118)

목적: 극한의 작동 조건을 시뮬레이션합니다 (Autoclave와 유사).

설명: 다양한 길이의 시간 동안 극한의 온도와 습도가 적용되는 챔버에서 장치를 베이크합니다. 그런 다음 전기적 실패에 대한 ATE 테스트를 수행합니다.

변수: 온도 = 130°C 또는 110°C / 습도 = 85% RH/ 시간 = 96 또는 264시간

7. HTSL(JESD22-A103)

목적: 보관 시 솔리드 스테이트 전자 장치의 열 활성화 실패 메커니즘에 대한 시간과 온도의 영향을 판별하는 데 사용됩니다.

변수: 온도 = 150°C / 시간 = 1000시간. 기타 해당 조건은 다를 수 있습니다.

8. ESD

이 스트레스 테스트는 반도체 장치의 정전기 방전(ESD) 민감도를 판별하는 데 사용됩니다. 다음은 일반적으로 사용되는 3가지 테스트 모델입니다. ESD 테스트 유형은 다음과 같습니다.

a. 인체 모델(HBM)(JS-001)

정전기가 발생한 인체와의 접촉을 통해 장치 위 핀으로의 정전기 방전을 모델링합니다. 방전 회로의 해당 정전 용량 C =100pF 및 저항 R=1.5 km.

b. 방전 장치 모델(CDM)(JESD22-C101)

장치 패키지 또는 리드 프레임과 같은 영역이 손에 닿는 등의 이유로 충전된 후 장치 위의 핀이 금속 기구 또는 고정물과 접촉하여 발생하는 정전기 방전을 모델링합니다. 이 모델은 자동 조립 라인의 분류 모드와 우수한 상관 관계를 나타내는 것으로 밝혀졌습니다.

9. 래치업(JEDEC 78)

래치업 테스트는 장치가 입력 및 I/O 핀에 주입된 DC 전류로 인한 SCR 래치업을 견뎌낼 수 있는지 여부를 확인하기 위해 수행됩니다. Cirrus Logic에서는 전류 주입과 전압에 대한 전원 공급을 테스트합니다. 래치업이 적용되는 제품은 스트레스 테스트 다음에 ATE 전기 테스트를 통과해야 합니다.

a. 래치업 I/O

변수: 주입 전류 +-(0 ∼ 100)mA, 온도, 데이터 시트에서 25°C 이상의 지정된 최대 온도.

b. 래치업 Vdd

변수: 1.5*Vddmax, 온도, 데이터 시트에서 25°C 이상의 지정된 최대 온도에서 전원 공급 장치에 대한 테스트를 수행합니다.

보드 수준 신뢰도

고급/최신 패키지 기술의 경우, 데이지 체인 테스트 장치를 사용하여 납땜 결합 상호 연결 신뢰도를 판별하기 위해 보드 수준 신뢰도(BLR) 테스트를 수행할 수 있습니다. 실패 분석은 원인 판별을 위해 실패한 샘플에 대해 수행됩니다.

1. 열 주기(BLR TC)(JESD22-A104 / IPC-9701)

목적: 구성 요소 납땜 결합과 시스템 보드 사이의 열 팽창 불일치에 대한 영향을 가속화합니다.

설명: 데이지 체인 테스트 장치가 데이지 체인 인쇄 회로 보드에 납땜됩니다. 이들 보드는 이어서 열 챔버에 배치됩니다. 극한의 온도, 극한의 온도에서의 유지/흡수 시간 및 온도 램프 레이트로 열 주기가 정의됩니다. 모든 데이지 체인 넷의 저항은 원 위치 또는 사전 정의된 판독 지점에 이어 측정되며 초기 저항과 비교됩니다.

변수: 온도 = 85°C(최대) 및 -40°C(최소) / 시간 ~ 주기당 60분, 주기 수 = 1000. 기타 해당 조건은 다를 수 있습니다.

2. 기계적 충격(BLR MS)(JESD22-B110 / JESD22-B111)

목적: 시스템 보드에 장착된 구성 요소의 충격 성능을 평가하여 제품/시스템 수준 테스트 과정에서 발견되는 장애 모드와 취급, 운반 및 현장 작업을 시뮬레이션합니다.

설명: 데이지 체인 테스트 장치가 데이지 체인 인쇄 회로 보드에 납땜됩니다. 이들 보드는 충격 펄스에 필요한 피크 가속화 및 펄스 지속 시간을 제공할 수 있는 충격 테스트 도구에 장착됩니다. 모든 데이지 체인 넷의 저항은 사전 정의된 판독 지점에 이어 측정되며 초기 저항과 비교됩니다.

변수: 가속화 펄스 = 하프 사인(half-sine) 파형 / 피크 가속화 = 1500G 또는 2900G 충격(PCB 밴딩) / 충격 횟수 = 30. 기타 조건이 사용될 수 있습니다.

Cirrus Logic의 실패 분석 도구와 역량에 대해 알아보십시오.