当前位置：首页 > news >正文

AEC-Q100 stress实验详解#3——HTSL（高温储存寿命测试）

news 2025/11/13 9:21:05

3. HTSL（高温储存寿命测试）

实验目的——HTSL（High Temperature Storage Life，高温储存寿命测试）主要用于评估集成电路在高温环境下的长期稳定性，核心目标包括：
- 验证材料热稳定性：检测芯片封装材料（如塑封树脂、金属键合线）在高温下的老化、氧化或退化风险。
- 暴露潜在失效：通过高温加速模拟芯片在非工作状态下（如仓储或长期停放）的性能退化，识别电参数漂移、界面分层等失效。
实验方法——HTSL需严格遵循JEDEC JESD22-A103标准，关键步骤如下：
- 温度设置：
  - Grade0：175℃ Ta 1000小时或者150℃ Ta 2000小时
  - Grade1：150℃ Ta 1000小时或者175℃ Ta 500小时
  - Grade2&3：125℃ Ta 1000小时或者150℃ Ta 500小时
- 样品要求：
  - 数量：45颗芯片 × 1个生产批次
  - 状态：器件处于非工作状态（无偏置电压），仅暴露于高温环境
失效机制：
- IMC问题：
  
  高温环境下，金属原子（如Au、Cu、Al）扩散加速，在键合界面形成IMC层。IMC本身具有硬而脆的特性，其厚度随温度和时间呈抛物线增长（δ=k√t）。当IMC过厚时，其脆性会引发内部微裂纹，导致键合点机械强度下降甚至断裂。
  
  典型案例：Au-Al键合系统中，IMC生长速度最快（如AuAl₂、Au₄Al等），高温储存1000小时后可能出现Kirkendall空洞（因Au原子扩散速率远高于Al原子，导致金球内部形成孔隙）
- 材料热退化
  - 塑封料老化：高温导致树脂Tg（玻璃化转变温度）降低，引发封装开裂或分层（如芯片与塑封料界面分离）
  - 金属氧化：键合线（如铝线）或焊盘表面氧化，导致接触电阻升高或开路失效。
- 界面失效
  - 分层（Delamination）：高温下不同材料CTE（热膨胀系数）不匹配，产生应力累积，导致界面分离（常见于芯片/塑封料或金属/钝化层界面）
  - 焊料蠕变：高温加速焊料（如SnAgCu）晶界迁移，引发焊点空洞或裂纹。
- 电参数漂移
  - 漏电流增加：高温促使栅氧缺陷生成或杂质扩散，导致MOSFET阈值电压漂移（如NBTI效应）
  - 绝缘性能下降：高温湿气残留可能引发金属离子迁移，造成绝缘电阻降低。