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信頼性モニタレポート
概要
マキシム
は、継続して不良率が基準に沿ったものであることを確認するために生産・出荷された製品の代表となるデバイスの信頼性をモニタしています。信頼性モニタプログラム(RMP)を通じて、主要なウェハファブおよびアセンブリプロセスの信頼性が、加速条件下でモニタされます。サンプルサイズは多様となりますが、通常1ファミリ当り200個以上のデバイスで、様々な環境ストレスに分けられます。RMPの結果は四半期毎にこのレポートで更新されます。
RMPで生じた不良はすべて検証され、不良の原因が解析されます。解析結果は発見された不良メカニズムを取り除くための対策の確立に使用されます。
「PROCESS RELIABILITY (プロセス信頼性)」の項には、前四半期までのIC製品および高温動作ストレスの履歴データが含まれます。データは設計テクノロジー別に構成されています。
「PACKAGE RELIABILITY (パッケージ信頼性)」の項では、前四半期までのアセンブリ/パッケージストレスが要約されています。
データシートおよびアプリケーションノートはAdobe Acrobat形式で提供されています。このリーダをまだインストールされていない場合は、Adobe Systems Inc.から最新のAcrobat Readerを無償でダウンロードすることができます。
前処理
前処理ストレスは、アセンブリ後の環境がデバイスの信頼性に及ぼす影響をモニタするために使用されます。前処理ストレスはすべてJ-STD-020に準拠して行われ、湿度に対して敏感であると判断されたすべてのパッケージタイプをモニタするために使用されます。現時点において、これらのパッケージタイプには、CSBGA、LQFP、MCMBGA、MQFP、PBGA、PLCC、パワーキャップベース、SOP、SOT、SSOP、TQFP、TSOC、TSSOP、TSOP、およびµSOPがあります。このストレスでは、ロットを様々なストレスグループに分ける前に、ベーキング、高湿保存、および2回または3回の対流式リフローが行われます。超音波テストは、パッケージの亀裂およびダイ表面の層間剥離を見つけるために前処理の前後に行われます。
高温動作試験
このストレスは高温および最大動作電圧での標準的なデバイス動作をシミュレートし、その後、温度、電圧、および時間の相関関係を使ってこのような加速条件下で得られた不良率から実使用条件下での不良率を推定します。デバイスにストレスを与える試験装置は、加速ストレス条件下で使用される温度に耐えうるオーブンで出来ています。デバイスは、回路をダイナミックに動作させることができるように設定された寿命試験ボードを使用してバイアスされます。デバイスがこれらの加速された条件下で初期および長期的にどのように動作するか決定するために、さまざまな読取り点で電気的にテストされます。デバイスは、ストレスタイプに関わらず、すべての読取り点で全電圧および温度範囲にわたってデータシートの全仕様を満たす必要があります。高温動作試験は集積回路のみに行われます。通常条件は、125℃、5.5Vまたは6.0V、1000時間です。
アレニウスモデルを使って、温度により加速される不良メカニズムのための加速係数を決定します。
AfT = exp((Ea/k)*(1/Tu - 1/Ts)) = tu/ts
AfT = 温度による加速係数
tu = 使用温度(例：55℃)における時間
ts = ストレス温度(例：125℃)における時間
k = ボルツマン定数(8.617 x 10-5 eV/°K)
Tu = 使用時温度(°K)
Ts = ストレス時温度(°K)
Ea = 活性化エネルギ(例：0.7ev)
不良メカニズムの活性化エネルギは内部の研究の結果または業界で受け入れられている標準的な値、あるいは、実際の不良メカニズムやその活性化エネルギが不明の場合は常に0.7evの活性化エネルギが使用されます。これは控えめな業界標準値です。すべての不良率の推定はストレス時周囲温度から使用時周囲温度まで行われます。
電圧により加速される不良メカニズムの加速係数を決定するためには指数関数モデルが使用されます。
AfV = exp(B*(Vs - Vu))
AfV = 電圧による加速係数
Vs = ストレス電圧(例：7.0V)
Vu = 最大動作電圧(例：5.5V)
B = 不良メカニズムに依存する定数(例：1.0、2.4、2.7、など)
不良メカニズムに関する定数Bは、内部の研究の結果または業界で受け入れられている標準的な値、あるいは、実際の不良メカニズムまたは定数Bが不明の場合は常にBをゼロとします。すべての不良率の推定は、ストレス電圧から最大動作電圧まで行われます。高温動作試験からの不良率データはカイ二乗統計モデルを使用して、60%または90%の信頼水準(Cf)にて報告されます。
高温保存試験
このストレスの目的は保存状態で製品の経年変化を促進させることで、テレコム、EPROM、およびEEPROMの集積回路で使用されます。標準条件はバイアスなしの150℃、1000時間です。ストレス試験装置は高温の保存状態に耐えうるオーブンです。バッテリバックアップモジュールの中には、前処理ストレス(48時間)として高温保存を最初に受けるものもありますが、リチウムバッテリの温度制限のため85℃まで低下させた温度下で行われます。その他のバッテリバックアップ製品は70℃または85℃の温度で1000時間の高温保存の対象となります。デバイスは、製品の経年変化を評価するために様々な読取り点で電気的にテストされます。
温度サイクル
このストレスは、デバイスが使用条件下で通常さらされるパワーアップ/パワーダウンシーケンスによる温度変化条件をシミュレートすることを目的としています。このストレスによって、パッケージに対するパッケージ素材およびダイの熱特性の不整合に関する設計の弱点が明らかになります。標準条件は製品によって異なります。集積回路については-55℃～+125℃ (バイアスなし)で1000サイクルが通常のストレスです。温度遷移および浸漬時間はMIL-STD-883、Method 1010、Condition Bに準拠します。モジュールまたはその他のバッテリバックアップ製品のストレス範囲は0℃～+70℃または-40℃～+85℃ (バイアスなし)に狭められています。デバイスはデータシートの全仕様に沿って各読取り点で電気的にテストされます。
高温高湿バイアス試験
このストレスは、高温、高湿環境に置かれた場合の製品の耐性を評価することを目的としています。業界に標準として受け入れられているストレステストは、製品の全寿命にわたって出荷後の状態をシミュレートするように開発されました。これらの標準ストレスは、130℃/85%の相対湿度で96時間(HAST)または85℃/85%の相対湿度で1000時間です。両ストレスともに電気化学的な腐食が発生する機会を与えるため最大バイアス下、この場合、3.3/5.5Vおよび0.0V、で行われます。デバイスは、内部の湿度の低下を招く内部の発熱を低減するように超低消費電力を実現するように設定されます。このストレスでは(樹脂)封止型デバイスの品質、および集積回路の電食を防ぐための表面保護膜(パッシベーション)の品質を調べます。ストレスはモジュールおよび集積回路の両方に使用されます。他のバッテリバックアップ製品は外部バイアスなしの60℃および90%の相対湿度からなる高湿保存の対象となります。オートクレーブ試験は、バイアスなしの121℃、2気圧で96時間の評価となり、集積回路に対し行われます。デバイスはすべての読み取り点で電気的にテストされます。
書込みサイクル/データ保持試験
書込みサイクルおよびデータ保持ストレスはEEPROMデバイスで行われます。データ保持のみEPROMデバイスで行われます。書込みサイクルストレスは全マトリックスで0書込みとそれに続く1書込みの交互からなり、これが1サイクルとして定義されます。ストレスは、デバイス仕様によって、25℃、70℃、または85℃で行われる場合があります。サイクル数は多様で、デバイス仕様にも依存しますが、通常は2万5000サイクルおよび5万サイクルの間の数となります。最終サイクルの後、デバイスは交互(チェックボード)パターンで書き込まれ、150℃、1000時間の高温保存条件でデータ保持テストを受けます。機能およびデータパターンは、このストレスの各読取り点の後に確認されます。
EPROMデバイスは書込みサイクルストレスの対象となっていませんが、チェックボードパターンで書き込みされ、以上で説明されたデータ保持テストが続きます。
パッケージ品質
パッケージ品質試験は、現在認定されている仕様に従ってパッケージテストを行うことで当社のアセンブリサプライヤの品質を、受け入れ時に確認することを目的としています。モジュールの物理的寸法および半田付け性、および表面実装パッケージの超音波テストが行われ、RMPの一部としてレポートされます。受け入れ検査部門(Incoming Quality Control)により、集積回路の端子強度、半田付け性、X線検査、蛍光X線、および外観テストが、週毎のモニタとして行われます。これらのIQCモニタには毎週入手する製品のアセンブリ拠点毎の全パッケージタイプが含まれます。
超音波テストは、パッケージのボイドや内部界面の分離や亀裂を描くことのできる高感度の技術になります。これらすべてを非破壊で行うことが可能です。この検査では内部亀裂もダイ表面の層間剥離も許容されません。
MIL-STD-883、Method 2003によって規定される半田付け性テストが行われます。サンプルサイズは3個で、すべてのリードが浸漬され、その後、3個のデバイスの24本のリードが検査されます。タイプRのフラックスが使用されます。合格基準は95%の濡れです。モジュールにはタイプRMAのフラックスが使用され許容基準は90%の濡れです。
リード強度はJEDEC JESD22 - B105に準拠して検査されます。サンプルサイズ6個に対し、24本のリードがテストされます。15°曲げがプラスチックDIPおよびSOPに使用されます。
MIL-STD-883、Method 2012に準拠してX線検査が行われます。X線の上面および側面からのX線画像がフィルムに記録されます。
メッキ厚および組成を確認するために蛍光X線検査が行われます。
正しいマーキングおよびパッケージ外観品質を確認するために、DSC内部仕様書(27-03510-000)に沿って外観試験が行われます。
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