1什么是HTOL

HTOL是High Temperature Operating Life的縮寫(xiě)，通常指高溫工作壽命測(cè)試。

2為什么要進(jìn)行HTOL測(cè)試

主要達(dá)成以下兩個(gè)目標(biāo)：

? 發(fā)現(xiàn)潛早期失效：產(chǎn)品在高溫下加速老化，篩選與早期失效相關(guān)的故障，以便在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段進(jìn)行設(shè)計(jì)和制程的優(yōu)化。

? 可靠性評(píng)估：產(chǎn)品在長(zhǎng)期高溫運(yùn)行下，同過(guò)模型評(píng)估產(chǎn)品的早期失效率，為產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性提供重要數(shù)據(jù)。

3HTOL 測(cè)試條件

?環(huán)境溫度：增加環(huán)境溫度使被測(cè)試的 IC 的節(jié)溫或殼溫達(dá)到125℃左右（不能超過(guò) IC 所能承受的最高溫度 ）

?工作電壓：最大工作電壓

?偏置條件：緣于材料的疲勞或損耗

4電子器件可靠性估算

浴盆曲線(xiàn)

浴盆曲線(xiàn)是可靠性專(zhuān)家用來(lái)描述產(chǎn)品的壽命時(shí)間與統(tǒng)計(jì)，由三部分組成：早期失效，偶然失效，損耗失效。

浴盆曲線(xiàn)

4.1 失效原因

?早期失效：是由產(chǎn)品的天生缺陷或問(wèn)題所造成：元器件問(wèn)題，設(shè)計(jì)問(wèn)題或者生產(chǎn)工藝問(wèn)題。

?正常生命周期也叫隨機(jī)失效：源于隨機(jī)發(fā)生的外來(lái)因素，自然因素和人的因素引起的，如沖擊，高溫，高壓，過(guò)電壓

?損耗失效：緣于材料的疲勞或損耗

4.2 Weibull分布 擬合浴盆曲線(xiàn)

威布爾分布在不同形狀參數(shù)下的失效率圖

4.3早期失效的應(yīng)對(duì)方案--高溫老化

早期失效的主要是由構(gòu)成產(chǎn)品的元器件，設(shè)計(jì)缺陷 或者生產(chǎn)工藝缺陷。這類(lèi)缺陷在老化過(guò)程中經(jīng)過(guò)一段較長(zhǎng)時(shí)間，施加一定應(yīng)力（溫度，濕度，壓力）才能暴露出來(lái)。然后分析，改善。

同時(shí)可以通過(guò)模型計(jì)算可靠性失效率。

溫度加速因子:

其中，dM/dt是化學(xué)反應(yīng)速率；A是常數(shù)；E是引起失效或退化過(guò)程的激活能；k是玻爾茲曼常數(shù)；T是熱力學(xué)溫度。

假定：t0時(shí)刻的狀態(tài)為M0，為正常狀態(tài)；t1時(shí)刻的狀態(tài)為M1，為失效狀態(tài)，時(shí)間與溫度無(wú)關(guān)，則：

其中：

HTOL 高溫老化模使用FIT&MTTF

來(lái)計(jì)算可靠性:

HTOL 是通過(guò)加速老化，估算常溫下的可靠性失效率。最常使用來(lái)評(píng)估可靠性的是：

FIT：Failures in Time

MTTF：Mean time to failure

MTBF：Mean time between failures

失效率計(jì)算:

失效率：總體失效數(shù)除以累計(jì)工作時(shí)長(zhǎng)。在HTOL 模型中，累計(jì)工作時(shí)長(zhǎng)：

D=測(cè)試器件數(shù)量

H=每個(gè)器件測(cè)試時(shí)間

Af=加速因子

每小時(shí)失效率 (λ)

r=失效數(shù)量

加速因子:

Ea：能效因子

指造成一個(gè)失效所需要的最小能能量：氧化失效，光照失效，電子遷移或者臟污。

硅工藝通常接受值為（具體參數(shù)由晶圓制造商提供）

失效數(shù):

失效數(shù)量這里會(huì)被替代為 Chi-squared (X2)

X2/2 (Chi-squared/2) 時(shí)失效數(shù)量的評(píng)估

α (alpha), 置信度

(nu)：自由度 v=2r+2， r=失效數(shù)量

失效率:

FIT:

工業(yè)界使用失效率每10億（billion）小時(shí)

MTTF:

6HTOL 失效率

評(píng)估整體模型

7芯樸科技實(shí)測(cè)HTOL

FIT/MTTF 估算案例

簡(jiǎn)單 極致 快樂(lè) 本分

芯樸科技致力于高性能高品質(zhì)射頻前端芯片模組研發(fā)，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)模塊、智能終端等多個(gè)領(lǐng)域組成的海量市場(chǎng)。公司的使命和愿景是為客戶(hù)提供簡(jiǎn)單極致易用的射頻前端解決方案。