Zuverlässigkeitstest, bei dem Produkte ohne angelegte Spannung bei hoher Temperatur gelagert werden, um die Degradation von Drahtbondverbindungen, die Datenhaltung nichtflüchtiger Speicher und Ähnliches zu bewerten. Er heißt auch HTS oder HTSL.
Japanische Bezeichnung: 高温放置試験(高温保存試験)
Fachgebiet: Zuverlässigkeit
Beim Hochtemperatur-Lagertest werden Produkte ohne angelegte Spannung in einen Ofen bei hoher Temperatur gelegt, und ihre elektrischen Eigenschaften werden vor, während und nach dem Test verglichen. Er heißt auch High Temperature Storage (HTS) oder High Temperature Storage Life (HTSL). In JEDEC-Standards (der Reihe JESD22) und anderswo sind zum Beispiel 1000 Stunden bei 150 °C eine typische Bedingung, und manche Produkte oder Standards nutzen höhere Temperaturen bei kürzerer Dauer. Da weder Spannung noch Signale angelegt werden, ist die Ausrüstung einfach, viele Proben lassen sich gleichzeitig testen, und die allein durch Temperatur verursachte Degradation kann isoliert werden.
Ein typisches Ziel sind die Verbindungen beim Drahtbonden. Wo ein Golddraht auf ein Aluminiumpad trifft, wachsen bei hoher Temperatur intermetallische Gold-Aluminium-Phasen, und wenn der Unterschied in den Diffusionsgeschwindigkeiten Hohlräume (Kirkendall-Poren) erzeugt, steigt der Widerstand der Verbindung, oder der Bond hebt ab. Bei Kupferdrahtbonds sind ebenfalls das Wachstum intermetallischer Phasen und Korrosion wichtige Prüfpunkte. Hochtemperaturlagerung wird außerdem genutzt, um die thermische Degradation von Materialien wie Pressmasse und Die-Attach-Material sowie die Datenhaltung nichtflüchtiger Speicher zu bewerten.
HTOL (Hochtemperatur-Betriebslebensdauertest) betreibt die Teile bei hoher Temperatur unter Spannung und beschleunigt daher auch Degradation durch elektrisches Feld oder Strom, etwa TDDB und Elektromigration. Der Hochtemperatur-Lagertest legt keine Spannung an und kann diese Mechanismen deshalb nicht bewerten, kann aber dafür die rein temperaturbedingte Degradation herausgreifen. Der Temperatur-Feuchte-Bias-Test (THB) beschleunigt Korrosion mit Feuchte und Spannung, und der Temperaturwechseltest bringt Dehnungen durch Temperaturänderungen auf. Da jeder auf andere Ausfälle zielt, werden sie bei der Qualifikation kombiniert. Der Lagertemperaturbereich in einem Datenblatt legt fest, wo Teile gelagert werden dürfen, und ist von den Testbedingungen getrennt.
In Flash-Speicher und EEPROM fließt die Ladung, die auf einem Floating Gate oder in einer Charge-Trap-Schicht gespeichert ist, bei höherer Temperatur schneller ab. Beschriebene Produkte werden daher bei hoher Temperatur gelagert, um zu prüfen, ob sie nach einer festgelegten Zeit noch korrekt gelesen werden. Da wiederholtes Neuschreiben die Isolatoren schädigt und den Ladungsverlust erleichtert, ist es üblich, die Teile zuerst mit einem Endurance-Test abzunutzen und dann auszuheizen. Die Ergebnisse werden mit dem Arrhenius-Modell und einer für den Ausfallmechanismus angenommenen Aktivierungsenergie in eine Haltezeit bei Einsatztemperatur umgerechnet, doch die Annahme kann das Ergebnis stark verändern.
Ein Hochtemperatur-Lagertest hält die Teile nur ohne Spannung bei hoher Temperatur und bewertet die allein durch Temperatur verursachte Degradation. HTOL betreibt die Teile bei hoher Temperatur unter Spannung und beschleunigt daher auch Degradation durch elektrisches Feld und Strom.
Zum Beispiel sind 1000 Stunden bei 150 °C eine typische Bedingung. Tatsächliche Temperatur und Dauer hängen vom anzuwendenden Standard, den Gehäusematerialien und der Temperaturklasse des Produkts ab, und manchmal werden höhere Temperaturen bei kürzerer Dauer verwendet.
Dazu gehören HTOL, das Teile unter Temperatur und Spannung betreibt, der Hochtemperatur-Lagertest, der nur Temperatur aufbringt, der Temperatur-Feuchte-Bias-Test (THB) und HAST, die Temperatur, Feuchte und Spannung aufbringen, sowie der Temperaturwechseltest, der Temperaturänderungen wiederholt. Jeder verstärkt die ausfallverursachenden Belastungen, damit Lebensdauer und Ausfallrate in kurzer Zeit bewertet werden können.
Arrhenius-Modell Badewannenkurve Elektromigration ESD (elektrostatische Entladung) FIT Hot-Carrier-Injektion (HCI) HTOL (Hochtemperatur-Betriebslebensdauertest) Latch-up MTTF (mittlere Zeit bis zum Ausfall) NBTI (Negative Bias Temperature Instability)