Zuverlässigkeitstest, bei dem Produkte lange bei hoher Temperatur unter Spannung betrieben werden, um Lebensdauer und Ausfallrate der Chips beschleunigt zu bewerten. Eine typische Bedingung sind 1000 Stunden bei etwa 125 °C.
Japanische Bezeichnung: HTOL(高温動作寿命試験)
„HTOL (Hochtemperatur-Betriebslebensdauertest)“ kommt in 3 Übungsfragen aus 1 Themen vor, z. B. Zuverlässigkeit.
Fachgebiet: Zuverlässigkeit
HTOL steht für High Temperature Operating Life. Die Produkte werden bei hoher Temperatur gehalten und mit angelegter Versorgungsspannung und Eingangssignalen lange betrieben, um zu sehen, ob Ausfälle auftreten. Temperatur und Spannung beschleunigen die Degradation, sodass eine Belastung, die Jahren im Feld entspricht, in kurzer Zeit aufgebracht wird. Ziel sind die Degradation des Chips selbst und latente Defekte, etwa der zeitabhängige dielektrische Durchbruch (TDDB) von Gateoxiden, Verschiebungen der Schwellenspannung durch BTI und Elektromigration in Leiterbahnen. Während und nach dem Test werden die elektrischen Eigenschaften gemessen, um parametrische oder funktionale Ausfälle zu erkennen.
Typisch sind eine Sperrschichttemperatur von etwa 125 °C, eine Versorgungsspannung in Höhe der maximalen Betriebsspannung oder etwas darüber und eine Dauer von 1000 Stunden. Solche Bedingungen sind in JEDEC-Standards (der Reihe JESD22) üblich, und die Kfz-Norm AEC-Q100 verlangt zum Beispiel null Ausfälle, wenn je 77 Bauteile aus 3 Losen 1000 Stunden getestet werden, bei manchen Temperaturklassen mit höheren Temperaturen. Produkte mit hoher Verlustleistung können sich selbst auf zu hohe Sperrschichttemperaturen erwärmen; deshalb wird die Ofentemperatur gesenkt oder jedes Bauteil einzeln temperiert, um den Zielwert zu treffen. Zu Zwischenzeitpunkten wie 168 und 500 Stunden werden Teile entnommen und gemessen, um den Verlauf der Degradation zu verfolgen.
Burn-in ist ein Screening, das alle oder viele ausgelieferte Bauteile kurz mit hoher Temperatur und hoher Spannung belastet, um frühausfallgefährdete Exemplare auszusortieren. HTOL ist ein Qualifikationstest, der eine Stichprobe lange belastet, um zu bestätigen, dass Design und Fertigungsprozess die angestrebte Lebensdauer und Ausfallrate erreichen; die getesteten Bauteile werden nicht ausgeliefert. HAST fügt Feuchte und Druck hinzu, um die Feuchtebeständigkeit des Gehäuses zu bewerten, und zielt auf andere Ausfälle als HTOL, das die Teile bei trockener hoher Temperatur betreibt. Die Frühausfallrate wird separat bewertet, etwa mit ELFR-Tests, die mehr Bauteile kürzer betreiben als HTOL.
HTOL-Ergebnisse werden in Zeit unter Einsatzbedingungen umgerechnet, indem man einen Temperatur-Beschleunigungsfaktor mit dem Arrhenius-Modell und einen Spannungs-Beschleunigungsfaktor mit einem Spannungsmodell abschätzt. Nimmt man zum Beispiel eine Aktivierungsenergie von 0,7 eV an, entspricht eine Stunde bei 125 °C etwa 80 Stunden bei 55 °C. Aus einem Ergebnis ohne Ausfall liefert die Chi-Quadrat-Verteilung eine Obergrenze der Ausfallrate in FIT bei einem gewählten Konfidenzniveau. Die Aktivierungsenergie unterscheidet sich jedoch je nach Ausfallmechanismus, und der angenommene Wert verändert das Ergebnis stark, sodass die Zahlen als Schätzwerte behandelt werden.
Antwort: B. Lebensdauertest bei hoher Betriebstemperatur (HTOL)
Der HTOL-Test (High Temperature Operating Life) untersucht Ausfälle, indem das Produkt lange bei hoher Temperatur um 125 °C mit der maximalen Betriebsspannung oder einer etwas höheren Spannung betrieben wird. Bei AEC-Q100 für Fahrzeuge werden 3 Lose mit je 77 Stück 1000 Stunden lang getestet, und es dürfen 0 Ausfälle auftreten. Mit der Beschleunigung durch Temperatur und Spannung werden Lebensdauer und Ausfallrate im realen Einsatz in kurzer Testzeit abgeschätzt. Der Temperaturwechseltest bewertet Verbindungsermüdung, der Falltest die Stoßfestigkeit.
Antwort: C. Fallschlagtest (Drop Impact)
Bei tragbaren Geräten verbiegt sich die Platine beim Herunterfallen durch den Stoß stark, und Lötstellen z. B. von BGAs sowie die spröde intermetallische Schicht zwischen Lot und Elektrode können reißen. Daher wird der Fallschlagtest gewichtet, bei dem auf der bestückten Platine wiederholt Stöße mit bestimmter Beschleunigung aufgebracht werden und die Zahl bis zum Bruch der Verbindung bewertet wird. Die Ausfallart unterscheidet sich vom Temperaturwechsel; Gegenmaßnahmen sind Lotzusammensetzung und Underfill. HTOL prüft die Lebensdauer des Chips, IDDQ Fertigungsfehler.
Für High Temperature Operating Life. Bauteile werden bei hoher Temperatur unter Spannung dauerhaft betrieben, um Lebensdauer und Ausfallrate der Chips beschleunigt zu bewerten.
Burn-in ist ein Screening, das Frühausfälle aus den auszuliefernden Produkten entfernt und kurz auf viele Bauteile angewendet wird. HTOL ist ein Qualifikationstest, der die Langzeitlebensdauer an einer Stichprobe bestätigt; die getesteten Bauteile werden nicht ausgeliefert.
1000 Stunden sind ein üblicher Richtwert, mit Messungen zu Zwischenzeitpunkten wie 168 und 500 Stunden. Temperatur, Spannung und Dauer hängen vom anzuwendenden Standard, der Temperaturklasse des Produkts und Vereinbarungen mit dem Kunden ab.
Der HTOL-Test (High Temperature Operating Life) untersucht Ausfälle, indem das Produkt lange bei hoher Temperatur um 125 °C mit der maximalen Betriebsspannung oder einer etwas höheren Spannung betrieben wird.
Welcher typische Zuverlässigkeitstest bewertet Lebensdauer …HTOL prüft die Lebensdauer des Chips, IDDQ Fertigungsfehler.
Welcher Test wird bei tragbaren Geräten wie Smartphones bes…TDDB und NBTI sind zeitabhängige Degradationen, HTOL und HAST beschleunigte Lebensdauertests.
Welche Kombination der Bezeichnungen für „Entladung, wenn e…AEC-Q100 Temperaturwechseltest Underfill ESD (elektrostatische Entladung) TDDB (zeitabhängiger dielektrischer Durchbruch) NBTI (Negative Bias Temperature Instability) HAST (hochbeschleunigter Stresstest) Arrhenius-Modell Badewannenkurve Elektromigration