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Qu'est-ce que HTOL (essai de durée de vie en fonctionnement à haute température) ?

Essai de fiabilité qui fait fonctionner des produits longtemps à haute température sous tension pour évaluer de façon accélérée la durée de vie et le taux de défaillance des puces. Une condition typique est 1000 heures à environ 125 °C.

Nom japonais: HTOL(高温動作寿命試験)

« HTOL (essai de durée de vie en fonctionnement à haute température) » apparaît dans 3 questions d'entraînement réparties sur 1 thèmes, dont Fiabilité.

Domaine: Fiabilité

Ce qu'évalue le HTOL

HTOL signifie high temperature operating life. Les produits sont maintenus à haute température et fonctionnent longtemps avec la tension d'alimentation et des signaux d'entrée appliqués, afin de voir si des défaillances apparaissent. La température et la tension accélèrent la dégradation, si bien qu'une contrainte équivalente à des années d'utilisation sur le terrain est appliquée en peu de temps. Les cibles sont la dégradation de la puce elle-même et les défauts latents, comme le claquage diélectrique dépendant du temps (TDDB) des oxydes de grille, les dérives de tension de seuil dues au BTI et l'électromigration dans les interconnexions. Les caractéristiques électriques sont mesurées pendant et après l'essai pour détecter les défaillances paramétriques ou fonctionnelles.

Conditions d'essai typiques

Les conditions typiques sont une température de jonction d'environ 125 °C, une tension d'alimentation égale ou un peu supérieure à la tension maximale de fonctionnement et une durée de 1000 heures. Ces conditions sont courantes dans les normes JEDEC (série JESD22), et la norme automobile AEC-Q100 exige par exemple zéro défaillance lorsque 77 pièces de chacun de 3 lots sont testées pendant 1000 heures, avec des températures plus élevées pour certaines classes de température. Les produits de forte puissance peuvent s'auto-échauffer jusqu'à des températures de jonction excessives : on abaisse alors la température de l'étuve ou l'on régule la température de chaque composant pour atteindre la valeur visée. Des pièces sont prélevées et mesurées à des points intermédiaires comme 168 et 500 heures pour suivre la progression de la dégradation.

HTOL, déverminage et HAST

Le déverminage (burn-in) est un tri qui applique une contrainte courte à haute température et haute tension à tout ou partie des unités livrées pour éliminer celles qui sont sujettes aux défaillances précoces. Le HTOL est un essai de qualification qui applique une longue contrainte à un échantillon pour confirmer que la conception et le procédé de fabrication atteignent la durée de vie et le taux de défaillance visés ; les unités testées ne sont pas livrées. Le HAST ajoute l'humidité et la pression pour évaluer la résistance du boîtier à l'humidité et vise d'autres défaillances que le HTOL, qui fait fonctionner les pièces à haute température en atmosphère sèche. Le taux de défaillance précoce est évalué à part, par exemple avec des essais ELFR, qui font fonctionner plus d'unités moins longtemps que le HTOL.

Estimer le taux de défaillance à partir des résultats

Les résultats du HTOL sont convertis en durée dans les conditions d'utilisation en estimant un facteur d'accélération en température avec le modèle d'Arrhenius et un facteur d'accélération en tension avec un modèle de tension. Par exemple, en supposant une énergie d'activation de 0,7 eV, une heure à 125 °C correspond à environ 80 heures à 55 °C. À partir d'un résultat sans défaillance, la loi du khi-deux donne une borne supérieure du taux de défaillance en FIT pour un niveau de confiance choisi. L'énergie d'activation diffère cependant selon le mécanisme de défaillance, et la valeur supposée change fortement le résultat : les chiffres sont donc traités comme des estimations.

S'entraîner : questions sur HTOL (essai de durée de vie en fonctionnement à haute température)

Quel essai de fiabilité typique fait fonctionner le produit longtemps à haute température pour évaluer sa durée de vie et son taux de défaillance ?

  1. AEssai de cyclage thermique
  2. BEssai de durée de vie en fonctionnement à haute température (HTOL)
  3. CEssai de chute
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Réponse : B. Essai de durée de vie en fonctionnement à haute température (HTOL)

L'essai HTOL (High Temperature Operating Life) fait fonctionner le produit longtemps à haute température, vers 125 ℃, sous la tension maximale de fonctionnement ou une tension légèrement supérieure, et examine l'apparition de défaillances. Pour l'automobile, l'AEC-Q100 exige d'essayer 77 pièces de chacun de 3 lots pendant 1000 heures, sans aucune défaillance. L'accélération par la température et la tension permet d'estimer en peu de temps la durée de vie et le taux de défaillance en utilisation réelle. Le cyclage thermique évalue la fatigue des joints, l'essai de chute la résistance aux chocs.

Pour les appareils portables comme les smartphones, quel essai est particulièrement important pour évaluer la fiabilité des joints de brasure ?

  1. AHTOL (essai de durée de vie en fonctionnement à haute température)
  2. BTest IDDQ
  3. CEssai de choc par chute
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Réponse : C. Essai de choc par chute

Lors d'une chute, le choc fait fortement fléchir la carte d'un appareil portable, ce qui peut fissurer les joints de brasure des BGA, etc., ou la couche fragile de composés intermétalliques entre brasure et électrode. On privilégie donc l'essai de choc par chute, qui applique de façon répétée des chocs d'accélération donnée à la carte assemblée et évalue le nombre de chocs avant rupture des joints. Le mode de rupture diffère de celui du cyclage thermique ; on y remédie par la composition de la brasure ou l'underfill. Le HTOL teste la durée de vie de la puce, l'IDDQ les défauts de fabrication.

Questions fréquentes

Que signifie HTOL ?

High temperature operating life. Les pièces fonctionnent en continu à haute température sous tension pour évaluer de façon accélérée la durée de vie et le taux de défaillance des puces.

Quelle différence entre HTOL et déverminage ?

Le déverminage est un tri qui élimine les unités à défaillance précoce parmi les produits à livrer, appliqué brièvement à beaucoup d'unités. Le HTOL est un essai de qualification qui confirme la durée de vie à long terme sur un échantillon, et les unités testées ne sont pas livrées.

Combien de temps dure un essai HTOL ?

1000 heures est une référence courante, avec des mesures à des points intermédiaires comme 168 et 500 heures. La température, la tension et la durée dépendent de la norme applicable, de la classe de température du produit et des accords avec le client.

« HTOL (essai de durée de vie en fonctionnement à haute température) » dans les explications

Questions mentionnant « HTOL (essai de durée de vie en fonctionnement à haute température) » (3)

  1. Quel essai de fiabilité typique fait fonctionner le produit longtemps à haute température pour évaluer sa durée de vie et son taux de défaillance ?
  2. Pour les appareils portables comme les smartphones, quel essai est particulièrement important pour évaluer la fiabilité des joints de brasure ?
  3. Parmi les modèles d'essai de tenue aux ESD (décharges électrostatiques), quelle combinaison de noms désigne correctement « la décharge lorsqu'une personne chargée touche une broche du CI » et « la décharge lorsque le CI lui-même est chargé et que sa broche touche un métal » ?

Termes associés

AEC-Q100 BGA Underfill ESD (décharge électrostatique) TDDB (claquage diélectrique dépendant du temps) NBTI HAST (essai de stress hautement accéléré) Courbe en baignoire Électromigration Erreur logicielle (soft error)

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