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Essais de choc thermique : comment analyser les défaillances liées au démarrage à froid des circuits intégrés

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Analyser les défaillances de démarrage à froid des circuits intégrés après des essais de choc thermique à l'aide des enregistrements de la chambre d'essai, de la température mesurée au niveau du boîtier et d'un système de forçage thermique SANWOOD.

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Un circuit intégré (CI) réussit son contrôle électrique à température ambiante après avoir subi des essais de choc thermique. À basse température, ce même dispositif démarre lors d’un premier essai, mais échoue lors du suivant. Pour une équipe chargée de la fiabilité des semi-conducteurs, la première tâche consiste à reproduire ce symptôme dans des conditions documentées. L’étape suivante consiste à le comparer aux données de démarrage à froid recueillies avant l’exposition. Cette comparaison permet à l’équipe de tirer des conclusions quant à un éventuel changement de comportement du dispositif.

Ce que révèle le contrôle à température ambiante
Les essais de choc thermique soumettent les boîtiers de circuits intégrés à des changements rapides entre des conditions spécifiées de chaleur et de froid. Comme la puce, le substrat et les autres matériaux du boîtier se dilatent et se contractent à des vitesses différentes, une exposition répétée peut exercer une contrainte sur les interfaces et les interconnexions. La méthode d’essai définit les limites de température, les exigences de transition, les durées de maintien et le nombre de cycles. Un essai réussi à température ambiante montre comment le dispositif s’est comporté dans les conditions de ce contrôle électrique. Si le démarrage à froid est important pour l’application, il doit être évalué dans ses propres conditions définies.

Retracez l’historique d’exposition au choc thermique du dispositif
Une chambre de choc thermique SANWOOD fournit l’exposition spécifiée au chaud et au froid pour les essais air-air. Dans une configuration à deux zones, un porte-échantillons déplace les échantillons entre les zones chaude et froide. Dans une configuration à trois zones, les échantillons restent immobiles tandis que des registres modifient le trajet du flux d’air. Cette différence est importante lors de la mise en place du dispositif de fixation des échantillons ou de l’acheminement des sondes de température connectées.
Lorsqu’une défaillance intermittente apparaît, commencez par l’identifiant de l’appareil et sa référence de cycle en chambre. Récupérez les enregistrements de température, notez la position du dispositif de fixation si elle a été consignée, et vérifiez les conditions de récupération ainsi que le moment du contrôle électrique à température ambiante. Enregistrez les résultats supplémentaires du démarrage à froid séparément des relevés de qualification afin que les réviseurs puissent identifier les vérifications requises par le plan de test initial.

Reproduisez le démarrage à froid à une température mesurée du boîtier
Un système de forçage thermique SANWOOD dirige un flux d’air à température contrôlée à travers une tête thermique vers la zone du dispositif sélectionnée. Des instruments électriques externes appliquent la tension, exécutent la séquence de démarrage et enregistrent la réponse. Si le symptôme se produit lorsqu’un circuit intégré froid et hors tension est mis sous tension pour la première fois, reproduisez cette séquence. Le refroidissement d’un dispositif alors qu’il est déjà en marche répond à une question différente.
Enregistrez séparément le point de consigne de l’air et la température mesurée du boîtier. L’air peut atteindre sa température cible alors que le boîtier est encore en cours de refroidissement. Définissez le point de mesure de la température et le critère de stabilisation avant le test, puis enregistrez la température du boîtier au démarrage. D’une tentative à l’autre, veillez à ce que le dispositif de fixation, la tension d’alimentation, la séquence de démarrage et l’intervalle entre les mises sous tension restent constants. Indiquez le nombre de démarrages ayant échoué par rapport au nombre total de tentatives afin de faciliter la comparaison des comportements intermittents.

Déterminez ce que la comparaison permet de mettre en évidence
Un test de démarrage à froid réussi avant l’exposition et un échec par la suite, dans des conditions comparables, indiquent un changement dans le comportement observé. Une analyse des défaillances reste nécessaire pour en identifier la cause. Si le seul résultat avant l’exposition était un test réussi à température ambiante, documentez les conditions qui reproduisent le symptôme de démarrage à froid et laissez son origine indéterminée. Si le remplacement du socle ou de la carte modifie le résultat, étudiez cet effet lié à la configuration avant d’attribuer l’échec au circuit intégré.
Lors de l’examen de l’équipement avec SANWOOD, communiquez le profil de choc thermique requis et la charge d’échantillon pour la chambre. Pour le nouveau test à froid, fournissez la disposition du dispositif de fixation, la température cible du boîtier, l’emplacement des capteurs et les exigences d’accès électrique. Ces détails permettent de définir ce que chaque configuration doit démontrer avec le dispositif et le dispositif de fixation réels.

Pour plus de détails sur la configuration d’essai, la sélection des équipements et l’interprétation des résultats des nouveaux essais, consultez l’article complet sur le site web de SANWOOD : https://www.sanwood.us/news/214.html
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