ICの寿命試験と早期故障率の評価
製程技術の継続的な進歩に伴い、製品の長期的な信頼性の要求もますます厳しくなっています。JEDEC、AEC、MILなどの国際規範は、耐久試験半導体の検証において最も重要な項目の一つとして位置付けられ、実際の使用状況における部品の寿命、初期故障率、長期的な信頼性を評価するために使用されます。
寿命試験（Operation Life Test, OLT）半導体デバイスのテストにおいて非常に重要な要素であり、デバイスの長時間通電および高温環境下での耐久性と故障モードを評価するために使用されます。一般的なテスト項目と比較して、寿命試験の実施はより複雑で厳密であり、特に併用する必要があります。バーニンボードの精密設計と製作テストされるデバイスに正確にストレス条件を適用できるようにするため此外、早夭失效率評估（Early Life Failure Rate, ELFR）主に部品の初期使用段階における信頼性を検証するために使用され、製造プロセスにおける潜在的な欠陥や弱点を排除し、製品が出荷後に安定して動作し、初期故障リスクを低減することを保証します。
MA-tekは多年の半導体プロセスと信頼性検証の経験を統合しバーニンボード（Burn-in Board）設計製作、加速寿命試験、早期故障率評価と寿命予測モデル最も包括的なワンストップOLT/ELFR検証ソリューションを提供し、顧客が部品の寿命モデルを構築し、製品の品質管理能力を向上させ、国際的な車両規格および電子製品の信頼性要件を満たすのを支援します。
半導体素子の応用周波数、速度、発熱、インピーダンスマッチング（Impedance）などの考慮から、寿命試験の精度と信頼性は老化板の設計と製作の品質に大きく依存しています。老化板は、信号の完全性、放熱能力、操作周波数、インピーダンスマッチング、そして高温条件下での素子の安定性を同時に考慮する必要があるため、その製作は一般的なテスト治具よりもはるかに複雑です。MA-tekの信頼性実験室は、顧客の製品特性と試験条件に応じて、完全な老化板の設計と製作サービスを提供しています。
標準パッケージや一般的なテストシナリオに対しては、コストを抑えるためにユニバーサルボードとアダプターボードを選択できます。もし部品に特殊な周波数、駆動方式、または高出力の要求がある場合は、顧客のために専用ボードの設計を支援し、高温、バイアス、動的信号条件下での最適な動作安定性を確保します。
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図1 汎用型老化板
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図2 LC2Socket サンプル図
1. 高温寿命試験（HTOL，High Temperature Operating Life Test）
高温とバイアスを利用し、動的信号を加えることで、部品を実際の動作モードに似た状態で持続的に劣化させることができ、クリティカル電圧のドリフト、漏れ電流の挙動、インターフェースの品質劣化、材料の疲労を評価するのに適しており、全体の回路寿命を評価するための核心的なテストです。
2. 初期故障率試験（ELFR，Early Life Failure Rate）
高温とバイアスを用いて、部品の製造過程における初期欠陥を加速的に露出させ、初期に失敗する可能性のある製品を選別するために使用されます。ELFRは品質管理と自動車電子機器の量産において最も重要な早期故障品選別メカニズムであり、製造プロセスの安定性と材料の完全性を直接反映します。
温度を主な加速因子（Accelerated Factor, AF）とした信頼性試験は、主にアレニウス方程式（Arrhenius’ Equation）の指数方程式に基づき、適切な活性化エネルギー（Activation Energy）を選択して加速倍数の差異を推定し、加速寿命試験を通じて特定の信頼水準での使用寿命を推定することができます。半導体デバイスは主にFIT（Failure In Time）とMTTF（Mean Time To Failure）の2つで計算されます。しかし、ユーザーにとっては、FITでもMTTFでも、どちらもそのデバイスが将来直面するリスクがどれほど高いかを顧客に伝えることは容易ではなく、誤解を招く可能性があり、製造備品の在庫管理にも困難をもたらします。
別の一般的な寿命推定方法は、従来のFITやMTTFモデルとは異なり、使用要求時間（例えば10年）を加速因子で割ることによって必要な試験時間を推定します。車載電子機器はその典型的な例です。MA-tekは、半導体プロセスと設備に多年の経験を持つ専門家によって構成されるチームを持ち、顧客にワンストップサービスを提供しています。台湾と上海の両方のラボで寿命試験サービスを提供しており、現在のラボの設備能力は以下の表の通りで、異なる顧客の個別のニーズに応えています。
表1 元件老化測試機台規格
