Cassification
為什么芯片要使用冷熱沖擊試驗箱做試驗?
上海簡戶儀器設備有限公司是一家高科技合資企業(yè),專業(yè)生產(chǎn)銷售鹽霧箱、恒溫恒濕機、冷熱沖擊機、振動試驗機、機械沖擊機、跌落試驗機的環(huán)境試驗儀器的公司,是一家具有研發(fā)生產(chǎn)銷售經(jīng)營各類可靠性環(huán)境試驗設備的公司。經(jīng)驗豐富,并得到許多國內(nèi)外廠商的信賴與支持。現(xiàn)在我們成為許多品牌的供應商。
本文聚焦芯片在**溫差下的潛在缺陷風險,通過上海簡戶儀器與車規(guī)芯片企業(yè)的合作案例,論證冷熱沖擊試驗箱對芯片可靠性驗證的核心價值—— 其可精準復現(xiàn) “驟冷驟熱" 場景,暴露傳統(tǒng)測試無法察覺的封裝開裂、焊點失效等問題,助力芯片符合車規(guī) AEC-Q100、消費級 JEDEC 等行業(yè)標準。文章兼具場景化敘事與技術解析,文末從客戶、廠家角度補充問答,為芯片企業(yè)提供實操參考。
夏季暴曬后的車載芯片突然死機,冬季戶外的智能手表芯片頻繁重啟,零下 40℃的極地科考設備中,核心芯片直接停止工作 —— 芯片雖體積微小,卻常面臨 “冰火兩重天" 的**環(huán)境。傳統(tǒng)高低溫箱僅能實現(xiàn) 5℃/min 以內(nèi)的緩慢溫變,無法模擬 “從空調房到烈日下"“冬季啟動車輛" 的極速溫差,導致芯片出廠前看似合格,實際使用中卻因熱脹冷縮引發(fā)隱性故障。此時,冷熱沖擊試驗箱為何成為芯片測試的 “剛需設備"?上海簡戶儀器的一則車規(guī)芯片測試案例,揭開了答案。
某車規(guī) MCU 芯片企業(yè)曾陷入困境:其研發(fā)的芯片在傳統(tǒng)高低溫測試(-40℃至 125℃,3℃/min 溫變)中合格率達 99.5%,但交付給車企后,裝車測試時卻出現(xiàn) 12% 的失效概率 —— 芯片在 “-30℃低溫存放后,快速升溫至 85℃工作" 場景下,封裝膠體與晶圓間出現(xiàn)微裂紋,導致信號傳輸中斷。傳統(tǒng)測試因溫變速率過慢,膠體與晶圓緩慢收縮、膨脹,隱性裂紋始終未暴露,問題根源難以定位。
與上海簡戶儀器合作后,解決方案逐步清晰。簡戶團隊基于車規(guī)芯片 AEC-Q100 標準中 “溫度循環(huán)測試" 要求,結合車企實際工況,定制了專屬測試方案:設備采用三槽式冷熱沖擊結構(高溫槽、低溫槽、測試槽),搭配進口鉑電阻傳感器,實現(xiàn) - 60℃至 150℃的寬溫區(qū)覆蓋,且溫變速率提升至 20℃/min—— 能精準復現(xiàn) “冬季車輛啟動時,芯片從 - 30℃驟升至 85℃" 的真實場景。
經(jīng)過 800 次循環(huán)測試,簡戶技術團隊通過高倍顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn):芯片封裝膠體選用的環(huán)氧樹脂與晶圓的熱膨脹系數(shù)差異達 1.2×10??/℃,在極速溫變下,膠體與晶圓的收縮、膨脹速度不同,最終引發(fā)微裂紋。隨后企業(yè)優(yōu)化膠體配方(降低熱膨脹系數(shù)差異至 0.5×10??/℃),再次通過簡戶試驗箱驗證,芯片在**溫差下的失效概率降至 0.3% 以下,順利通過 AEC-Q100 Grade 2 認證,批量供應車企。
這一案例印證了冷熱沖擊試驗箱對芯片測試的不可替代性:芯片內(nèi)部的晶圓、封裝膠體、焊點等部件材質不同,熱膨脹系數(shù)存在差異,只有在極速溫變下,這種差異才會被放大,隱性缺陷才會顯現(xiàn)。上海簡戶儀器深耕該領域十余年,其設備可實現(xiàn)±0.1℃的溫區(qū)控制精度,支持 1000 段可編程測試程序,能適配車規(guī)、消費級、工業(yè)級等不同類型芯片的測試需求,從源頭為芯片可靠性 “把關"。
問答環(huán)節(jié)
1.我們是做消費級藍牙芯片的,測試時該如何設定冷熱沖擊的溫區(qū)與循環(huán)次數(shù)?
答:需結合消費級芯片的應用場景與行業(yè)標準(如 JEDEC JESD22-A104)。若芯片用于手機、耳機(日常環(huán)境溫度 - 10℃至 60℃),建議溫區(qū)設定為 - 40℃至 85℃;若用于戶外穿戴設備(如運動手表),低溫可降至 - 55℃。循環(huán)次數(shù)方面,消費級芯片通常需完成 100-200 次循環(huán)(單次循環(huán)含高溫停留、低溫停留、溫變切換環(huán)節(jié)),既能暴露潛在缺陷,又不會過度消耗測試周期。可將產(chǎn)品應用場景告知上海簡戶儀器,獲取定制化參數(shù)表。
2.芯片體積很小(如 3mm×3mm),測試時如何避免溫區(qū)不均導致的誤判?
答:需關注試驗箱的“溫場均勻性" 指標。上海簡戶儀器的冷熱沖擊試驗箱溫場均勻性達 ±2℃(行業(yè)平均為 ±3℃),且針對小尺寸芯片,會配備專用微型樣品架 —— 樣品架采用導熱性好的鋁合金材質,確保芯片各部位與試驗箱溫區(qū)同步變化,避免局部溫度偏差導致誤判。測試前可通過溫度驗證儀(如熱電偶)對芯片表面溫度進行校準,進一步提升測試準確性。
1.相比普通冷熱沖擊試驗箱,上海簡戶針對芯片測試做了哪些專屬優(yōu)化?
答:核心優(yōu)化在“精細化控制" 與 “兼容性" 兩方面。一是溫度控制系統(tǒng):采用雙 PID 調節(jié)(分別控制加熱、制冷模塊),溫變速率可從 5℃/min 至 25℃/min 無級調節(jié),適配不同芯片(如車規(guī)芯片需 20℃/min,消費級芯片需 10℃/min)的測試需求;二是樣品放置:提供可調節(jié)間距的網(wǎng)格樣品架,支持多顆小尺寸芯片同時測試,且樣品架與箱體絕緣,避免電磁干擾影響芯片參數(shù);三是數(shù)據(jù)記錄:配備高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),可實時記錄芯片溫度、測試時間等參數(shù),生成符合行業(yè)標準的測試報告(如 AEC-Q100 格式),方便客戶后續(xù)認證。
2.芯片測試后若發(fā)現(xiàn)缺陷,上海簡戶能否提供輔助分析服務?
答:可以。我們不僅提供測試設備,還配套“缺陷溯源輔助服務":測試完成后,若芯片出現(xiàn)失效,技術團隊可結合測試數(shù)據(jù)(如溫變曲線、循環(huán)次數(shù)),協(xié)助客戶分析缺陷可能的成因(如熱膨脹系數(shù)不匹配、焊點工藝問題);同時可提供行業(yè)案例參考(如類似芯片的缺陷解決方案),幫助客戶快速定位優(yōu)化方向。此外,我們還與第三方檢測機構合作,可協(xié)助客戶進行缺陷的微觀觀測(如掃描電鏡分析),進一步提升問題解決效率。
關于我們
上海簡戶儀器設備有限公司是一家高科技合資企業(yè),生產(chǎn)銷售鹽霧箱、恒溫恒濕機、冷熱沖擊機、振動試驗機、機械沖擊機、跌落試驗機的環(huán)境試驗儀器的公司,研發(fā)生產(chǎn)銷售經(jīng)營各類可靠性環(huán)境試驗設備。經(jīng)驗豐富,并得到許多國內(nèi)外廠商的信賴與支持。自公司成立以來,多次服務于國內(nèi)外大學和研究所等檢測機構,如清華大學、蘇州大學、哈爾濱工業(yè)大學、北京工業(yè)大學、法國申美檢測、中科院物理所、中科院,SGS等**單位提供實施室方案和設備及其相關服務。努力開發(fā)半導體、光電、光通訊、航天太空、生物科技、食品、化工、制藥等行業(yè)產(chǎn)品所需的測試設備裝置。公司擁有一支的研發(fā)、生產(chǎn)和售後隊伍,從產(chǎn)品的研發(fā)到售后服務,每一個環(huán)節(jié)都以客戶的觀點與需求作為思考的出發(fā)點。
上海簡戶榮獲企業(yè),表明上海簡戶在技術、科技成果轉化、擁有自主知識產(chǎn)權等方面得到了國家的高度認可。簡戶一直秉承"服務以人為本"的宗旨,為廣大客戶提供精良的設備及優(yōu)質的服務,提供的送貨上門、安裝調試、一年的設備保養(yǎng)、終身維修,技術指導服務。始終如一的以"努力、合作、飛躍"的精神自我完善、不斷發(fā)展、讓客戶與公司實現(xiàn)雙贏局面。
簡戶是集設計、銷售、研發(fā)、維修服務等為一體的綜合集團公司,從產(chǎn)品的研發(fā)到售后服務,每一個環(huán)節(jié)之間,都以客戶的觀點與需求作為思考的出發(fā)點,提供的環(huán)境設備。公司創(chuàng)始人從事儀器設備行業(yè)20余年,經(jīng)驗豐富、資歷雄厚,帶領簡戶公司全體同仁攜手共建輝煌明天。公司成立以來,積極投入電子電工,航空,航天,生物科技,各大院校,及科研單位等行業(yè)所需的產(chǎn)品測試設備裝置。
簡戶擁有一支的研發(fā)、生產(chǎn)和售后服務隊伍,從產(chǎn)品的研發(fā)到售后服務,每一個環(huán)節(jié)都以客戶的觀點與需求作為思考的出發(fā)點,目前擁有博士學位2人,碩士5人,參與環(huán)境試驗箱國家標準起草和發(fā)行。企業(yè)制定標準,行業(yè)里通過ISO9001。是中國儀器儀表學會會員和理事單位。曾榮獲CCTV《中國儀器儀表20強品牌》殊榮,2010年入駐上海世博會民企館。簡戶自創(chuàng)辦以來,參與3項國家標準起草與制定,獲得40+件原創(chuàng)知識產(chǎn)權、軟著、集成電路),6次獲得上海科技型中小企業(yè)稱號,合作過3200+家合作客戶(其中世界500強高校600家)。
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