IC運(yùn)營工程技術(shù)科普篇識(shí)

Q1：如果發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品fab的后端金屬層有EM的問題，如何評(píng)估lifetime？需要做什么測(cè)試。除了HTOL，有專門針對(duì)EM的lifetime評(píng)估方式嗎？

Answer：

EM是工藝可靠性的認(rèn)證測(cè)試項(xiàng)目，foundry必須具備的測(cè)試能力。Foundry有專門測(cè)試EM的測(cè)試結(jié)構(gòu)，Process qualification，process monitor的必選項(xiàng)目，工廠可以提供相關(guān)report。

產(chǎn)品終端測(cè)試溫度能加到多少，溫度加不上來，加速因子會(huì)很小。即便可以終端高溫?zé)龣C(jī)，sample數(shù)量少也沒有統(tǒng)計(jì)意義。再退一步，即便終端燒機(jī)有失效發(fā)生，還要花大量時(shí)間確認(rèn)是你這顆芯片出問題，而且是EM問題。在產(chǎn)品上的話，foundry process reliability qual.的EM結(jié)果已經(jīng)沒有多少參考意義了。只能在產(chǎn)品上設(shè)計(jì)老化實(shí)驗(yàn)老驗(yàn)證，小概率出現(xiàn)的DPPM level的缺陷也不太了能抓得到。

Q2：為啥大多數(shù)pad都是方形的？或長(zhǎng)方形的，這個(gè)有啥說法嗎？

Answer：

長(zhǎng)方形為了CP扎針和封裝焊接 分開使用不同位置。方形的pitch可以做到最小。八角的pad寄生電容小，RF pad都是八角的，RF天線pad是八角的，打線還是方形的?？赡芨鷏ayout時(shí)格點(diǎn)（grid）規(guī)則的設(shè)置有關(guān)系。一般的斜線連接都是45°，所以線或塊的走向要么平行，要么垂直，少數(shù)45°，幾乎沒有其他角度。在foundry的EDA環(huán)境設(shè)置里，這三種方向以外圖形走向會(huì)報(bào)錯(cuò)。方形的和八角的pad都會(huì)看得到，其他形狀的只要不是45°走線，MRC就會(huì)報(bào)錯(cuò)。

相比圓形，方形和條形pad的幾何特征更有利于機(jī)器視覺識(shí)別、測(cè)量和定位，從而有利于提高bonding過程中焊點(diǎn)定位精度。工程師在wire bond編程的時(shí)一般用芯片左上角pad和右下角的pad做操作點(diǎn)，十字光標(biāo)橫平豎直，方形和八角都好定位，確保芯片是正的，便于后續(xù)的操作?？赡芨鷏ayout時(shí)格點(diǎn)（grid)規(guī)則的設(shè)置有關(guān)系。一般的斜線連接都是45°，所以線或塊的走向要么平行，要么垂直，少數(shù)45°，幾乎沒有其他角度。在foundry的EDA環(huán)境設(shè)置里，這三種方向以外圖形走向會(huì)報(bào)錯(cuò)。

Q3：一款FCLGA芯片，里面封了一個(gè)FET，這個(gè)FET單獨(dú)使用是可以到50V沒問題的，但封成FCLGA之后，30V就出現(xiàn)了燒短路的現(xiàn)象，100%失效?？赡軙?huì)是什么原因?qū)е碌哪?？拿空基板和芯片自己手焊測(cè)試，也是沒問題的，封起來之后就有問題了。一直右邊失效。

Answer：

繼續(xù)FA看看，估計(jì)越往下約嚴(yán)重，對(duì)比layout和schematic看看?？紤]散熱問題，高溫下自激反饋導(dǎo)致thermal run away，高溫導(dǎo)致高電流，高電流導(dǎo)致溫度繼續(xù)升高，如此反饋?zhàn)晕壹?lì)。一直是右邊失效，需要考慮為何這個(gè)地方會(huì)有較大的電流密度?？赡芤紤]原來FET的封裝散熱和新封裝散熱系數(shù)?？梢钥紤]添加散熱片。在FET的G和S之間再并一個(gè)10K電阻。通常損壞的原因可能是因?yàn)闁艠O上累積的靜電荷所導(dǎo)致。

如果是熱阻因素，可以考慮高導(dǎo)熱Compound。但是高導(dǎo)熱的Compound通常價(jià)格也更貴，會(huì)抬升運(yùn)營成本。這些都算是權(quán)益之計(jì)，根源還是要找到為何會(huì)always燒同一個(gè)點(diǎn)，并且做出在下一代芯片上做設(shè)計(jì)優(yōu)化?！癚uality by Design.質(zhì)量源自設(shè)計(jì)?！毙酒?a target="_blank">DFM做好了，制造的路就會(huì)是一片坦途，質(zhì)量管控也容易做。還可以用溫度成像儀，記錄不同電壓下的溫度?？纯词欠耠妷号c溫度對(duì)應(yīng)關(guān)系，也能找到是否是熱燒毀的關(guān)系。

Q4：美光的DDR4，在低溫-20度下不能啟動(dòng)，-10度就可以啟動(dòng)。有人遇到過類似的嗎？

Answer：

會(huì)不會(huì)是你主芯片上的DDR_PHY物理接口的low temperature timing問題?可以看一下低溫下的眼圖對(duì)比。還有VDD_DDRPHY的輸出電壓在不同溫度下的差異。DRAM芯片的供應(yīng)商通常都會(huì)保證芯片的低溫性能，還有LTOL test。DDR有不同的grade。需確認(rèn)工作溫度的規(guī)格。這個(gè)和主控要一起分析，避免定位錯(cuò)誤。

Q5：買來的耐壓30V的東芝PMOS，用在3.3V上，作為一個(gè)上電soft start的電路。使用過程也有概率燒毀。這個(gè)有啥可能？我猜測(cè)是3.3V對(duì)地短路燒毀了MOS管。

Answer：

通流能力不夠的情況下，通過大電流，Rdson會(huì)變大，積熱就會(huì)變大，在散熱不夠的情況下，會(huì)燒壞MOS。

背面這個(gè)貌似MOS。主要是這個(gè)散熱設(shè)計(jì)的很好。通過把PCB挖孔，在金屬端，讓MOS緊貼散熱片。這是封裝特定的構(gòu)造，在工控的電源板中常見，一般有是插件，先將MOS鎖到散熱片再插件過波峰焊。很多年前就見過很多功放芯片被鎖到散熱片上，但都是插件。但是這種針對(duì)SMT封裝，直接鎖到散熱片上的方法，以前我還真沒想到。聰明就聰明在把PCB挖孔，然后在反面焊接。大部分人在使用SMT MOS的時(shí)候，是把整個(gè)MOS焊接到PCB上，利用PCB散熱。

PCB散熱跟不上，就在外殼上加個(gè)小散熱片，這些方法都不如直接把散熱Pin鎖到散熱片上。工控的功率版板子會(huì)統(tǒng)一散熱片橫槽方向，通過機(jī)殼的蜂窩孔，或風(fēng)扇來形成空氣流通，散熱會(huì)很快。也是朝熱相關(guān)方向去分析，die、molding compound和基板之間，因材料熱膨脹系數(shù)不匹配，可能導(dǎo)致熱失配帶來熱變形和熱應(yīng)力。不同材料熱變形不一致，就會(huì)引發(fā)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的熱應(yīng)力，影響結(jié)構(gòu)的抗斷裂性能。

不同材料在一定溫度下連接成為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)之后，各部分之間收縮變形程度不均，會(huì)在材料界面邊緣產(chǎn)生殘余應(yīng)力，這種殘余應(yīng)力形成后幾乎無法消除，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致界面開裂。因此，熱失配帶來的封裝結(jié)構(gòu)熱載荷失衡嚴(yán)重的話，可能導(dǎo)致封裝結(jié)構(gòu)變形、剝離，封裝后翹曲、芯片隱裂等。如果從熱失配方向考慮，可以用DSC、TMA、DMA等熱分析手段做一些材料熱性能測(cè)試，會(huì)有助于排查封裝材料是否熱失配或熱匹配。

Q6：為什么HTOL做的時(shí)候結(jié)溫必須大于125度呢？我看si基的載流子在這個(gè)溫度還是條直線呢？

Answer：

沒有說必須Tj必須大于125,任何產(chǎn)品未來保護(hù)可靠性Tj要小于Tjmax。HTOL主要要考慮應(yīng)用情況，以及足夠的溫度加速因子。器件選型時(shí)應(yīng)達(dá)到如下標(biāo)準(zhǔn)：

民用等級(jí)：Tjmax≤150℃ 工業(yè)等級(jí)：Tjmax≤135℃

軍品等級(jí)：Tjmax≤125℃ 航天等級(jí)：Tjmax≤105℃

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：季豐電子IC運(yùn)營工程技術(shù)知乎 – W50

文章出處：【微信公眾號(hào)：上海季豐電子】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。