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신뢰성 시험
신뢰성 시험
반도체 신뢰성 시험을 진행하는 목적은 하기 Bath Curve를 바탕으로 초기에 발생하는 불량을
사전에 Screen하여 개선 및 보완하여 제품의 수명을 예측하는데 목적을 두고 있습니다.
Logic 제품
반도체 혹은 전자 부품의 내구성을 확인하기 위해 수행되는 시험 중 수명 시험과 환경 시험,
전기적 스트레스 시험으로 구분되며, JEDEC 규정에 의거하여 진행하는 것을 기본으로 하고 있습니다.
| 수명 시험 | - 반도체 제품의 초기 불량율과 제품의 수명을 평가하는 항목 - HTOL, LTOL, ELFR |
|---|---|
| 환경 시험 | - 운송, SMT 등 제품의 온도, 습도 등의 사용 환경을 가정하여 제품 평가 - MSL, T/C, HAST, uHAST, THB, uTHB, HT니 |
| 전기적 스트레스 시험 | - 정전기 등 전기적인 스트레스에 대한 제품의 내구성을 평가 - ESD(HBM, MM, CDM), Latch-up |
Logic 제품 – 수명 시험
반도체 혹은 전자 부품의 내구성을 확인하기 위해 수행되는 시험 중 하나로 제품이 고온 또는 저온에서 오랜 기간 동안 안정적으로 작동할 수 있는지 평가
고온/저온 동작수명 시험 (HTOL/LTOL)
| Level | Condition | Duration | Reference |
|---|---|---|---|
| 고온 동작수명 | Tj ≥ 125℃, Vcc ≥ Vccmax | 1,000 hours | JESD22-A108 & JESD85 |
| 저온 동작수명 | Ta ≤ 50’C, Vcc ≥ Vccmax | 1,000 hours | |
| ELFR | Tj ≥ 125℃, Vcc ≥ Vccmax | 48 ≤ t ≤ 168 hours |
Logic 제품 – 환경 시험
Moisture Sensibility Level
반도체 부품이 PCB에 조립되는 일련의 과정에서 받을 수 있는 습기 및 Reflow의 민감도를 평가
| Level | Condition | Duration | Reference |
|---|---|---|---|
| 2a | 60℃ / 60% RH | 120 hours | JEDEC J-STD-020, JESD22-A113 |
| 3 | 30℃ / 60% RH | 192 hours | |
| 3a | 60℃ / 60% RH | 40 hours |
Temperature Cycling
반도체 내부의 급작스런 온도 변화로 인한 환경변에 따른 반도체 제품의 적응력을 평가
| Level | Condition | Duration | Reference |
|---|---|---|---|
| B | -55℃ ~ +125℃ | 700 cycles | JESD22-A104 |
| G | -40℃ ~ +125℃ | 850 cycles | |
| C | -65℃ ~ +150℃ | 500 cycles |
Highly Accelerated Stress Test
외부 환경적 요인 (고온,다습)과 전원 인가에 따른 반도체 제품의 열적 내구성과 동작 여부를 평가
| Level | Condition | Duration | Reference |
|---|---|---|---|
| Biased | 130℃ / 85% RH, Vccmax | 96 hours | JESD22-A110/JESD22-A118 |
| 110℃ / 85%, Vccmax | 264 hours | ||
| unBiased | 130℃ / 85% RH | 96 hours | |
| 110℃ / 85% | 264 hours |
Temperature Humidity & Biased Test
반도체 부품이 PCB에 조립되는 일련의 과정에서 받을 수 있는 습기 및 Reflow의 민감도를 평가
| Level | Condition | Duration | Reference |
|---|---|---|---|
| Biased | 85℃ / 85% RH, Vccmax | 1,000 hours | JESD22-A101 |
| unBiased | 85℃ / 85% RH | 1,000 hours |
High Temperature Storage Test
장시간 고온 보관에 따른 Package 내구성 및 적응력을 평가
| Level | Condition | Duration | Reference |
|---|---|---|---|
| - | 150℃ | 1,000 hours | JESD22-A103 |
전기적 스트레스 시험
Electro-static Discharge (ESD)
ESD는 반도체 소자의 손상을 유발할 수 있어 반드시 검증을 거쳐야 하는 중요한 평가 항목임
| Level | Condition | Duration | Reference |
|---|---|---|---|
| HBM | ±2KV | - | JS-001-2023/AEC-Q100-002 |
| MM | ±2KV | - | JESD22-A115C/AEC-Q100-003 |
| Latch-up | 1.5xVDD or Maximum Stress Voltage | - | JESD78E/AEC-Q100-004 |
Automotive 제품
Automotive 반도체 제품은 10년 이상 사용하는 제품으로, 안전과 생명 직결되기 때문에 오랫동안 품질을 유지할 수 있는 신뢰성이 매우 중요합니다.
예를 들어 자동차의 온도와 진동, 충격 등에 의해 반도체가 고장이 나 주행 중에 시동이 꺼지거나 오동작을 하게 된다면 사람의 안전과 직결된다고 할 수 있습니다.
이에 미국에서 차량용 반도체의 신뢰성의 중요성을 인식하여 AEC(Automotive Electronics Council, 차체 전자 부품 위원회)를 설립하고, 신뢰성을 위한 표준을 만들었습니다.
차량용 반도체 대표적인 표준
| AEC-Q100 | Failure Mechanism Based Stress Test Qualification For Integrated Circuits |
|---|---|
| AEC-Q101 | Failure Mechanism Based Stress Test Qualification For Discrete Semiconductors |
| AEC-Q200 | Stress Test Qualification For Passive Components |
신뢰성 항목 Q-100
| Infotainment Comfort | Power train | Safety | Lighting | Connectivity |
|---|---|---|---|---|
 |  |  |  |  |
| Grade 3 & 2 -40°C ~+105°C | Grade 1 & 0 -40°C ~+150°C | Grade 1 -40°C ~+125°C | External Grade 1 -40°C ~+125°C Internal Grade 3 & 2 -40°C ~+105°C | Grade 3 & 2 -40°C ~+105°C |
| Application (Temperature Grade) | Test Condition | Operation Temperature | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| TC | PCT | HTS | HTOL | Min | Max | |
| System Power Supply IC (Grade 0) | -55°C ~ +150°C | -40°C ~ +150°C | 175°C | 150°C | -40°C | 150°C |
| Torque Sensor Steering (Grade 1) | -55°C ~ +150°C | -40°C ~ +125°C | 150°C | 125°C | -40°C | 125°C |
| Dual Axis Acceleration Sensor (Grade 2) | -55°C ~ +125°C | -40°C ~ +105°C | 125°C | 105°C | -40°C | 105°C |
| Peripheral Pressure Sensor (Grade 3) | -55°C ~ +125°C | -40°C ~ +105°C | 125°C | 85°C | -40°C | 85°C |
Automotive 환경 시험
차량용 반도체에 대한 신뢰성 시험 중 환경 스트레스에 대한 검증을 아래와 같은 조건으로 진행합니다.
| Test Group | No. | 항목 | 시험조건 | Duration | 수량/Lot | Lot | Sample Size | Criteria | 추가 필요조건 | Reference Document |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A 환경 | 1 | Pre-Conditioning | Minimum Level : MSL3 (30'C/60RH%/192hrs) | 77 | 3 | 760 | 0/1 | C-Scan 판정 : 3ea/Lot, Total 9ea Room Temp.에서 Pre/Post Test 진행 S/S : THB/uHAST/TC/PTC Pre-con 수량 + 22ea(박리) | JSTD-020 AEC-Q100_H |
|
| 2 | THB(*) (Temperature Humidity Bias) | 85'C/85%/Vcc Max | 1,000hrs | 77 | 3 | 231 | 0/1 | Precon 진행 / 택 1 Room & Hot Temp. 에서 Pre/Post Test 진행 | JESD22-A101 AEC-Q100_H |
|
| 3 | Bias HAST(*) | 130'C/85%/Vcc Max 110'C/85%/Vcc Max | 96hrs 264hrs | 77 | 3 | 231 | 0/1 | JESD22-A110 AEC-Q100_H |
||
| 4 | AC (Autoclave) | 121'C/100%/205kPa | 96hrs | 77 | 3 | 231 | 0/1 | Precon 진행 / 택1 Room Temp. 에서 Pre/Post Test 진행 * AC는 JEDEC상 Not Recommended | JESD22-A102 AEC-Q100_H |
|
| 5 | Unbias HAST(*) | 130'C/85% 110'C/85% | 96hrs 264hrs | 77 | 3 | 231 | 0/1 | JESD22-A110 AEC-Q100_H |
||
| 6 | TC(*) (Temperature Cycling) | Grade 0 : -55'C~+150'C Grade 1 : -55'C~+150'C Grade 2 : -55'C~+125'C Grade 3 : -55'C~+125'C | 2,000 Cyc 1,000 Cyc 1,000 Cyc 500 Cyc | 77 | 3 | 231 | 0/1 | Precon 진행 Hot Temp. 에서 Pre/Post Test 진행 종료 후, 1Lot 5개 시료에 대한 WBP Test 진행 C-Scan 판정 : 3ea/Lot, Total 9ea | JESD22-A104 AEC-Q100_H |
|
| 7 | PTC(*) (Power Temperature Cycling) | Grade 0 : Ta -40'C~+150'C Grade 1 : Ta -40'C~+125'C Grade 2&3 : Ta -40'C~+105'C | 1,000 Cyc | 45 | 1 | 45 | 0/1 | SMD제품 Precon 先진행 Test required 제품 Room & Hot Temp. 에서 Pre/Post Test 진행 | JESD22-A105 AEC-Q100_H |
|
| 8 | HTSL (High Temperature Storage Life) | Grade 0 : Ta +175'C/+150'C Grade 1 : Ta +175'C/+150'C Grade 2&3 : Ta +150'C/+125'C | 1,000/2,000 hrs 500/1,000 hrs 500/1,000 hrs | 45 | 1 | 45 | 0/1 | Room & Hot Temp. 에서 Pre/Post Test 진행 | JESD22-A103 AEC-Q100_H |
|
| (*) : Pre-condition 적용 항목 | ||||||||||
Automotive 수명 및 전기적 /물리적 특성 평가
차량용 반도체에 대한 신뢰성 시험 중 수명 및 전기적, 물리적 특성 평가 대한 검증을 아래와 같은 조건으로 진행합니다.
| Test Group | No. | 항목 | 시험조건 | Duration | 수량 /Lot | Lot | Sample Size | Criteria | 추가 필요조건 | Reference Document |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| B 수명 | 9 | HTOL (High Temperature Operating Life) | Grade 0 : Ta +150'C Grade 1 : Ta +125'C Grade 2 : Ta +105'C Grade 3 : Ta +85'C | 1,000 hrs | 77 | 3 | 231 | 0/1 | NVM 포함시 endurance cycle 진행(Program/Erase) Room/Cold/Hot Temp. 순서로 Pre/Post Test 진행 | JESD22-A108 AEC-Q100_H |
| 10 | ELFR (Early Life Failure Rate) | Grade 0 : 175'C / 150'C Grade 1 : 150'C / 125'C Grade 2 : 125'C / 105'C Grade 3 : 105'C / 85'C Grade 4 : 90'C / 70'C | 24 / 48 hrs | 800 | 3 | 2400 | 0/1 | Sample Size는 고객사 협의후 조정 가능 Room & Hot Temp. 에서 Pre/Post Test 진행 | JESD22-A108 AEC-Q100-008 |
|
| 11 | EDR (Non-Volatile Memory Program/Erase Endurance, Date Retention, Operational Life Test) | - | - | 77 | 3 | 231 | 0/1 | 비휘발성 메모리 포함 시 진행 Room & Hot Temp. 에서 Pre/Post Test 진행 | AEC-Q100-005 | |
| E 전기적 특성 | 12 | ESD-HBM | ±2000V 이상 | - | 27 | 1 | 3 | 0/1 | Room & Hot Temp. 에서 Pre/Post Test 진행 500V, 1000V, 2000V Test 진행 (각 VDD Mode 3 EA, I/O Mode 3 EA, GND Mode 3 EA) | JS-001 AEC-Q100-002 |
| 13 | ESD-CDM | Corner Pins : 750V Other Pins : 500V | - | 9 | 1 | 3 | 0/1 | Room & Hot Temp. 에서 Pre/Post Test 진행 Pin 당 3회 Zapping 250 V, 500V, 500V(750V Conner Pin) Test 진행, 각 3 EA 진행 | JS-002 AEC-Q100-011 |
|
| 14 | Latch-Up | I-Test 100mA | - | 3 | 1 | 3 | 0/1 | Class II - Test 온도 조건 Room & Hot Temp. 에서 Pre/Post Test 진행 | JESD22-78 AEC-Q100-004 |
|
| V-Supply Overvoltage Test 1.5VDD | - | 3 | 1 | 3 | 0/1 | |||||
| G 물리적 특성 | 15 | Mechanical Shock | 1,500G / 5Pulse / 0.5 duration | - | 15 | 1 | 15 | 0/1 | 고객사 요청시 시험 진행 Room Temp.에서 Pre/Post Test 진행 | JESD22-B104 AEC-Q100_H |
| 16 | Variable Frequency Vibration | 20Hz-2kHz-20Hz in 4Minutes Peak Acceleration : 50g 각 축 당, 4X | - | 15 | 1 | 15 | 0/1 | JESD22-B103 AEC-Q100_H |
||
| 17 | Constant Acceleration | 40핀 이하 : 30 K g-force 40핀 초과 : 20 K g-force | 각 축 당, 1분 | 15 | 1 | 15 | 0/1 | MIL-STD-883 Method 2001 |
||
| Total Sample Size | 4216 | 물리적 특성 시험 미포함/여유분 미포함 | ||||||||
Others – 보드레벨
반도체 제품이 장착된 보드 레벨에서 요구기준과 특성 충족 여부에 따라 보장된 기간 동안 기능을 잘 수행하는지 평가
Board Level
| Level | Test 목적 |
|---|---|
| Vibration | 운송 등 이동중에 발생하는 진동에 대한 내성을 평가 |
| Drop Test | 취급 및 이동 중에 발생하는 낙하 충격에 대한 내성 평가 |
| Bending Test | 휨 정도에 따라 PCB의 Solder 접합부의 내성을 평가 |
| Salt Atmosphere Test | 반도체, 전자부품에 염수를 분무하여 내식성을 평가 |
