Étude expérimentale d'une chambre d'essai de cyclage thermique pour circuits intégrés
Le cyclage thermique des circuits intégrés est un test environnemental qui vérifie le bon fonctionnement d'un produit en le soumettant à des cycles répétés dans des environnements à températures alternées élevées et basses. Le principe du test repose sur le fait que, lorsqu'un produit est soumis à des cycles de température dans une plage définie (limite supérieure et inférieure), la dilatation et la contraction thermiques entraînent une alternance de dilatation et de contraction, induisant des contraintes thermiques.
Pour étudier les effets des variations rapides de température sur les circuits intégrés, nous utilisons un Chambre d'essai de cyclage thermique pour effectuer des tests de cyclage thermique. Le contenu principal de ces tests est le suivant :
Équipement de test : Chambre d'essai de cyclage thermique
Conditions de test : de -65 °C à 150 °C, durée de transition entre les températures haute et basse : 15 minutes, vitesse de variation de température : environ 14,3 °C/min. Les paliers de température (haute et basse) ont duré 15 minutes chacun. Les paramètres électriques ont été testés et validés tous les 100 cycles.
Des exemples de tests sont présentés dans le tableau ci-dessous :
| Produit | Matériel | Données dimensionnelles | Module d'élasticité (N/mˆ2) | Coefficient de dilatation thermique (10⁻⁶/°C) | Épaisseur de la puce (µm) |
| CW7388CZ-1 | Composé de moulage | KH9100/22 mm | / | 37 | 300 |
| Ébrécher | 4,38 * 4,93 mm | / | 2.6 | ||
| Fil de liaison (CU) | 38 µm | 1,27E+11 | 16.7 | ||
| CW7388CZ-2 | Composé de moulage | EMG400/22 mm | / | 26 | 300 |
| Ébrécher | 4,38 * 4,93 mm | / | 2.6 | ||
| Fil de liaison (CU) | 38 µm | 8,1E+10 | 14.2 | ||
| CS2003CB-1 | Composé de moulage | EME-G630AY/10 mm | / | 47 | 300 |
| Ébrécher | 1,74 * 0,97 mm | / | 2.6 | ||
| Fil de liaison (CU) | 25 µm | 1,27E+11 | 16.7 | ||
| CS2003CB-2 | Composé de moulage | CEL-8240/10 mm | / | 30 | 300 |
| Ébrécher | 1,74 * 0,97 mm | / | 2.6 | ||
| Fil de liaison (CU) | 25 µm | 7,8E+10 | 14.2 |
Les résultats expérimentaux sont présentés dans le tableau ci-dessous :
| Produit | Durée de vie prévue des joints de soudure M | Durée de vie prévue de la puce Nf | Durée de vie réelle en cas de défaillance Nf | Nombre de défaillances |
| CW7388CZ-1 | 2953 | 341 | 300 | 2 |
| CW7388CZ-2 | 8810 | 877 | 1000 | 3 |
| CS2003CB-1 | 1516 | 2039 | 1800 | 2 |
| CS2003CB-2 | 4522 | 6591 | 4200 | 4 |
Résultats des tests :
Les résultats des tests montrent que pour les puces de grande taille, la durée de vie estimée en diagonale est inférieure à celle des joints de soudure, tandis que pour les petites puces, c'est l'inverse. La durée de vie réelle correspond aux résultats calculés. L'analyse des échantillons défaillants révèle que tous les échantillons CW7388 défectueux présentaient des dommages en diagonale, tandis que les défaillances des CS2003 étaient toutes dues à la rupture ou au décollement des joints de soudure. L'état de défaillance (FA) des échantillons défaillants est illustré dans la figure suivante :
Résumé:
Les essais de cyclage thermique sont indispensables au contrôle de la fiabilité des circuits intégrés. Cependant, il s'agit d'un test destructif, et ses conditions doivent être conformes aux spécifications de conception du produit. Lors de la sélection des composants fiables, il est crucial d'éviter toute surcontrainte et l'apparition de nouveaux modes de défaillance. Par conséquent, les paramètres de conception du produit doivent être parfaitement maîtrisés et le nombre de cycles thermiques ne doit pas être excessif afin de prévenir toute rupture par fatigue.
Pour toute question relative aux tests de fiabilité des circuits intégrés, veuillez consulter le personnel technique compétent de Huanyi Instruments.