チップの温度サイクル試験はなぜ行われるのか？

温度サイクル試験は、半導体チップの耐久性を評価するために採用されている技術です。チップを高温と低温に交互に繰り返しさらすことで、極端な温度条件下でのチップの性能をシミュレートします。このブログ記事をお読みになれば、温度サイクル試験とは何か、なぜ重要なのか、どのように実施されるのか、関連する試験規格についてしっかりとご理解いただけるでしょう。

温度サイクル試験とは？

温度サイクル試験 は、製品開発段階とスクリーニング段階の両方で実施される。熱サイクル試験または高温-低温サイクル試験とも呼ばれる。試験中、サンプルは高温と低温が交互に繰り返される制御された環境にさらされます。このプロセスは、熱ストレス下での製品の耐久性と信頼性を評価するために使用されます。

温度サイクル試験の実施方法

温度サイクル試験手順

ステップ1：テストするチップを 温度サイクル試験室.

ステップ2：高温と低温の範囲を設定する。通常、高温の範囲は+50℃～+150℃、低温の範囲は-10℃～-70℃である。これらの設定は、特定の試験要件に基づいて調整することができる。

ステップ3：定められた温度範囲内で、テストチャンバーは温度を連続的に循環させる。例えば、チップを高温に12時間さらし、次に低温に12時間さらし、このサイクルを繰り返します。

ステップ4：チップが所定のサイクル数に達するか、熱応力により故障するまで、温度サイクルプロセスを繰り返す。

温度サイクル試験の技術的パラメーター

温度サイクル試験の技術的パラメーターには、高温、高温滞留時間、冷却速度、低温、低温滞留時間、加熱速度、サイクル数などがある。試験の厳しさは、高温／低温の範囲、湿度レベル、暴露時間に依存する。

入手可能なデータによれば、温度安定化には最低3サイクルが必要である。つまり、チップレベルの温度サイクル試験を少なくとも3回実施する必要がある。通常、安定性は3サイクルで達成されるが、より優れた再現性を得るためには、少なくとも2サイクルを追加し、合計5サイクルを実施することが推奨される。

温度サイクル試験を実施する場合は、製品の実際の動作環境と信頼性要件に基づいてサイクル数を選択する必要があります。これにより、熱ストレス下での製品の実際の性能を正確に反映した結果が得られます。

温度サイクル試験の基準

• GB/T 2423.3 - 電気および電子製品の基本環境試験手順：試験 Ca - 湿熱、定常状態
• IEC 60068-2-78 - 電気・電子製品の環境試験：試験Ca - 湿熱、定常状態
• GB/T 2423.4 - 電気および電子製品の環境試験 - 第 2 部：試験方法 - 試験 Db：湿熱、サイクル（12時間＋12時間サイクル）
• IEC 60068-2-30 - 環境試験 - パート 2-30：試験 - 試験 Db 及びガイダンス：湿熱、サイクル

温度サイクル試験結果の評価基準

• 製品表面に損傷、変形、その他の欠陥がないこと。コーティングやメッキの表面には、剥離、水ぶくれ、変色などの兆候がないこと。
• プラスチック部品に亀裂、ふくれ、反りがないこと。
• ゴム部品は、老化、粘着性、軟化、ひび割れを示してはならない。
• 製品コンポーネントの溶接接合部には、はんだの流れや変位の兆候があってはならない。
• 製品の性能および構造的機能は、指定された技術要件を満たしていなければならない。その他、製品の正常な動作を損なうような欠陥があってはならない。

温度サイクル試験の目的は？

米国のIESの報告書によると、一般的に使用されている様々な環境試験の中で、温度サイクル試験の有効性は最も高く、77%に達している。

温度サイクル試験は、極端な温度条件下での材料や製品の耐久性と安定性を評価するのに役立ち、製品の品質と信頼性を評価するための重要な方法です。温度サイクル試験は、長期間にわたって安定した製品性能を保証するための重要な方法です。

最終的な感想

半導体チップの耐久性と信頼性を評価する分野では、温度サイクル試験が重要な役割を果たしている。

LNEYA 環境試験室の温度制御範囲を提供できる。 -80°C ～ +150°Cチップレベルの温度サイクル試験の要件を完全に満たしている。

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