반도체 패키지 신뢰성

반도체 패키지 신뢰성

정의와 특징

• 반도체 신뢰성이란 제품의 정해진 요구 기준과 특성 충족 여부에 따라 보장된 기간에 기능을 잘 수행해내는가
  • 신뢰성 = 제품의 시간적 안정성(고객이 고장 없이 일정기간 유지)
  • Defect : 제품을 만들고 검사 중에 발생하는 불량(결함) => 품질과 연관
  • Failure : 실제 사용 중 발생하는 불량(고장) => 신뢰성과 연관
• 품질과 신뢰성의 차이
  • 신뢰성 : 주어진 조건에서 일정기간 고장없이 최초의 품질 및 성능을 유지하는 특성
    • 제품수명, 신뢰도 함수, 수명분포, 평균 수명에 대한 검증

참조 : https://news.skhynix.co.kr/post/seominsuk-column-package-reliability

• 신뢰성 시험 : 수명 신뢰성 시험, 환경 신뢰성 시험, 기계적 신뢰성 시험

JEDEC 기준

• JEDEC 표준 : 국제반도체 표준현의기구에서 정한 표준

수명 신뢰성 시험

• 수명 평가 항목 : EFR, HTOL, LTOL, 
• EFR(Early Failure Rate)
  • 고객 환경에서의 약 1년간 초기불량 수준 평가
  • Burn In을 통해 단기간 불량 발생 가능한 제품 선별 및 적정수준을 유지하는제 검증
  • TDBI 장비를 사용하여 적절한 반도체 제품에 온도와 전압을 인가하여 가속 인자를 이용해 평가
    
    • TDBI : Test During Burn In => 고온에서 소자 특성 테스트

• HTOL : High Temperature Operating Life
  • 실제 동작 시 온도와 전압으로 인한 스트레스에 대해 초기고장, 우발고장, 마모 고장 등에 대한 검증 가능
• LTOL :
  • Hot Carrier 영향에 따른 제품 불량 가능성을 평가
• HTSL : High Temperature Storage Life 
  • 제품의 고온 방치 환경에서의 신뢰성 평가 항목
  • Diffusion, Oxidation, 금속 간 성장, 열화 등으로 제품 수명에 영향을 준다
• Endurance : 내구성
  • Nand Flash 등 제품의 Program(쓰기), Erase(지우기) 동장에 대해 얼마나 많이 견딜 수 있는가
• Data Retention : 데이터 보존
  • NAND Flash의 경우 전원 공급 없이 얼마나 데이터가 사라지지 않고 유지되는가

 

환경 신뢰성 시험

• 프리컨디셔닝 : 제품이 고객에게 운송된 후 발생하는 문제
  • Thermal Cycling -> Bake(건조) -> Soak(침지) -> Reflow 순으로 시뮬레이션 진행
  • TC : 순간적 온도 변하에 의한 내성 테스트

기계적 신뢰성 시험

• 충격, 진동, 구부림, 비틀림
• 충격 : 취급 및 이동중 발생하는 충격 시뮬레이션에 대한 내성
  • 해머로 충격 가하기, 자유낙하 시험
• 진동 : 운송 중에 발생하는 진동에 대한 내성 평가
• 구부림 : PCB의 휨 정도에 따른 솔더 접합부 결손 평가
• 비틀림 : 트위스트 / 토크 시험