Nell'ingegneria dell'affidabilità dei semiconduttori, STR sta per Stress-Temperature-Resistance (talvolta Stress Test Result). Quantifica la capacità di un dispositivo di resistere a stress termo-meccanico combinato.
I Tre Pilastri
| Fattore | Significato Fisico | Meccanismi di Guasto Accelerati |
|---|
| Stress (Meccanico) | Disallineamento CTE (Die/Substrato/Stampo), Deformazione, Trazione fili di collegamento, Stress TSV, Flessione del package. | Delaminazione, Crepa del die, Sollevamento fili di collegamento, Crepa TSV, Fatica della saldatura. |
| Temperatura (Termica) | Temperatura di giunzione (Tj), ΔT ciclico, Gradiente termico, Rth (Theta-JA/JC). | Elettromigrazione, TDDB (rottura ossido), Diffusione di drogaggio, Saldatura a caldo (Creep-Fatigue). |
| Resistenza (Elettrica) | RDS(on) dinamico, VF, Perdite (IR), Tensione di Soglia (Vth) shift. | Deriva parametrica → Guasto funzionale. Misurato in-situ o post-stress. |
Flussi di Test STR Comuni (JEDEC / AEC-Q101 / AEC-Q100)
- HTRB / HTGB: Alta Tensione Inversa/Portata di Porta (Temp + Stress Elettrico). Monitorare IR, Vth.
- TC (Ciclo Termico): -65°C ↔ +150°C (Aria-Aria). Stress meccanico da disallineamento CTE. Monitorare RDS(on), VF.
- THB / HAST / uHAST: Temp/Umidità/Polarizzazione. 85°C/85% UR o 130°C/85% UR. Corrosione, Contaminazione ionica. Monitorare Perdite.
- PC (Precondizionamento): Immersione MSL + 3x Riflusso (260°C picco). Simula lo stress di assemblaggio SMT. Prerequisito per TC/THB.
- IOL / Ciclo di Potenza: ΔTj > 80°C mediante impulso di corrente. Fatica saldatura/fili di collegamento. Monitorare aumento Rth (resistenza termica).
Analisi dei Dati STR
- Distribuzione di Weibull: Adattare tempi di guasto → Fattore di forma (β), Vita caratteristica (η).
- Modelli Arrhenius / Eyring / Peck: Fattori di Accelerazione (AF) per derattare le condizioni di test alle condizioni d'uso (es. 55°C, 50% UR).
- FIT Rate: Guasti Nel Tempo (10⁹ ore-dispositivo). Target: < 1 FIT (Automotive), < 10 FIT (Industriale).
Progettazione per STR (Robustezza)
- Substrati abbinati al CTE (CuMo, AlSiC, DBC).
- Metallizzazione superiore spessa / Bonding a clip (Moduli di potenza).
- Dielettrici a basso α (PI, BCB) per tampone di stress.
- Bonding d'angolo / Underfill (BGA/CSP).
- Percorso Rth ottimizzato (TIM, Via termiche, Piani Cu).
Sommario
STR è la triade della fisica dell'affidabilità: Stress Meccanico + Carico Termico → Degrado del Parametro Elettrico. Superare la qualifica STR (Zero guasti alla dimensione del campione/lotto richiesta) = "Idoneo per il Profilo di Missione."
