Quelle est la propreté de votre chambre de fiabilité?

INTRODUCTION

Les tests de résistance des dispositifs et systèmes électroniques dans des conditions spécifiques de chaleur et d'humidité sont exigés par l'industrie, le gouvernement et les organisations militaires.1 Ces tests sont généralement effectués dans des chambres environnementales, où la température et l'humidité relative peuvent être facilement contrôlées et variées.2 Une préoccupation dans ce type de test est la contamination accidentelle potentielle de dispositifs de valeur par une chambre elle-même mal entretenue ou mal nettoyée. Il y a plusieurs raisons pour lesquelles la propreté de la chambre d'essai est d'une grande importance. Les contaminants pourraient inhiber les connexions électriques souhaitées ou faciliter la conduction électrique là où cela n'est pas souhaité, ainsi que masquer les voies optiques et conduire à une dégradation esthétique des échantillons. Ces changements dégradants vont au-delà de ceux que la température et l'humidité élevées sont censées induire. Par exemple, des matériaux organiques et / ou inorganiques non conducteurs pourraient recouvrir la surface du dispositif pendant le test. Cela pourrait interférer avec le test électrique de l'appareil, entraînant des pannes perçues sans rapport avec le test de stress température / humidité. De plus, ce contaminant pourrait être transféré sur la prise ou les sondes utilisées par ATE (équipement de test automatique) et nécessiter à terme le nettoyage de cet outil, ce qui pourrait considérablement ralentir le test global. Cela peut également exiger que les échantillons eux-mêmes soient nettoyés et retestés. En variante, si un matériau conducteur est déposé sur certaines pièces, des courts-circuits et / ou des chemins de fuite pourraient être générés, entraînant des défaillances qui, là encore, ne sont pas liées au test de fiabilité réel. Cela peut entraîner des retards dans la qualification de l'appareil électronique et nécessiter des tests répétés. Ainsi, il est essentiel de comprendre quels types de contaminants sont libérés lors de la chaleur humide, des cycles de température et d'autres tests en chambre.

Dans cet article, nous déterminons le niveau de contamination dans les chambres de contrainte de fiabilité en plaçant une plaquette témoin de silicium à l'intérieur de la chambre pour capturer les matières étrangères. Un test commun de fiabilité à la chaleur humide (appelé «85/85») est ensuite réalisé où la chambre est chauffée à 85 ° C avec une humidité relative de 85% pendant 1000 heures. Pour obtenir un échantillonnage représentatif de différents environnements de chambre, nous évaluons cinq chambres différentes de trois laboratoires étiquetés A, B et C.Une plaquette de contrôle est également examinée, qui n'est pas exposée aux conditions de la chambre, mais plutôt conservée dans un support de plaquette en plastique pour le même durée de 1000 heures.

Suite au test de chaleur humide, la surface des plaquettes est analysée par spectroscopie photoélectronique aux rayons X (XPS) et spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR). Les deux techniques fournissent des informations sur les liaisons chimiques, mais la première utilise la spectroscopie vibrationnelle pour déterminer la structure moléculaire, tandis que la seconde utilise les rayons X pour identifier les éléments et les groupes fonctionnels en fonction de leurs énergies de liaison. Les deux techniques varient également dans leur profondeur d'échantillonnage: XPS sonde les 5 à 10 nm supérieurs d'une surface, tandis que le FTIR fournit généralement des informations sur toute l'épaisseur du contaminant (analyse en masse). Enfin, il existe une différence notable dans la sensibilité des deux techniques: le FTIR ne peut détecter que les espèces présentes à 5-20% en poids, tandis que XPS est plus sensible peut détecter les oligo-éléments à ~ 0.1-1% en poids. Ensemble, les deux techniques peuvent être utilisées en combinaison pour comprendre la composition de la surface.

La compréhension de la composition des contaminants fournie par cet article peut être utilisée pour développer et optimiser les processus de nettoyage de ces chambres. Nous démontrons également l'efficacité de l'utilisation d'une plaquette témoin pour déterminer la propreté des chambres de fiabilité.

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