芯片产品寿命预估

业务挑战

半导体产品销售至市场之后，客户或用户，除了市场对产品的满意度之外，也会想知道万一发生RMA事件，究竟需要备多少料因应？这个议题不但影响到售后服务与客户满意度，同时也影响到备料成本。因此有效益且正确的寿命估算，将有助于买卖双方的后勤支持服务作业。在可靠度实验因子中，温度、湿度、电压、电流等，是最常使用的参数种类，延伸出来的寿命预估因子，也与这些参数息息相关，常用的类别如下：

• Arrhenius’ Equation，以温度与电压为基础的方程式
• Coffin-Manson Model，以温度热应力为基础的方程式
• Hallberg-Peck Model，以温度与湿度为基础的方程式

芯片产品寿命预估

▶ 加速因子 (AF，Accelerated Factor)

加速因子(AF)，透过适当的加严实验条件，以缩短测试时间并得到等同或相近的效益，例如提高温度，提高湿度等措施。需注意的是，加速因子设计的条件范围，得考虑受测产品的材料承受水平，以避免因条件超过受测物的水平，产生结果失真，造成误判，形成无效实验。

▶ Arrhenius’ Equation

Arrhenius方程式这是反应动力学中最重要的方程式，也是物化学说中的一项重要定律。Arrhenius方程式普遍被应用在各项电子产品的寿命预估上，其原理是基于物质在越高的温度下，物质本身的碰撞反应增加，且反应速度是与材料的活化能以及温度差产生的指数方式估算，进而估算出加速因子值。

下列方程式为AEC-Q100中所建议之计算公式：

 

▶ Coffin-Manson Model

Coffin-Manson Model是以温度循环的热应力为寿命计算基础。由于产品的使用历程所产生的冷热现象，与温度循环的实验模式相似，因此对于模块产品，尤其有焊接组装的产品更适用此计算模式，是结构应力上非常重要的试验方式。

下列方程式为AEC-Q100中所建议之计算公式：

▶ Hallberg-Peck Model

在一般的环境中，温度与湿度是共同存在的。许多电子产品在温湿度环境下容易发生腐蚀与游离的问题，在电子产品轻薄短小的发展方向上，电路不断缩小，在相同的电压差使用下，使得金属离子迁移的问题更容易发生。

▶ FIT (Failure In Time)与MTTF (Mean Time To Failure)

FIT是失效率长用指标。其定义是指10⁹ 产品-小时下(例如一千个零件运转百万小时，一万个零件运转十万个小时……等) 所发生的失效次数，在半导体产业中被普遍使用来作为寿命质量参考。与FIT相关的MTTF，平均失效寿命，是FIT的倒数关系，可用来预估出货后特定区间中的失效率，预估出货后的备货准备工作。

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