在半導體生產(chǎn)流程中，老化測試是確保芯片可靠性的最后一道關(guān)鍵防線。這個環(huán)節(jié)需要通過專門設計的老化測試板（Burn-in Board），在模擬高溫、高電壓等高應力環(huán)境下，加速剔除早期失效的芯片。
這是半導體產(chǎn)品品質(zhì)認證中不可或缺的環(huán)節(jié)，尤其在航天、工業(yè)控制、人工智能加速器和服務器平臺等對長期穩(wěn)定性要求極高的領(lǐng)域尤為重要。
01 老化測試原理
半導體器件的失效模式遵循典型的“浴盆曲線”分布，即在產(chǎn)品生命周期的早期和晚期，失效率都會顯著升高。
老化測試的核心目的，就是在出廠前主動激發(fā)并剔除那些存在潛在缺陷、會在早期失效的芯片。
為了實現(xiàn)這一目標，老化板需要將被測芯片（DUT）與老化測試系統(tǒng)連接，在遠高于正常工作條件的環(huán)境中，對其施加溫度、電壓、電流等電熱應力，使其潛在的缺陷加速暴露。
02 半導體老化板的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)
半導體老化板并非標準化的通用產(chǎn)品，其設計與制造是一項高度定制化的系統(tǒng)工程，每一個環(huán)節(jié)都直接關(guān)系到最終測試的準確性與可靠性。
核心設計考量 在于為芯片創(chuàng)造一個可控的、高強度的工作環(huán)境。這要求設計者不僅要精通電路原理，還要對熱力學、結(jié)構(gòu)力學有深刻理解。
一個完整的老化板設計服務包含電性模擬分析，以確保高負載下的信號與電源完整性；以及熱設計模擬，以優(yōu)化散熱效率并避免熱應力導致的形變問題。
材料與制造工藝 的選擇同樣苛刻。為了保證在長時間高溫高壓下穩(wěn)定工作，老化板需采用高可靠性的基板材料、耐受高溫的元器件以及特殊規(guī)格的連接器。
在制造階段，高精度的SMT（表面貼裝技術(shù)）和嚴苛的檢驗流程是基本要求。一些針對大功率器件的老化板，甚至需要集成獨立的散熱平臺和水冷系統(tǒng)，以滿足單工位數(shù)百瓦的散熱需求。
03 SMT/PCBA工藝在老化板制造中的核心作用
作為專業(yè)的SMT貼片加工廠，我們深知，將優(yōu)秀的設計圖紙轉(zhuǎn)化為一塊性能穩(wěn)定的老化板，其核心在于對表面組裝技術(shù)的精湛把控。與普通消費類PCB不同，老化板對工藝可靠性的要求近乎嚴苛。
全流程工藝控制 是基礎(chǔ)。一塊復雜的老化板通常采用高密度、多層的PCB設計，其組裝可能涉及雙面全SMD（表面貼裝器件）或混裝工藝。
我們必須精確規(guī)劃焊接流程，例如，對于雙面貼裝的板卡，需要仔細設計焊接順序，確保在第二次回流焊時，已焊接面的元器件不會因二次受熱而脫落。
針對性的工藝強化 是關(guān)鍵。鑒于老化板將長期工作在高溫環(huán)境（通常遠高于常規(guī)電子產(chǎn)品的工作溫度），我們在制造過程中會執(zhí)行一系列強化措施。
表格：針對不同老化板需求的SMT/PCBA工藝要點對比
| 關(guān)鍵考量維度 | 常規(guī)SMT工藝 | 針對老化板的高可靠性SMT工藝 |
|---|---|---|
| 焊接材料選擇 | 標準無鉛錫膏 | 高可靠性、抗疲勞、高熔點特種錫膏 |
| 焊后檢驗標準 | 常規(guī)AOI（自動光學檢測）與功能測試 | AOI+飛針測試+X-ray檢測+高低溫循環(huán)后復查 |
| 清潔度控制 | 根據(jù)客戶要求選擇清洗與否 | 強制性徹底清洗，避免高溫下助焊劑殘留物引發(fā)漏電或腐蝕 |
| 工藝驗證 | 依據(jù)IPC標準 | 額外模擬老化板實際工況進行前期工藝驗證 |
04 如何解決老化板制造中的獨特挑戰(zhàn)
在老化板的生產(chǎn)中，會面臨一些通用電子產(chǎn)品制造中不常見的挑戰(zhàn)。其中，熱管理和結(jié)構(gòu)應力是最為突出的兩個難題。
長期高溫循環(huán)會使PCB板材、元器件和焊點產(chǎn)生不同程度的膨脹與收縮。如果熱設計或材料選擇不當，累積的熱機械應力將導致焊點開裂、PCB變形，最終引發(fā)間歇性或永久性失效。
接觸可靠性是另一大考驗。老化板上通常安裝有大量高精密的測試插座（Socket），用于承放待測芯片。這些插座的每個引腳都必須保證在數(shù)百度高溫下，與芯片和PCB之間仍保持穩(wěn)定、低阻的電性接觸。
專業(yè)的制造商會通過制作專用測試板進行接觸驗證前測，在客戶芯片到位前就提前排除潛在的接觸不良風險。
05 從設計到驗證的一站式方案
面對這些復雜挑戰(zhàn)，選擇一家能夠提供從設計到制造、再到驗證的一站式服務的合作伙伴至關(guān)重要。這不僅能大幅縮短開發(fā)周期，更能確保各環(huán)節(jié)的無縫銜接，最終交付一個性能可靠的整體解決方案。
我們的服務貫穿了老化板從無到有的全過程。從初期的電路與架構(gòu)規(guī)劃開始，我們便介入進行可制造性分析，在設計源頭規(guī)避后續(xù)的工藝風險。
在制造環(huán)節(jié)，我們依托高精度SMT產(chǎn)線、嚴格的環(huán)境控制和完備的質(zhì)量檢測體系，確保每一塊老化板都達到設計預期。最后，我們能夠提供初步的驗證支持，幫助客戶快速完成導入調(diào)試。
對于追求更高效率和成本效益的客戶，我們還可以提供通用型老化板設計思路。通過研究讓同種封裝尺寸的不同功能芯片使用同一種老化板，可以顯著減少硬件成本和換線時間，從而提升整個老化測試流程的效率。
在芯片測試實驗室里，技術(shù)人員正將新一批芯片裝入由1943科技生產(chǎn)的老化板。整個測試艙將在未來72小時內(nèi)，持續(xù)維持125℃的高溫，并通過老化板上的電路，向每一顆芯片施加滿負荷的運行指令。
這些電路和焊點在持續(xù)高溫下的穩(wěn)定性，將直接決定芯片早期失效篩選的準確率，最終保障成千上萬臺數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定運行。
2024-04-26
