IC芯片早期失效，为什么要做冷热冲击测试？

一、先看一个场景

很多工程师都遇到过这样的情况：

新品出厂全部电性检测OK，X-RAY外观检查也看不出异常；产品在实验室短期试跑一切正常，交付终端整机之后，经过一段时间的使用，间歇性死机、通讯断连、功能偶发失效问题才陆续浮现出来。

这类故障大多属于芯片早期隐性失效。

二、根源在哪？

根源并不在于芯片裸片本身逻辑损坏，更多来自封装层面：

BGA焊球微裂纹
塑封料与基板界面分层
键合点残余应力
回流焊之后残留的虚焊隐患

在常温状态下，裂纹缝隙还处于贴合状态，电气通路暂时维持导通；只有经历反复冷热交变，内部热胀冷缩带来交变应力不断累积，裂纹慢慢张开之后，失效才会显现。

普通的通电检测、X光扫描很难捕捉这类潜伏的缺陷。

三、冷热冲击与普通高低温循环的区别

普通可程式高低温箱是缓慢升降温，温度是循序渐进变化。

冷热冲击试验追求的是极速跨温区切换，短时间内让芯片直接暴露在高温与低温两个环境，依靠材料热膨胀系数的差异，人为放大内部的剪切应力，把潜伏在封装内部的微缺陷提前激发出来。

冷热冲击试验并不是用来直接模拟芯片日常使用时每一天的温度变化，而是属于加速应力试验。通过强化温度突变的应力，压缩失效发生所需要的时间，以此完成可靠性的验证与应力筛选。

四、总结

对于半导体、汽车电子行业来说，提前识别IC芯片的早期失效，本质上就是前置质量管控。

与其产品批量交付之后再处理客诉、返工召回，不如在实验室阶段依靠冷热冲击这类可靠性设备，把风险拦截在研发与来料环节。

你遇到过芯片早期失效的问题吗？评论区聊聊。