國際標準裡是否有訂定零件低溫derating?

Kennny_chang · 發表於 2013-4-8 10:22:10

請教前輩，在看類似IPC-9592國際規範裡，對於IC零件選用上高溫都有訂定derating那低溫呢?雖然低溫未必會造成IC零件損壞，但也會造成功能(function)異常，我好像沒看到有訂這方面的規範，可以請教原因嗎?謝謝。

hlperng · 發表於 2013-4-9 11:59:53

本帖最後由 hlperng 於 2022-8-1 09:43 編輯

電子零件溫度減額定，一般只有考量最大操作溫度(maximum operating temperature)，主要是基於溫度愈高、電子產品愈容易失效的概念，在學理上是利用阿侖尼爾斯理論(Arrhenius law)來說明：

$k=C_0 exp( - \frac{E_a} {k_b T} ) = C_0 exp( - \frac{A} {T}) = C_0 exp(- \frac{T_a} {T})$

$k=C_0 exp ( - \frac{E_{aa}} {k_b T} ) = C_0 exp(- \frac{A} {T}) = C_0 exp(- \frac{T_{aa}} {T})$

在實務應用上，溫度對產品壽命或失效時間的效應，關鍵在於活化能(activation energy)，E_a，或表觀活化能(apparent activation energy)，E_aa。一般而言，E_a或E_aa為正值，因此失效率與溫度成正比，或者失效時間或壽命與溫度成反比。什麼情形會有失校率與溫度成反比(或者失效時間與溫度成正比)，也就是說溫度愈低、物品愈容易失效，依照阿氏理論，只有當活化能E_a為負值時。上式中的參數A，若寫為T_a可稱為活化溫度(activation temperature)，或者寫為T_aa，可稱之為表觀活化溫度(apparent activation temperature)。

根據JEDEC發行的JEP 122: Failure Mechanisms and Models for Semiconductor Devices，半導體積體電路的失效模制(failure mechanism)為熱載子注入(hot carrier injection, HCI)時，

JEP 122A:2001 至 JEP 122C:2006：
4.4 Hot Carrier Injection (HCI)
N-channel model: E_a = - 0.1 eV to - 0.2 eV (NOTE. The apparent activation energy is negative)
P-channel model: E_a = - 0.1 eV to - 0.2 eV

JEP 122E:2009 至JEP 122G:2011
5.2 FEoL Failure Mechanisms - Hot Carrier Injection (HCI)
N-channel model: E_aa = - 0.1 eV to + 0.4 eV (NOTE. The apparent activation energy can be negative or positive depending on channel length and voltage)。
P-channel model: For L ≥ 0.25 µm，E_aa = - 0.1 eV to - 0.2 eV。
P-channel model: For L < 0.25 µm， E_aa = + 0.1 eV to + 0.4 eV。

JEP 122E的範例說明，辦公室用電子產品的溫度為 + 50 °C，試驗時採用 - 40 °C的低溫加速條件，則低溫加速因子為8倍。

JEP 122: Failure Mechanisms and Models for Semiconductor Devices

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