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SMC NVJ314
SMC NVJ314
SMC NVJ314從溫度的觀點看，該IC可能暴露于比常溫—–40到125C汽車標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境溫度—更高的使用環(huán)境之中。在此，記住一點很重要：對半導(dǎo)體器件的關(guān)鍵考慮是處理節(jié)溫而不是環(huán)境溫度的能力。芯片與環(huán)境溫度之間的差異被稱為耗散溫度，典型的變化范圍是15到25C。這意味著大汽車工作溫度額定為140C，相當(dāng)于器件的大工作節(jié)溫為165C。 此外，近層汽車供應(yīng)商的研究表明，排氣系統(tǒng)附近的環(huán)境溫度在175C以上，配置在該區(qū)域的芯片的相應(yīng)節(jié)溫甚至更高（見下圖）。因此，汽車SI2C半導(dǎo)體的設(shè)計工程師必須采用較為復(fù)雜的開發(fā)方法，因為要監(jiān)測電路的熱耗散以防止在峰值溫度工作期間芯片過熱。 復(fù)雜的依賴關(guān)系 下面舉例說明高溫的復(fù)雜性對集成電路的影響。在整個應(yīng)用的溫度范圍內(nèi)，可以看到非易失性存儲器（NVM）單元的門限電壓的數(shù)值對溫度的依賴關(guān)系。顯然，在設(shè)計電路的時候，考慮該溫度依賴關(guān)系是很重要的。在SI2C電路設(shè)計完成之前，要創(chuàng)建晶體管和其它元件的模型，以便讓工程師仿真整個電路在工作溫度范圍內(nèi)的行為。 除了要配合設(shè)計過程，半導(dǎo)體可靠性工程師必須使其資格認(rèn)證步驟適應(yīng)溫度應(yīng)用的要求。如下圖所示為清晰的溫度曲線，必須將它提供給用戶以便于建立特種IC資格認(rèn)證計劃。 峰值溫度條件常常出現(xiàn)在車輛的有效生命周期剩下不到10%的期間，對于在大工作環(huán)境溫度方面執(zhí)行的1,000小時慣例壽命測試（的結(jié)果）接近完好。不過，有時需要對較高溫度進行更長時間的測試，而且，作為IC資格認(rèn)證過程的組成部分，要詳細(xì)說明延長工作壽命測試壓力的精確特性。 其它要關(guān)心的問題還有跟溫度相關(guān)的電遷移效應(yīng)。電遷移來自傳導(dǎo)電子和擴散金屬原子之間的動量交換，且對平均故障時間有直接影響。在IC中，電通過直接與有效散熱器接觸的薄膜條傳導(dǎo)，因為大多數(shù)電流產(chǎn)生的熱被傳導(dǎo)到芯片之中，薄膜導(dǎo)體可以承受的電流密度高達(dá)1mA/cm2。在這樣的電流密度，電遷移很大。初始解決方案包括采用含銅高達(dá)4%的合金鋁來提高金屬導(dǎo)體對電遷移的抵抗力。這種設(shè)計出現(xiàn)了變化，應(yīng)歸于工藝上的考慮，但是，現(xiàn)在合金鋁中通常仍然要用采用0.5%的銅。 制造條件 當(dāng)然，不僅僅是芯片要承受高工作溫度的影響，整個電路板必須在壞條件下工作可靠。盡管采用SI2C可以減少元件和互連的數(shù)量，但是在電路板上不同的元件之間仍然存在互連。這些連接自然要可靠。因此，近開始采用錫銀銅（SnAgCu）合金無鉛焊；在150C以上，推薦采用銀銅鉍（SnAgCuBi）替代傳統(tǒng)的錫鉛焊（SnPb）。因此，必須根據(jù)汽車環(huán)境對振動、噪聲和溫度的要求，來設(shè)計電路板和元器件的制造工藝技術(shù)。
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