THIẾT KẾ ðÁNH GIÁ ðỘ TIN CẬY

1. Mở ñầu
Trong thiết kế ñánh giá ñộ tin cậy DART (design assessment reliability testing),
mục tiêu là nghiên cứu giảm rủi ro của sản phẩm, ñược thực hiện chủ yếu thông qua các
phương pháp thử nghiệm gia tốc. Mục tiêu của các nghiên cứu này nhằm làm quá trình
trưởng thành của thiết kế
càng nhanh càng tốt
thông qua việc nhận
dạng các chế ñộ hỏng
hóc tiềm tàng và các tác
ñộng sửa sai ñúng ñắn
(xem hình 1).
Tăng trưởng ñộ tin
cậy trong hầu hết sản
phẩm ñều xuất hiện
trong giai ñoạn này
(xem hình 2). Lúc này,
chi phí cho tăng trưởng
ñều ñộ tin cậy là rất bé
so với thử nghiệm kế
tiếp về ñộ chín chắn của
thiết kế (DTM: design
maturity testing). Như
thế, sản phẩm cần ñược
hoàn thiện trong giai ñoạn này.
Trong giai ñoạn ý tưởng (cổng giai ñoạn 1), chỉ củng cố các ý tưởng thiết kế, chưa
phát triển yếu tố tăng trưởng thực tế. Tác ñộng chủ yếu lên ñộ tin cậy của sản phẩm lúc
này là chọn cơ sở xây dựng sản phẩm.
Trong giai ñoạn ñánh giá (cổng giai ñoạn 2) nhằm tìm ra các thành phần thiết kế
chủ yếu và kết thúc. Từ khả năng thay

nghiệm này. Một yếu tố stress khác có thể dùng là tăng công suất step-stress, power
cycling, package preconditioning with infrared (IR) reflow, mô phỏng xả tĩnh ñiện (ESD)
và nhiều phương pháp khác. Chọn lựa phuơng pháp nào thì tùy dạng và ñơn vị thử
nghiệm cùng các chế ñộ hỏng hóc tiềm tàng của ñơn vị.

2. Phương pháp thử nghiệm HALT bốn góc
HALT chủ yếu ñược dùng trong cấp lắp ghép hay cấp lắp ghép con. Phương pháp
thử nghiệm HALT thì cần ñến phòng HALT. Nhiều nhà cung cấp ñã sản xuất ra các hệ
thống với nhiều môi truờng stress. Phòng này là duy nhất có thể thực hiện các thử nghiệm
step-stress về cả nhiệt ñộ và rung ñộng. Thử nghiệm này chủ yếu ñuợc thực hiện trong
giai ñoạn ñánh giá (Evaluation Phase) trong ñó các ñơn vị ñược ráp mạch thử nghiệm hay
xây dựng các mẫu thử (prototypes - xem hình 3) và còn ñuợc thực hiện trong cổng giai
ñoạn 3 ñể kiểm nghiệm lại kết quả của thử nghiệm HALT trước ñó. Quá trình phân tích
hỏng hóc FA (Failure Analysis) và thực hiện tác ñộng hiệu chỉnh trong suốt giai ñoạn thử
nghiệm. Do thử nghiệm HALT là dạng thử nghiệm stress gia tốc, cho phép xuất hiện rất
nhanh quá trình tăng truởng ñộ tin cậy khi thiết lập ñúng tác ñộng hiệu chỉnh. Hơn nữa,
thử nghiệm này còn giúp thiết lập tiêu chuẩn thẩm tra tiềm năng, cần có trong quá trình
tăng truởng của năm sản xuất ñầu tiên. Phương pháp thử nghiệm HALT ñược thực hiện
với bốn góc thử nghiệm. ðầu tiên, là
các thử nghiệm step-stress về nhiệt ñộ
và rung ñộng, như mô tả trong phần
2.1 và 2.2. Mục tiêu của thử nghiệm
này là tìm ra giới hạn khi vận hành và
khi không vận hành của ñơn vị ñuợc
thử. Các giới hạn này, khi tìm ñược
với ñiều kiện nhiệt ñộ và rung ñộng,
tạo ra bốn góc của thử nghiệm HALT
(xem hình 4). Khi xác ñịnh ñuợc các
chế ñộ hỏng hóc, các kỹ sư ñánh giá
chế ñộ hỏng hóc rồi thực hiện tác ñộng

ñộng nhưng vận hành ñược dùng các chỉnh ñịnh về nhiệt ñộ Giới hạn phá hỏng ñuợc
dùng ñể xác ñịnh ñiểm tại ñó ñơn vị không thể phục hồi ñược, dù ñã loại trừ hết mọi yếu
tố stress.

2.2 Thử nghiệm HALT step – stress về rung ñộng
Ứng dụng stress rung ñộng là công cụ quan trọng ñể tìm cơ chế hỏng hóc cơ học như
các vấn ñề có liên quan ñến gá lắp cơ học (mechanical attachment), tính nguyên vẹn của
ñóng gói (package integrity), mõi , v.v Thử nghiệm rung ñộng step-stress ñược thực
hiện bằng cách gia tăng rung ñộng từ mức không cho ñến một bước ñịnh trước (tùy theo
nhận ñịnh kỹ thuật) trong tầm tần số ñặc thù. Chấn ñộng ñầu vào ñược liên tục nhảy bước
cho ñến khi có ñược mức vận hành và/hay mức phá hỏng. Thời gian duy trì cho mỗi rung
ñộng ñược ñịnh trước khi thử nghiệm. Các rung ñộng kích thích của từng mức ñịnh trước
ñược ñưa vào nhằm phát hiện có hỏng hóc có liên quan nhưng chưa ñuợc phát hiện ñến
mức rung ñộng cấp cao.

2.3 Thử nghiệm step stress về nhiệt/rung ñộng
Do tính tương tác của cơ chế hỏng hóc nhiệt ñộ/rung ñộng nên cần ñược kết hợp lại
trong HALT. Các cơ chế hỏng hóc này không thể ñược phát hiện dễ dàng với ñộc một
yếu tố stress. Cơ chế hỏng hóc tiềm tàng khi gặp các yếu tố stress ñồng thời sẽ tăng tốc
nhanh hơn. Áp dụng vào các cơ chế, thí dụ chế ñộ hỏng do mõi, thì thường bị ảnh hưởng
của tất cả môi trường (nhiệt ñộ và rung ñộng) một cách ñộc lập. Tuy nhiên, trong một số
trường hợp, chỉ cần một yếu tố tăng cường này hay một số yếu tố khác là phát hiện ngay
ñược chế ñộ hỏng hóc, chưa cần các thử nghiệm hỗn hợp. Trong thử nghiệm HALT hỗn
hợp, thường dùng sáu mức nhiệt ñộ cao của các bước nhiệt 10°C step-stress. Các mức
rung ñộng kết hợp bắt ñầu với khoảng xấp xỉ mức phân nữa mức rung ñộng “vận hành”
ñã tìm ñược trong quá trình thử nghiệm rung ñộng step-stress. Dùng một mức rung ñộng
trong mỗi lần của sáu bước nhiệt tăng cường. Việc thử nghiệm chuyển ñổi nhanh nhiệt ñộ
ñược thực hiện tiếp theo với ba mức rung ñộng cao vừa tìm ñược trong quá trình thử
nghiệm stress rung ñộng. Cần có báo cáo tổng kết thử nghiệm, cung cấp chi tiết các ñiểm
bất thường tìm ñược trong quá trình thử nghiệm HALT. Cần có tác ñộng hiệu chỉnh thích

ñược hoàn tất trong
thời gian ngắn hơn
hai tuần. Chu kỳ thời
gian thực còn phụ
thuộc vào tính sẵn
sàng của thử
nghiệm. Các thử
nghiệm mô tả ở ñây
cung cấp ñộ tin cậy kỹ thuật là ñơn vị thử ñã ñạt thử nghiệm về ñộ chính chắn của thiết
kế (Design Maturity Testing), thường thực hiện sau cổng giai ñoạn DART (Design
Assessment Reliability Testing). Thí dụ, thử nghiệm này bao gồm cả việc kiểm tra về
preconditioning, IR reflow, chu kỳ nhiệt (temperature cycling), phóng tĩnh ñiện (ESD),
các thử nghiệm nhiệt có yếu tố ẩm ñộ (temperature-humidity-bias tests), và các thử
nghiệm khác.

4. Tóm tắt
Chương trình thiết kế ñánh giá ñộ tin cậy rất quan trọng ñể thực hiện ñộ tin cậy trong
thế giới bán dẫn hiện nay. Nhiều ngành công nghiệp sống chủ yếu nhờ vào các chương
trình này. Tuy nhiên, theo hướng cổng giai ñoạn thì thiết kế ñánh giá ñộ tin cậy chỉ là một
cổng và không thể dùng ñể thay thế toàn bộ chương trình tăng trưởng ñộ tin cậy. Toàn
chương trình về ñộ tin cậy là cần thiết ñể ñáp ứng và làm gia tăng các kỳ vọng của khách
hàng