芯片的研發(fā)工作已經(jīng)是現(xiàn)階段最令工程師頭禿的事情了，其實在芯片研發(fā)領域，還有一些工程師為了芯片的可靠性在做各類試驗，目的就是為了芯片能在各種環(huán)境溫度下能持續(xù)高精度的運行。下面就來看看高溫/低溫環(huán)境對芯片的可靠性會產(chǎn)生哪些影響。
 
 
環(huán)境溫度是導致芯片失效的重要因素
芯片粘著材料可以確保將硅連接至封裝或基板。許多在標準溫度范圍能夠穩(wěn)定使用的材料都具有較低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(TG)，不適合在高溫下工作。對芯片、芯片粘著材料和基板的熱膨脹系數(shù)(CTE)進行匹配時需要特別注意，以防止芯片在寬溫度范圍內(nèi)反復工作時受到應力或斷裂。芯片上即便受到少量的機械應力，也可能會導致電氣參數(shù)發(fā)生變化，達到精密應用不可接受的水平。對于需要采用熱連接和電氣連接連接至封裝基板的功率器件，可能需要使用金屬芯片粘著材料。
 
溫度變化對半導體器件的影響
構(gòu)成雙極型半導體器件的基本單元P-N結(jié)對溫度的變化很敏感，當P-N結(jié)反向偏置時，由少數(shù)載流子形成的反向漏電流受溫度的變化影響，其關系為：
式中：ICQ―――溫度T0C時的反向漏電流
ICQR――溫度TR℃時的反向漏電流
T-TR――溫度變化的絕對值
由上式可以看出，溫度每升高10℃，ICQ將增加一倍。這將造成晶體管放大器的工作點發(fā)生漂移、晶體管電流放大系數(shù)發(fā)生變化、特性曲線發(fā)生變化，動態(tài)范圍變小。
溫度與允許功耗的關系如下：
式中：PCM―――最大允許功耗
TjM―――最高允許結(jié)溫
T――――使用環(huán)境溫度
RT―――熱阻
由上式可以看出，溫度的升高將使晶體管的最大允許功耗下降。

 
許多（包括成熟與新興）應用都需要能夠在極端高溫環(huán)境下工作的器件。過去，由于缺少額定值能夠在此類惡劣環(huán)境下工作的器件，設計這種可靠的系統(tǒng)十分困難。而現(xiàn)在，通過環(huán)境可靠性試驗的不斷驗證，不斷對產(chǎn)品進行優(yōu)化改進，高性能系統(tǒng)在與之前可行環(huán)境相比更加極端的環(huán)境下可靠工作。