對(duì)于突破極端溫度界限的應(yīng)用，無(wú)論是操縱在地下一英里深度工作的油井鉆機(jī)，還是在噴射發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行精密測(cè)量，都需要專業(yè)的耐高溫電子產(chǎn)品解決方案，以確保性能和可靠性。

對(duì)于采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的集成電路，其最高工作溫度通常僅規(guī)定為125°C。除此之外，如果將這類集成電路暴露于極端溫度環(huán)境下，其性能和可靠性往往還會(huì)受許多因素的影響而有所降低。例如，襯底漏電流以指數(shù)方式增加以及器件參數(shù)隨溫度變化都會(huì)導(dǎo)致性能大打折扣。而諸如電子遷移等硅片級(jí)問(wèn)題以及線焊磨損等封裝級(jí)問(wèn)題也會(huì)損害可靠性。

為了克服這些挑戰(zhàn)，ADI 的高溫產(chǎn)品系列特采用創(chuàng)新硅工藝、封裝和測(cè)試技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且經(jīng)認(rèn)證可在高溫環(huán)境下工作。

硅工藝

ADI 的多款HT（High Temperature）產(chǎn)品中都采用了自主研發(fā)的絕緣硅片 (SOI) 雙極性工藝硅技術(shù)。在下圖中，我們對(duì)比了采用普通結(jié)隔離 (JI) 雙極性工藝與SOI工藝的典型NPN晶體管。JI工藝圖中的箭頭指出了器件內(nèi)電流泄漏的路徑，以及電流泄漏到襯底的寄生路徑（黑色箭頭）。

隨著溫度的升高，電流泄漏的影響會(huì)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，進(jìn)而大大降低器件的性能。SOI工藝使用SiO2絕緣電介質(zhì)層來(lái)阻隔襯底中的寄生電流。通過(guò)消除這種寄生泄漏路徑，即使在非常高的溫度環(huán)境中，也能夠使器件性能保持穩(wěn)定。

高級(jí)封裝

ADI專為HT塑料封裝打造的線焊工藝是在高溫環(huán)境中保證封裝可靠性的另一項(xiàng)助力技術(shù)。普通的金/鋁線焊將隨著溫度的升高而退化，形成含空隙的易碎金屬間化合物，削弱焊接強(qiáng)度。整個(gè)過(guò)程可能只需要幾百個(gè)小時(shí)。我們的HT塑料封裝多加了一道鎳鈀金金屬化工序（以覆蓋的形式顯示），以獲得金焊盤表面，然后與金線一起實(shí)現(xiàn)精致的金屬焊接，從而避免形成金屬間化合物。

下圖顯示了使用該項(xiàng)技術(shù)所獲得的可靠性提升——在高溫環(huán)境中，標(biāo)準(zhǔn)金/鋁焊接在500小時(shí)后便會(huì)出現(xiàn)明顯的空隙并形成金屬間化合物，而右側(cè)采用鎳鈀金金屬化工藝的焊接在6000多小時(shí)后依然完好無(wú)損。

195℃下500小時(shí)后的金/鋁線焊

195℃下6000小時(shí)后加裝鎳鈀金隔離的金/金線焊

ADI 的 HT 產(chǎn)品工序流程中包含針對(duì)高溫應(yīng)用需求定制的綜合可靠性認(rèn)證計(jì)劃。所有HT產(chǎn)品均符合 JEDEC JESD22‐A108 規(guī)范的高溫運(yùn)行壽命 (HTOL) 測(cè)試。每款產(chǎn)品都有至少三個(gè)批次需要在最高溫度下進(jìn)行最少 1000 小時(shí)的測(cè)試，確保符合數(shù)據(jù)手冊(cè)技術(shù)規(guī)格。除了上述這類和其他認(rèn)證測(cè)試之外，還將進(jìn)行魯棒性測(cè)試（如閂鎖免疫）、MIL-STD-883 D 組機(jī)械測(cè)試以及 ESD 測(cè)試。高溫產(chǎn)品系列的可靠性報(bào)告可應(yīng)要求提供。

ADI 憑借先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)、可靠的硅工藝、創(chuàng)新的包裝以及全面的評(píng)定這些獨(dú)特的能力，開(kāi)發(fā)出在極端惡劣的高溫環(huán)境中必須具有高性能、高可靠性、小巧封裝和低功耗的產(chǎn)品。以下的幾款產(chǎn)品便是 ADI 專門針對(duì)極端溫度而設(shè)計(jì)，它們可以在 175°C 和 210°C 溫度下工作。

ADG5298：高溫（高達(dá)210°C）、高電壓、防閂鎖型、8通道多路復(fù)用器ADG798：高溫（高達(dá)210°C）、低電壓8通道多路復(fù)用器ADXRS645：高溫、抗振動(dòng)、±2000°/s陀螺儀AD8229：1NV/√HZ低噪聲、210°C儀表放大器AD7981：耐高溫、16位、600 kSPS PulSAR? ADCAD8634：高溫、低噪聲、軌到軌輸出雙通道運(yùn)算放大器ADXL206：精密、±5 g、雙軸、高溫iMEMS 加速度計(jì)ADR225：高溫、低漂移、2.5V微功耗基準(zhǔn)電壓源ADT7312：汽車應(yīng)用、±1°C精度、裸片形式的16位175°C數(shù)字SPI溫度傳感器

這些能夠在高溫環(huán)境下工作的 IC，既節(jié)省了工程設(shè)計(jì)時(shí)間，又降低了失敗風(fēng)險(xiǎn)，使高性能系統(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。