IC產(chǎn)物的質(zhì)量與可靠性測試

產(chǎn)品的量可性試(ICQuality&Test質(zhì)量（）和可靠性Reliability）在一定程度上可以說是IC產(chǎn)的命。質(zhì)（Quality就是產(chǎn)品性能的測量它回答了一個(gè)產(chǎn)品是合乎規(guī)（的求是否符合各項(xiàng)性能指標(biāo)的問題；可靠性Reliability）是對(duì)產(chǎn)品耐久力的測，它回答了一個(gè)產(chǎn)品生命周期有多長，簡單說，它能用多久的問題。所以說質(zhì)量Quality）決的是現(xiàn)階段的問題，可靠性（Reliability解決的是一段時(shí)間以后的問題。知道了兩者的區(qū)別，我們發(fā)現(xiàn)Quality的問解決方法往比較直接，設(shè)計(jì)和制造單位在產(chǎn)品生產(chǎn)出來后，通過簡單的測試就可以知道產(chǎn)品性能是否達(dá)到SPEC的要求這種測試在IC設(shè)計(jì)和制造單位就可以進(jìn)行。相對(duì)而言，Reliability的問題似乎就變的十分棘手，這個(gè)產(chǎn)品能用多久，誰會(huì)能保證今天產(chǎn)品能用，明天就一定能用？為了解決這個(gè)問題，人們制定了各種各樣的標(biāo)準(zhǔn)，如:JESD22-A108-AEIAJED-4701-D101，注：JEDECJointElectronDeviceEngineeringCouncil電子設(shè)備工程聯(lián)合委員會(huì)，著名國際電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化組織之一EIAJED日本電子工業(yè)協(xié)會(huì)，著名國際電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化組織之一。在介紹一些目前較為流行的Reliability的試方法之前先來認(rèn)識(shí)一下產(chǎn)的生命周期。典型的產(chǎn)的生命周期可以用一條浴缸曲線（BathtubCurve來表示。ⅠⅡⅢRegion(I)被稱為早夭期period這個(gè)階段產(chǎn)品的failurerate快下降，造成效的原因在于IC設(shè)和生產(chǎn)過程中的缺陷；Region(II)被稱為使用期（Usefullifeperiod）這個(gè)階產(chǎn)品的failurerate保穩(wěn)word

定，失效的原因往往是隨機(jī)的，比如溫度變化等等；Region(III)被稱為磨耗期（）在這個(gè)階段failurerate會(huì)速升高，失效的原因就是產(chǎn)品的長期使用所造成的老化等。認(rèn)識(shí)了典型品的生命周期，我們就可以看到Reliability的題就是要力將處于早夭期failure的產(chǎn)品去除并估算其良率，預(yù)計(jì)產(chǎn)品的使用期，并找到failure的因，尤其是在IC生，封裝，存儲(chǔ)等方面出現(xiàn)的問題所造成的失效因。下面就是一些IC品可靠性等級(jí)測試項(xiàng)ICProductreliabilityitems）一、使用壽命測試項(xiàng)目（LifetestitemsEFR,OLT(HTOL),LTOL①EFR:早期失效等級(jí)測試（failRateTest）目的:評(píng)估工藝的穩(wěn)定性，加速缺陷失效率，去除由天生原因失效的產(chǎn)品。測試條件在定間內(nèi)動(dòng)態(tài)提升溫度和電壓對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測試失效機(jī)制：材料或工藝的缺陷，包括諸如氧化層缺陷，金屬刻鍍，離子玷污等由于生產(chǎn)造成的失效。具體的測試條件和估算結(jié)果可參考以下標(biāo)準(zhǔn)：4701-D101②HTOL/LTOL：低溫操作生命期試驗(yàn)（LowTemperatureOperatingLife目的:評(píng)估器件在超熱和超電壓情況下一段時(shí)間的耐力測試條件125，1.1VCC,動(dòng)態(tài)測試失效機(jī)制：電子遷移，氧化層破裂，相互擴(kuò)散，不穩(wěn)定性，離子玷污等參考標(biāo)準(zhǔn)：125℃條件下1000小時(shí)試通過IC可保持續(xù)使用4年時(shí)測試持續(xù)使用年150℃小測試通過保證使用8年，2000小時(shí)證使用年具體的測試條件和估算結(jié)果可參考以下標(biāo)準(zhǔn)Method1005.84701-D101二、環(huán)境測試項(xiàng)目（EnvironmentaltestitemsPRE-CON,THB,,TCT,SolderabilityTest,SolderHeatTestword

①PRE-CON:預(yù)處理測試（PreconditionTest目的:模擬IC在使之前在一定濕度度條件下存儲(chǔ)的耐久力就IC從產(chǎn)到使用之間存儲(chǔ)的可靠性。測試流程（Test）1:超聲掃描儀(ScanningAcousticMicroscopy)2:高低溫循環(huán)Temperaturecycling）-40(or℃for5tosimulateshippingconditions3:烘烤（Baking）Atminimum125for24hourstoallfromthepackage4:浸泡）Usingoneoffollowingsoakconditions-Level1:℃85%RHfor168hrs（運(yùn)時(shí)間多久都沒關(guān)系）-Level2:℃/60%RHhrs（儲(chǔ)運(yùn)時(shí)間一年左右）-Level3:℃60%RHfor192hrs（運(yùn)時(shí)間一周左右）Reflow（流焊）240℃(-℃)/℃℃)for3times(Pb-Sn)245℃(-℃)/℃℃)for3times(Lead-free)*choosethesizeStep6：聲掃描儀SAM(ScanningAcousticMicroscopy)紅色和黃色區(qū)域顯示BGA在流工藝中由于濕度原因而過度膨脹所導(dǎo)致的分/裂紋。word

失效機(jī)制封破，分層具體的測試條件和估算結(jié)果可參考以下標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估結(jié)果：八種耐潮濕分級(jí)和車間壽(floorlife)請(qǐng)參閱。

級(jí)-小于或等于30°C/85%無車間壽命級(jí)-小于或等于30°C/60%一車間壽命2a級(jí)-小于或等于四車間壽命級(jí)-小于或等于30°C/60%168小車間壽命級(jí)-小于或等于30°C/60%小車間壽命級(jí)-小于或等于30°C/60%小車間壽命5a級(jí)-小于或等于24小車間壽命級(jí)-小于或等于30°C/60%72時(shí)車間壽命(于級(jí)，元件使用之前必須經(jīng)過烘焙，并且必須在潮濕敏感注意標(biāo)貼上所規(guī)定的時(shí)間限定內(nèi)回流)提示濕總是困擾在電子系統(tǒng)后的一個(gè)難題不管是在空氣流通的熱帶區(qū)域中還是在潮濕的區(qū)域中運(yùn)輸濕都是顯著增加電子工業(yè)開支的原因于濕敏感性元件使用的增加，諸如薄的密間距元件(fine-pitchdevice)和球柵陣(BGA,ballarray)，得對(duì)這個(gè)失效機(jī)制的關(guān)注也增加了?；诖嗽?，電子制造商們必須為預(yù)防潛在災(zāi)難支付高昂的開支。word

吸收到內(nèi)部的潮氣是半導(dǎo)體封裝最大的問題。當(dāng)其固定到板上時(shí)，回焊快速加熱將在內(nèi)部形成壓力種速膨脹決不同封裝結(jié)構(gòu)材料的熱膨脹系CTE率不同，可能產(chǎn)生封裝所不能承受的壓力元件暴露在回流焊接期間升高的溫度環(huán)境下于料的表面貼裝元件(SMD,surface內(nèi)的潮濕會(huì)產(chǎn)生足夠的蒸汽壓力損傷或毀壞元件。常見的失效模式包括塑料從芯片或引腳框上的內(nèi)部分(脫層、金線焊接損傷、芯片損傷和會(huì)延伸到元件表面的部裂紋等一些極端的情況中裂紋會(huì)延伸到元件的表面最嚴(yán)重的情況就是元件鼓脹爆(叫做爆花效益盡管現(xiàn)在進(jìn)行回流焊操作時(shí)，在180~200℃時(shí)少量的濕度是可以接受的。然而，在230℃℃范圍中的無鉛工藝?yán)锶螡穸鹊拇嬖诙寄軌蛐巫銐驅(qū)е缕茐姆庋b的小爆爆米花狀或料分層。必須進(jìn)行明智的封裝材料選擇控制的組裝環(huán)境和在運(yùn)輸中采用密封包裝及放置干燥劑等措施實(shí)際上國外經(jīng)常使用裝備射頻標(biāo)簽的濕度跟蹤系統(tǒng)部控制單元和專用軟件來顯示封裝、測試流水線、運(yùn)操作及組裝操作中的濕度制。②加速式溫濕度及偏壓測試TemperatureHumidityBiasTest）目的評(píng)IC產(chǎn)在高溫，高濕，偏壓條件下對(duì)濕氣的抵抗能力，加速其失效進(jìn)程測試條件℃85%RH,1.1VCC,Staticbias失效機(jī)制：電解腐蝕具體的測試條件和估算結(jié)果可參考以下標(biāo)準(zhǔn)4701-D122③高加速溫濕度及偏壓測試（HAST:HighlyStressTest）目的評(píng)IC產(chǎn)在偏壓下高溫，高濕，高氣壓條件下對(duì)濕度的抵抗能力，加速其失效過程測條:130℃85%RH,1.1，atm失效機(jī)制：電離腐蝕，封裝密封性具體的測試條件和估算結(jié)果可參考以下標(biāo)準(zhǔn)④高蒸煮試驗(yàn)PressureTest(AutoclaveTest)目的評(píng)IC產(chǎn)在高溫，高濕，高氣壓條件下對(duì)濕度的抵抗能力，加速其失效過程word

測試條件130，85%RH,Static，（）失效機(jī)制：化學(xué)金屬腐蝕，封裝密封性具體的測試條件和估算結(jié)果可參考以下標(biāo)準(zhǔn)*HAST與THB的區(qū)別在于溫度更高，并且考慮到壓力因素，實(shí)驗(yàn)時(shí)間可以縮短，而PCT則不加偏壓，但濕度增大。⑤TCT:高溫循環(huán)試驗(yàn)CyclingTest）目的評(píng)IC產(chǎn)中具有不同熱膨脹系數(shù)的金屬之間的界面的接觸良率。方法是通過循環(huán)流動(dòng)的空氣從高溫到低溫重復(fù)變化。測試條件ConditionB:-55℃to125ConditionC:-65℃150℃失效機(jī)制：電介質(zhì)的斷裂，導(dǎo)體和絕緣體的斷裂，不同界面的分層具體的測試條件和估算結(jié)果可參考以下標(biāo)準(zhǔn)Method1010.74701-B-131⑥高低溫沖擊試驗(yàn)ShockTest）目的評(píng)IC產(chǎn)中具有不同熱膨脹系數(shù)的金屬之間的界面的接觸良率。方法是通過循環(huán)流動(dòng)的液體從高溫到低溫重復(fù)變化。測試條件ConditionB:55℃to125℃ConditionC:-℃to℃失效機(jī)制：電介質(zhì)的斷裂，材料的老化（如bondwires）導(dǎo)體機(jī)械變形具體的測試條件和估算結(jié)果可參考以下標(biāo)準(zhǔn)：Method1011.9word

4701-B-141*TCT與TST的別在于TCT偏于package的測試，而TST重于晶園的測試⑦HTST:高溫儲(chǔ)存試驗(yàn)HighTemperatureStorageLifeTest）目的評(píng)IC產(chǎn)在實(shí)際使用之前在高溫條件下保持幾年不工作條件下的生命時(shí)間。測試條件150失效機(jī)制：化學(xué)和擴(kuò)散效應(yīng)Au-Al共效應(yīng)具體的測試條件和估算結(jié)果可參考以下標(biāo)準(zhǔn)Method1008.2⑧可焊性試驗(yàn)（SolderabilityTest）目的評(píng)ICleads在錫過程中的可靠度測試方法Step1：蒸汽老化8小Step2：浸入245錫盆中秒失效標(biāo)準(zhǔn)（Failure少％率具體的測試條件和估算結(jié)果可參考以下標(biāo)準(zhǔn)Method2003.7⑨Test:接熱量耐久測試（SolderHeatResistivityTest）目的評(píng)IC對(duì)瞬間高溫敏感度測試方法侵℃錫中10秒失效標(biāo)準(zhǔn)（Failure據(jù)電測試結(jié)果具體的測試條件和估算結(jié)果可參考以下標(biāo)準(zhǔn)Method2003.7三、耐久性測試項(xiàng)目Endurancetestitems）Endurancecyclingtest,Dataretentiontest①周期耐久性測試（EnduranceCyclingTest）word

目的評(píng)非揮發(fā)性memory器件在多次讀寫算后的持久性能TestMethod:將據(jù)寫入memory的儲(chǔ)單元，在擦除數(shù)據(jù)，重復(fù)這個(gè)過程多次測試條件室，者更高，每個(gè)數(shù)據(jù)的讀寫次數(shù)達(dá)到具體的測試條件和估算結(jié)果可參考以下