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產(chǎn)品是合乎規(guī)（的求是否符合各項性能指標的問題；可靠性Reliability）是對產(chǎn)品耐久力的測，它回答了一個產(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)品性能是否達到SPEC的要求這種測試在IC設(shè)計和制造單位就可以進行。相對而言，Reliability的問題似乎就變的十分棘手，這個產(chǎn)品能用多久，誰會能保證今天產(chǎn)品能用，明天就一定能用？為了解決這個問題，人們制定了各種各樣的標準，如:JESD22-A108-AEIAJED-4701-D101，注：JEDECJointElectronDeviceEngineeringCouncil電子設(shè)備工程聯(lián)合委員會，著名國際電子行業(yè)標準化組織之一EIAJED日本電子工業(yè)協(xié)會，著名國際電子行業(yè)標準化組織之一。在介紹一些目前較為流行的Reliability的試方法之前先來認識一下產(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）這個階產(chǎn)品的failurerate保穩(wěn)word

定，失效的原因往往是隨機的，比如溫度變化等等；Region(III)被稱為磨耗期（）在這個階段failurerate會速升高，失效的原因就是產(chǎn)品的長期使用所造成的老化等。認識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)計產(chǎn)品的使用期，并找到failure的因，尤其是在IC生，封裝，存儲等方面出現(xiàn)的問題所造成的失效因。下面就是一些IC品可靠性等級測試項ICProductreliabilityitems）一、使用壽命測試項目（LifetestitemsEFR,OLT(HTOL),LTOL①EFR:早期失效等級測試（failRateTest）目的:評估工藝的穩(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)動態(tài)提升溫度和電壓對產(chǎn)品進行測試失效機制：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)果可參考以下標準：4701-D101②HTOL/LTOL：低溫操作生命期試驗（LowTemperatureOperatingLife目的:評估器件在超熱和超電壓情況下一段時間的耐力測試條件125，1.1VCC,動態(tài)測試失效機制：電子遷移，氧化層破裂，相互擴散，不穩(wěn)定性，離子玷污等參考標準：125℃條件下1000小時試通過IC可保持續(xù)使用4年時測試持續(xù)使用年150℃小測試通過保證使用8年，2000小時證使用年具體的測試條件和估算結(jié)果可參考以下標準Method1005.84701-D101二、環(huán)境測試項目（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的耐久力就IC從產(chǎn)到使用之間存儲的可靠性。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（運時間多久都沒關(guān)系）-Level2:℃/60%RHhrs（儲運時間一年左右）-Level3:℃60%RHfor192hrs（運時間一周左右）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致的分/裂紋。word

失效機制封破，分層具體的測試條件和估算結(jié)果可參考以下標準評估結(jié)果：八種耐潮濕分級和車間壽(floorlife)請參閱。

級-小于或等于30°C/85%無車間壽命級-小于或等于30°C/60%一車間壽命2a級-小于或等于四車間壽命級-小于或等于30°C/60%168小車間壽命級-小于或等于30°C/60%小車間壽命級-小于或等于30°C/60%小車間壽命5a級-小于或等于24小車間壽命級-小于或等于30°C/60%72時車間壽命(于級，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貼上所規(guī)定的時間限定內(nèi)回流)提示濕總是困擾在電子系統(tǒng)后的一個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)，得對這個失效機制的關(guān)注也增加了?；诖嗽颍娮又圃焐虃儽仨殲轭A(yù)防潛在災(zāi)難支付高昂的開支。word

吸收到內(nèi)部的潮氣是半導體封裝最大的問題。當其固定到板上時，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、芯片損傷和會延伸到元件表面的部裂紋等一些極端的情況中裂紋會延伸到元件的表面最嚴重的情況就是元件鼓脹爆(叫做爆花效益盡管現(xiàn)在進行回流焊操作時，在180~200℃時少量的濕度是可以接受的。然而，在230℃℃范圍中的無鉛工藝里任濕度的存在都能夠形足夠?qū)е缕茐姆庋b的小爆爆米花狀或料分層。必須進行明智的封裝材料選擇控制的組裝環(huán)境和在運輸中采用密封包裝及放置干燥劑等措施實際上國外經(jīng)常使用裝備射頻標簽的濕度跟蹤系統(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IC產(chǎn)在高溫，高濕，偏壓條件下對濕氣的抵抗能力，加速其失效進程測試條件℃85%RH,1.1VCC,Staticbias失效機制：電解腐蝕具體的測試條件和估算結(jié)果可參考以下標準4701-D122③高加速溫濕度及偏壓測試（HAST:HighlyStressTest）目的評IC產(chǎn)在偏壓下高溫，高濕，高氣壓條件下對濕度的抵抗能力，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)果可參考以下標準④高蒸煮試驗PressureTest(AutoclaveTest)目的評IC產(chǎn)在高溫，高濕，高氣壓條件下對濕度的抵抗能力，加速其失效過程word

測試條件130，85%RH,Static，（）失效機制：化學金屬腐蝕，封裝密封性具體的測試條件和估算結(jié)果可參考以下標準*HAST與THB的區(qū)別在于溫度更高，并且考慮到壓力因素，實驗時間可以縮短，而PCT則不加偏壓，但濕度增大。⑤TCT:高溫循環(huán)試驗CyclingTest）目的評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)流動的空氣從高溫到低溫重復變化。測試條件ConditionB:-55℃to125ConditionC:-65℃150℃失效機制：電介質(zhì)的斷裂，導體和絕緣體的斷裂，不同界面的分層具體的測試條件和估算結(jié)果可參考以下標準Method1010.74701-B-131⑥高低溫沖擊試驗ShockTest）目的評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)流動的液體從高溫到低溫重復變化。測試條件ConditionB:55℃to125℃ConditionC:-℃to℃失效機制：電介質(zhì)的斷裂，材料的老化（如bondwires）導體機械變形具體的測試條件和估算結(jié)果可參考以下標準：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:高溫儲存試驗HighTemperatureStorageLifeTest）目的評IC產(chǎn)在實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間。測試條件150失效機制：化學和擴散效應(yīng)Au-Al共效應(yīng)具體的測試條件和估算結(jié)果可參考以下標準Method1008.2⑧可焊性試驗（SolderabilityTest）目的評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錫盆中秒失效標準（Failure少％率具體的測試條件和估算結(jié)果可參考以下標準Method2003.7⑨Test:接熱量耐久測試（SolderHeatResistivityTest）目的評IC對瞬間高溫敏感度測試方法侵℃錫中10秒失效標準（Failure據(jù)電測試結(jié)果具體的測試條件和估算結(jié)果可參考以下標準Method2003.7三、耐久性測試項目Endurancetestitems）Endurancecyclingtest,Dataretentiontest①周期耐久性測試（EnduranceCyclingTest）word

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