IC产品的质量与可靠性测试

IC产品的质量与可靠性测试(ICQuality&ReliabilityTest)

质量（Quality）和可靠性（Reliability）在一定程度上可以说是IC产品的生命。

质量（Quality）就是产品性能的测量，它回答了一个产品是否合乎规格（SPEC）的要求，是否符合各项性能指标的问题；可靠性（Reliability）则是对产品耐久力的测量，它回答了一个产品生命周期有多长，简单说，它能用多久的问题。所以说质量（Quality）解决的是现阶段的问题，可靠性（Reliability）解决的是一段时间以后的问题。知道了两者的区别，我们发现，Quality的问题解决方法往往比较直接，设计和制造单位在产品生产出来后，通过简单的测试，就可以知道产品的性能是否达到SPEC的要求，这种测试在IC的设计和制造单位就可以进行。相对而言，Reliability的问题似乎就变的十分棘手，这个产品能用多久，谁会能保证今天产品能用，明天就一定能用？为了解决这个问题，人们制定了各种各样的标准，如:JESD22-A108-A、EIAJED-4701-D101，注：JEDEC（JointElectronDeviceEngineeringCouncil）电子设备工程联合委员会,，著名国际电子行业标准化组织之一；EIAJED：日本电子工业协会，著名国际电子行业标准化组织之一。在介绍一些目前较为流行的Reliability的测试方法之前，我们先来认识一下IC产品的生命周期。典型的IC产品的生命周期可以用一条浴缸曲线（BathtubCurve）来表示。

ⅠⅡⅢ

Region(I)被称为早夭期（Infancyperiod）

这个阶段产品的failurerate快速下降，造成失效的原因在于IC设计和生产过程中的缺陷；Region(II)被称为使用期（Usefullifeperiod）在这个阶段产品的failurerate保持稳定，失效的原因往往是随机的，比如温度变化等等；Region(III)被称为磨耗期（Wear-Outperiod）

在这个阶段failurerate会快速升高，失效的原因就是产品的长期使用所造成的老化等。

认识了典型IC产品的生命周期，我们就可以看到，Reliability的问题就是要力图将处于早夭期failure的产品去除并估算其良率，预计产品的使用期，并且找到failure的原因，尤其是在IC生产，封装，存储等方面出现的问题所造成的失效原因。

下面就是一些IC产品可靠性等级测试项目（ICProductLevelreliabilitytestitems）一、使用寿命测试项目（Lifetestitems）：EFR,OLT(HTOL),LTOL

①EFR:早期失效等级测试（EarlyfailRateTest）

目的:评估工艺的稳定性，加速缺陷失效率，去除由于天生原因失效的产品。

测试条件:在特定时间内动态提升温度和电压对产品进行测试

失效机制：材料或工艺的缺陷，包括诸如氧化层缺陷，金属刻镀，离子玷污等由于生产造成的失效。

具体的测试条件和估算结果可参考以下标准：

JESD22-A108-A

EIAJED-4701-D101

②HTOL/LTOL：高/低温操作生命期试验（High/LowTemperatureOperatingLife）

目的:评估器件在超热和超电压情况下一段时间的耐久力

测试条件:125℃，1.1VCC,动态测试

失效机制：电子迁移，氧化层破裂，相互扩散，不稳定性，离子玷污等

参考标准：125℃条件下1000小时测试通过IC可以保证持续使用4年，2000小时测试持续使用8年；150℃1000小时测试通过保证使用8年，2000小时保证使用28年。

具体的测试条件和估算结果可参考以下标准

MIT-STD-883EMethod1005.8

JESD22-A108-A

EIAJED-4701-D101二、环境测试项目（Environmentaltestitems）

PRE-CON,THB,HAST,PCT,TCT,TST,HTST,SolderabilityTest,SolderHeatTest

①PRE-CON:预处理测试（PreconditionTest）

目的:模拟IC在使用之前在一定湿度，温度条件下存储的耐久力，也就是IC从生产到使用之间存储的可靠性。

测试流程（TestFlow）:

Step1:超声扫描仪SAM(ScanningAcousticMicroscopy)

Step2:高低温循环（Temperaturecycling）

-40℃(orlower)~60℃(orhigher)for5cyclestosimulateshippingconditions

Step3:烘烤（Baking）

Atminimum125℃for24hourstoremoveallmoisturefromthepackage

Step4:浸泡（Soaking）

Usingoneoffollowingsoakconditions

-Level1:85℃/85%RHfor168hrs（储运时间多久都没关系）

-Level2:85℃/60%RHfor168hrs（储运时间一年左右）

-Level3:30℃/60%RHfor192hrs（储运时间一周左右）

Step5:Reflow（回流焊）

240℃(-5℃)/225℃(-5℃)for3times(Pb-Sn)

245℃(-5℃)/250℃(-5℃)for3times(Lead-free)

*chooseaccordingthepackagesizeStep6：超声扫描仪SAM(ScanningAcousticMicroscopy)

红色和黄色区域显示BGA在回流工艺中由于湿度原因而过度膨胀所导致的分层/裂纹。

失效机制:封装破裂，分层具体的测试条件和估算结果可参考以下标准

JESD22-A113-D

EIAJED-4701-B101评估结果：八种耐潮湿分级和车间寿命(floorlife)请参阅J-STD-020。1级-小于或等于30°C/85%RH无限车间寿命2级-小于或等于30°C/60%RH一年车间寿命奴2a访级真-棒小捎于或洞等于愧30拜°C票/6获0%勺R澡H犬四周昂车间旧寿命烦钩3丘级止-撒小于利或等绍于3闪0°员C/揭60泪%昂RH指1棉68悬小时思车间育寿命示乱4拦级箭-阿小于誉或等历于3壤0°孕C/绣60锅%费RH细7仇2小热时车尖间寿酸命铺5冠级赵-团小于叠或等毫于3兵0°槽C/偷60买%为RH御4策8小杂时车船间寿睁命联5a汽级残-俊小取于或甚等于谈30犬°C剧/6缎0%狼R术H债24持小时楚车间由寿命拾企6骡级者-腥小于糊或等西于3挣0°悲C/按60鱼%密RH念7敞2小贞时车抵间寿仪命饿(对疾于6舅级，包元件坟使用柿之前志必须茶经过弱烘焙洪，并漠且必焦须在负潮湿仪敏感摊注意漏标贴赖上所课规定迎的时蒸间限护定内陡回流齐。)猛提示镰：湿殿度总博是困脖扰在怕电子此系统北背后企的一稿个难职题。波不管附是在挪空气牲流通谈的热书带区样域中剧，还个是在板潮湿辛的区傻域中翅运输串，潮忍湿都锐是显员著增延加电辅子工划业开胀支的断原因真。料由于想潮湿盗敏感血性元布件使伴用的个增加盗，诸作如薄于的密捆间距棒元件衣(f戒in汇e-果pi慕tc第h忠de捉vi直ce质)和搬球栅站阵列辣(B蜓GA绢,岂ba筐ll驾g箱ri低d设ar罚ra烫y)顿，使艺得对邀这个阿失效屯机制框的关谈注也悔增加淹了。杜基于羊此原训因，贴电子育制造薄商们再必须市为预烦防潜辣在灾扒难支阿付高柏昂的绪开支尘。吸迫收到补内部原的潮法气是酸半导渠体封铺装最膝大的没问题梦。当待其固坡定到父PC傍B板乞上时盆，回育流焊掩快速玩加热炒将在北内部亦形成颠压力添。这扮种高轮速膨野胀，扑取决伍于不搂同封些装结鸟构材虏料的无热膨老胀系仁数（仗CT古E）画速率引不同桨，可伸能产汪生封柳装所劣不能安承受思的压锈力。笼当元斥件暴富露在润回流怠焊接加期间向升高俭的温枝度环掩境下昨，陷伸于塑喉料的项表面把贴装损元件朱(S益MD亮,美su途rf斜ac晓e坚mo松un鉴t奖de盯vi绣ce鸡)内承部的菠潮湿铃会产胞生足剑够的受蒸汽顷压力须损伤液或毁雹坏元诱件。情常见绿的失勒效模纵式包绢括塑膊料从回芯片泉或引僻脚框搭上的匪内部矮分离生(脱表层)坊、畏金忙线任焊阿接损壁伤、铲芯片吵损伤冬、和佳不会惠延伸熔到元馆件表辱面的脚内部津裂纹磁等。走在一郑些极租端的嫩情况撒中，东裂纹始会延修伸到争元件侮的表题面；箩最严河重的喷情况蚂就是祖元件连鼓胀乐和爆永裂(签叫做承“爆稿米花龟”效件益)菌。唱尽管款现在着，进色行回宁流焊烟操作枯时，腰在1旬80岭℃帜饿~2架00拔℃校时少石量的校湿度近是可告以接鄙受的慢。然锐而，达在2叛30奴℃滋连~2闯60姓℃他的范耽围中斑的无呀铅工促艺里伴，任宾何湿侵度的只存在城都能窑够形就成足碑够导抄致破膏坏封万装的悄小爆北炸（析爆米穷花状玩）或亭材料举分层内。必泄须进安行明醒智的妹封装呈材料但选择袄、仔炕细控闷制的弹组装股环境识和在乖运输牢中采逢用密涂封包蜂装及朋放置半干燥铺剂等快措施库。实臣际上棋国外耕经常趁使用使装备斧有射旁频标殃签的州湿度虽跟踪暗系统百、局恒部控西制单歌元和觉专用愈软件江来显呀示封爪装、写测试躁流水躁线、便运输搁/操牙作及柳组装凝操作婶中的侮湿度嚼控制学。法②猾TH夹B:仍腹加速岩式温行湿度特及偏孤压测预试（辽Te刃mp条er谦at税ur画e捏Hu毅mi法di刺ty取B警ia茧s屡Te岁st痕础）

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