IC Quality已读Word文件下载.docx

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为了解决这个问题，人们制定了各种各样的标准，如JESD22-A108-AEIAJED-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。

等等，这些标准林林总总，方方面面，都是建立在长久以来IC设计，制造和使用的经验的基础上，规定了IC测试的条件，如温度，湿度，电压，偏压，测试方法等，获得标准的测试结果。

这些标准的制定使得IC测试变得不再盲目，变得有章可循，有法可依，从而很好的解决的what，how的问题。

而Where的问题，由于Reliability的测试需要专业的设备，专业的器材和较长的时间，这就需要专业的测试单位。

这种单位提供专业的测试机台，并且根据国际标准进行测试，提供给客户完备的测试报告，并且力求准确的回答Reliability的问题.

在简单的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/LowTemperatureOperatingLif体的测试条件e）

评估器件在超热和超电压情况下一段时间的耐久力

125℃，1.1VCC,动态测试

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

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）

模拟IC在使用之前在一度定湿度，温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）

*chooseaccordingthepackagesize

Step6：

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

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

∙2a级-小于或等于30°

C/60%RH四周车间寿命

∙3级-小于或等于30°

C/60%RH168小时车间寿命

∙4级-小于或等于30°

C/60%RH72小时车间寿命

∙5级-小于或等于30°

C/60%RH48小时车间寿命

∙5a级-小于或等于30°

C/60%RH24小时车间寿命

∙6级-小于或等于30°

C/60%RH72小时车间寿命（对于6级，元件使用之前必须经过烘焙，并且必须在潮湿敏感注意标贴上所规定的时间限定内回流。

）

提示：

湿度总是困扰在电子系统背后的一个难题。

不管是在空气流通的热带区域中，还是在潮湿的区域中运输，潮湿都是显著增加电子工业开支的原因。

由于潮湿敏感性元件使用的增加，诸如薄的密间距元件（fine-pitchdevice）和球栅阵列（BGA,ballgridarray），使得对这个失效机制的关注也增加了。

基于此原因，电子制造商们必须为预防潜在灾难支付高昂的开支。

吸收到内部的潮气是半导体封装最大的问题。

当其固定到PCB板上时，回流焊快速加热将在内部形成压力。

这种高速膨胀，取决于不同封装结构材料的热膨胀系数（CTE）速率不同，可能产生封装所不能承受的压力。

当元件暴露在回流焊接期间升高的温度环境下，陷于塑料的表面贴装元件（SMD,surfacemountdevice）内部的潮湿会产生足够的蒸汽压力损伤或毁坏元件。

常见的失效模式包括塑料从芯片或引脚框上的内部分离（脱层）、金线焊接损伤、芯片损伤、和不会延伸到元件表面的内部裂纹等。

在一些极端的情况中，裂纹会延伸到元件的表面；

最严重的情况就是元件鼓胀和爆裂（叫做“爆米花”效益）。

尽管现在，进行回流焊操作时，在180℃~200℃时少量的湿度是可以接受的。

然而，在230℃~260℃的范围中的无铅工艺里，任何湿度的存在都能够形成足够导致破坏封装的小爆炸（爆米花状）或材料分层。

必须进行明智的封装材料选择、仔细控制的组装环境和在运输中采用密封包装及放置干燥剂等措施。

实际上国外经常使用装备有射频标签的湿度跟踪系统、局部控制单元和专用软件来显示封装、测试流水线、运输/操作及组装操作中的湿度控制。

②THB:

加速式温湿度及偏压测试（TemperatureHumidityBiasTest）

评估IC产品在高温，高湿，偏压条件下对湿气的抵抗能力，加速其失效进程

85℃，85%RH,1.1VCC,Staticbias

电解腐蚀

JESD22-A101-D

EIAJED-4701-D122

③高加速温湿度及偏压测试（HAST:

HighlyAcceleratedStressTest）

评估IC产品在偏压下高温，高湿，高气压条件下对湿度的抵抗能力，加速其失效过程

130℃，85%RH,1.1VCC,Staticbias，2.3atm

电离腐蚀，封装密封性

JESD22-A110

④PCT:

高压蒸煮试验PressureCookTest（AutoclaveTest）

评估IC产品在高温，高湿，高气压条件下对湿度的抵抗能力，加速其失效过程

130℃，85%RH,Staticbias，15PSIG（2atm）

化学金属腐蚀，封装密封性

JESD22-A102

EIAJED-4701-B123

*HAST与THB的区别在于温度更高，并且考虑到压力因素，实验时间可以缩短，而PCT则不加偏压，但湿度增大。

⑤TCT