1、IC產品的質量與可靠性測試 (IC Quality & Reliability Test ) 質量（Quality）和可靠性（Reliability）在一定程度上可以說是IC產品的生命。 質量（Quality） 就是產品性能的測量，它回答了一個產品是否合乎規格（SPEC）的要求，是否符合各項性能指標的問題；可靠性（Reliability）則是對產品耐久力的測量，它回答了一個產品生命周期有多長，簡單說，它能用多久的問題。所以說質量（Quality）解決的是現階段的問題，可靠性（Reliability）解決的是一段時間以后的問題。知道了兩者的區別，我們發現，Quality的問題解決方法往往比較直接

2、，設計和制造單位在產品生產出來后，通過簡單的測試，就可以知道產品的性能是否達到SPEC 的要求，這種測試在IC的設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，這個產品能用多久，誰會能保證今天產品能用，明天就一定能用？ 為了了解決這這個問題題，人們們制定了了各種各各樣的標標準，如如: JEESD222-AA1088-A、EIAAJEDD- 447011-D1101，注：JEEDECC（Joointt Ellecttronn Deevicce EEngiineeerinng Couunciil）電電子設備備工程聯聯合委員員會,，著著名國際際電子行行業標準準化組

3、織織之一；EIAAJEDD：日本本電子工工業協會會，著名名國際電電子行業業標準化化組織之之一。在介紹一些些目前較較為流行行的Reeliaabillityy的測試試方法之之前，我我們先來來認識一一下ICC產品的的生命周周期。典典型的IIC產品品的生命命周期可可以用一一條浴缸缸曲線（BBathhtubb Cuurvee）來表表示。 Reggionn (II) 被被稱為早早夭期（IInfaancyy peeriood） 這個階階段產品品的 ffailluree raate 快速下下降，造造成失效效的原因因在于IIC設計計和生產產過程中中的缺陷陷；Regioon (II) 被稱稱為使用用期（UUsef

4、ful liffe pperiiod）在在這個階階段產品品的faailuure ratte保持持穩定，失失效的原原因往往往是隨機機的，比比如溫度度變化等等等；Regioon (IIII) 被被稱為磨磨耗期（WWearr-Ouut pperiiod） 在這個階段failure rate 會快速升高，失效的原因就是產品的長期使用所造成的老化等。 認識了典型IC產品的生命周期，我們就可以看到，Reliability的問題就是要力圖將處于早夭期failure的產品去除并估算其良率，預計產品的使用期，并且找到failure的原因，尤其是在IC生產，封裝，存儲等方面出現的問題所造成的失效原因。 下面就是一

5、些 IC產品可靠性等級測試項目（IC Product Level reliability test items ）一、使用壽壽命測試試項目（Life test items）：EFR, OLT (HTOL), LTOL EFR:早期失效等級測試（ Early fail Rate Test ）目的: 評估工藝的穩定性，加速缺陷失效率，去除由于天生原因失效的產品。 測試條件: 在特定時間內動態提升溫度和電壓對產品進行測試 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造成的失效。具體的測試條件和估算結果可參考以下標準：JESD22-A108-A EIAJED- 4701

6、-D101 HTOL/ LTOL：高/低溫操作生命期試驗（High/ Low Temperature Operating Life ）目的: 評估器件在超熱和超電壓情況下一段時間的耐久力 測試條件: 125，1.1VCC, 動態測試 失效機制：電子遷移，氧化層破裂，相互擴散，不穩定性，離子玷污等 參考標準： 125條條件下110000小時測測試通過過IC可可以保證證持續使使用4年年，20000小小時測試試持續使使用8年年；1550 10000小小時測試試通過保保證使用用8年，220000小時保保證使用用28年年。 具體的的測試條條件和估估算結果果可參考考以下標標準 MITT-STTD-8883

7、EE Meethood 110055.8 JESSD222-A1108-A EEIAJJED- 47701-D1001 二、環境測測試項目目（Ennvirronmmenttal tesst iitemms） PREE-COON, THBB, HHASTT, PPCT, TCCT, TSTT, HHTSTT, SSoldderaabillityy Teest, Sooldeer HHeatt Teest PREE-COON:預預處理測測試（ Preeconndittionn Teest ）目的: 模擬擬IC在在使用之之前在一一定濕度度，溫度度條件下下存儲的的耐久力力，也就就是ICC從生產產到使用

8、用之間存存儲的可可靠性。 測試流程（Test Flow）: Step 1:超聲掃描儀 SAM (Scanning Acoustic Microscopy) Step 2: 高低溫循環（Temperature cycling ）-40(or lower) 60(or higher) for 5 cycles to simulate shipping conditions Step 3:烘烤（ Baking ）At minimum 125 for 24 hours to remove all moisture from the package Step 4: 浸泡（Soaking ）Using o

9、ne of following soak conditions -Level 1: 85 / 85%RH for 168 hrs （儲運時間多久都沒關系） -Level 2: 85 / 60%RH for 168 hrs （儲運時間一年左右） -Level 3: 30 / 60%RH for 192 hrs （儲運時間一周左右） Step5: Reflow （回流焊）240 (- 5) / 225 (-5) for 3 times (Pb-Sn) 245 (- 5) / 250 (-5) for 3 times (Lead-free) * choose according the packag

10、e size Step66：超聲聲掃描儀儀 SAAM (Scaanniing Acoousttic Miccrosscoppy) 紅色和黃色色區域顯顯示BGGA在回回流工藝藝中由于于濕度原原因而過過度膨脹脹所導致致的分層層/裂紋紋。失效機制: 封裝裝破裂，分分層 具體的測試試條件和和估算結結果可參參考以下下標準 JESSD222-A1113-D EEIAJJED- 47701-B1001評估結果：八種耐潮濕分分級和車車間壽命命(flloorr liife)請參閱 JJ-STTD-0020。1 級 - 小于于或等于于30C/885% RH 無限車車間壽命命 2 級 - 小于于或等于于30C/66

11、0% RH 一年車車間壽命命 2a 級 - 小小于或等等于300C/60% RHH 四周周車間壽壽命 3 級 - 小于于或等于于30C/660% RH 1688小時車車間壽命命 4 級 - 小于于或等于于30C/660% RH 72小小時車間間壽命 5 級 - 小于于或等于于30C/660% RH 48小小時車間間壽命 5a 級 - 小小于或等等于300C/60% RHH 244小時車車間壽命命 6 級 - 小于于或等于于30C/660% RH 72小小時車間間壽命 (對于于6級，元元件使用用之前必必須經過過烘焙，并并且必須須在潮濕濕敏感注注意標貼貼上所規規定的時時間限定定內回流流。)提示：濕

12、度度總是困困擾在電電子系統統背后的的一個難難題。不不管是在在空氣流流通的熱熱帶區域域中，還還是在潮潮濕的區區域中運運輸，潮潮濕都是是顯著增增加電子子工業開開支的原原因。由由于潮濕濕敏感性性元件使使用的增增加，諸諸如薄的的密間距距元件(finne-ppitcch ddeviice)和球柵柵陣列(BGAA, bballl grrid arrray)，使得得對這個個失效機機制的關關注也增增加了。基于此原因，電子制造商們必須為預防潛在災難支付高昂的開支。吸收到內部的潮氣是半導體封裝最大的問題。當其固定到PCB板上時，回流焊快速加熱將在內部形成壓力。這種高速膨脹，取決于不同封裝結構材料的熱膨脹系數（CT

13、E）速率不同，可能產生封裝所不能承受的壓力。當元件暴露在回流焊接期間升高的溫度環境下，陷于塑料的表面貼裝元件(SMD, surface mount device)內部的潮濕會產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部分離(脫層)、金線焊接損傷、芯片損傷、和不會延伸到元件表面的內部裂紋等。在一些極端的情況中，裂紋會延伸到元件的表面；最嚴重的情況就是元件鼓脹和爆裂(叫做“爆米花”效益)。盡管現在，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230 260的范圍中的無鉛工藝里，任何濕度的存在都能夠形成足夠導致破壞封裝的小爆炸（爆米花狀）或材

14、料分層。必須進行明智的封裝材料選擇、仔細控制的組裝環境和在運輸中采用密封包裝及放置干燥劑等措施。實際上國外經常使用裝備有射頻標簽的濕度跟蹤系統、局部控制單元和專用軟件來顯示封裝、測試流水線、運輸/操作及組裝操作中的濕度控制。THB: 加速速式溫濕濕度及偏偏壓測試試（Teempeeratturee Huumiddityy Biias Tesst ）目的: 評估估IC產產品在高高溫，高高濕，偏偏壓條件件下對濕濕氣的抵抵抗能力力，加速速其失效效進程 測試條條件: 85，855%RHH, 11.1 VCCC, SStattic biaas 失效機機制：電電解腐蝕蝕 具體的的測試條條件和估估算結果果可參

15、考考以下標標準 JESSD222-A1101-D EEIAJJED- 47701-D1222 高加速溫溫濕度及及偏壓測測試（HHASTT: HHighhly Accceleeratted Strresss Teest ）目的: 評估估IC產產品在偏偏壓下高高溫，高高濕，高高氣壓條條件下對對濕度的的抵抗能能力，加加速其失失效過程程 測試條條件: 1300， 885%RRH, 1.11 VCCC, SStattic biaas，22.3 atmm 失效機機制：電電離腐蝕蝕，封裝裝密封性性 具體的的測試條條件和估估算結果果可參考考以下標標準 JESSD222-A1110 PCT:高壓蒸蒸煮試驗驗 P

16、rresssuree Coook Tesst (Auttocllavee Teest) 目的的: 評評估ICC產品在在高溫，高高濕，高高氣壓條條件下對對濕度的的抵抗能能力，加加速其失失效過程程 測試條條件: 1300， 885%RRH, Staaticc biias，115PSSIG（22 attm） 失效機機制：化化學金屬屬腐蝕，封封裝密封封性 具體的的測試條條件和估估算結果果可參考考以下標標準 JESSD222-A1102 EIAAJEDD- 447011-B1123 *HAAST與與THBB的區別別在于溫溫度更高高，并且且考慮到到壓力因因素，實實驗時間間可以縮縮短，而而PCTT則不加加偏

17、壓，但但濕度增增大。 TCTT: 高高低溫循循環試驗驗（Teempeeratturee Cyycliing Tesst ）目的: 評估估IC產產品中具具有不同同熱膨脹脹系數的的金屬之之間的界界面的接接觸良率率。方法法是通過過循環流流動的空空氣從高高溫到低低溫重復復變化。 測試條件: Condiitioon BB:-55 too 1225 Conndittionn C: -65 too 1550 失效機制：電介質質的斷裂裂，導體體和絕緣緣體的斷斷裂，不不同界面面的分層層 具體的的測試條條件和估估算結果果可參考考以下標標準 MITT-STTD-8883EE Meethood 110100.7 JE

18、SSD222-A1104-A EEIAJJED- 47701-B-1131 TSTT: 高高低溫沖沖擊試驗驗（Thhermmal Shoock Tesst ）目的: 評估估IC產產品中具具有不同同熱膨脹脹系數的的金屬之之間的界界面的接接觸良率率。方法法是通過過循環流流動的液液體從高高溫到低低溫重復復變化。測試條件: Condiitioon BB: - 555 tto 1125 Coondiitioon CC: - 655 tto 1150 失效機制：電介質質的斷裂裂，材料料的老化化（如bbondd wiiress）, 導體機機械變形形 具體的的測試條條件和估估算結果果可參考考以下標標準： MI

19、TT-STTD-8883EE Meethood 110111.9 JESSD222-B1106 EIAAJEDD- 447011-B-1411 * TCTT與TSST的區區別在于于TCTT偏重于于pacckagge 的的測試，而而TSTT偏重于于晶園的的測試 HTSST: 高溫儲儲存試驗驗（Hiigh Temmperratuure Stooragge LLifee Teest ）目的: 評估估IC產產品在實實際使用用之前在在高溫條條件下保保持幾年年不工作作條件下下的生命命時間。 測試條件: 150 失效機制：化學和擴散效應，Au-Al 共金效應 具體的測試條件和估算結果可參考以下標準 MIT-

20、STD-883E Method 1008.2 JESD22-A103-A EIAJED- 4701-B111 可焊性試驗（Solderability Test ）目的: 評估IC leads在粘錫過程中的可靠度 測試方法: Step11：蒸汽汽老化88 小時時 Steep2：浸入2245錫盆中中 5秒秒 失效標準（FFailluree Crriteerioon）：至少995良良率 具體的的測試條條件和估估算結果果可參考考以下標標準 MITT-STTD-8883EE Meethood 220033.7 JESSD222-B1102 SHT Tesst:焊焊接熱量量耐久測測試（ Sollderr Heeat Ressisttiviity Tesst ）目的: 評估估IC 對瞬間間高溫的的敏感度度 測試方方法: 侵入2260 錫盆盆中100秒 失效標標準（FFailluree Crriteerioon）：根據電電測試結結果 具體的的測試條條件和估估算結果果可參考考以下標標準 MITT-STTD-8883EE Meethood 220033.7 EIAAJEDD- 447011-B1106 三、耐耐久性測測試項目目（Ennd