IC產品的質量與可靠性測試(ICQuality&ReliabilityTest)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，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？為了解決這個問題，人們制定了各種各樣的標準，如:JESD22-A108-A、EIAJED-4701-D101，注：JEDEC(JointElectronDeviceEngineeringCouncil )電子設備工程聯合委員會，，著名國際電子行業標準化組織之一；EIAJED:日本電子工業協會，著名國際電子行業標準化組織之一。在介紹一些目前較為流行的Reliability的測試方法之前，我們先來認識一下IC產品的生命周期。典型的IC產品的生命周期可以用一條浴缸曲線 (BathtubCurve)來表示。i n mRegion(I) 被稱為早夭期(Infancyperiod)這個階段產品的failurerate快速下降，造成失效的原因在于 IC設計和生產過程中的缺陷；Region(II)被稱為使用期(Usefullifeperiod)在這個階段產品的failurerate保持穩定，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(Wear-Outperiod)在這個階段failurerate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。下面就是一些IC產品可靠性等級測試項目(ICProductLevelreliabilitytestitems)一、使用壽命測試項目(Lifetestitems):EFR,OLT(HTOL),LTOLEFR早期失效等級測試(EarlyfailRateTest )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-AEIAJED-4701-D101HTOL/LTOL高/低溫操作生命期試驗(High/LowTemperatureOperatingLife )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:125C，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：125C條件下1000小時測試通過IC可以保證持續使用4年，2000小時測試持續使用8年；150C1000小時測試通過保證使用8年，2000小時保證使用28年。具體的測試條件和估算結果可參考以下標準MIT-STD-883EMethod1005.8JESD22-A108-AEIAJED-4701-D101二、環境測試項目(Environmentaltestitems)PRE-CON,THB,HAST,PCT,TCT,TST,HTST,SolderabilityTest,SolderHeatTest①PRE-CON預處理測試(PreconditionTest)目的:模擬IC在使用之前在一定濕度，溫度條件下存儲的耐久力，也就是IC從生產到使用之間存儲的可靠性。測試流程(TestFlow):Step1:超聲掃描儀SAM(ScanningAcousticMicroscopy)Step2:高低溫循環(Temperaturecycling)-40°C(orlower)?60°C(orhigher)for5cyclestosimulateshippingconditionsStep3:烘烤(Baking)Atminimum125°Cfor24hourstoremoveallmoisturefromthepackageStep4:浸泡(Soaking)Usingoneoffollowingsoakconditions-Level1:85C/85%RHfor168hrs（儲運時間多久都沒關系）-Level2:85C/60%RHfor168hrs（儲運時間一年左右）-Level3:30C/60%RHfor192hrs（儲運時間一周左右）Step5:Reflow(回流焊)240C(-5C)/225C(-5C)for3times(Pb-Sn)245C(-5C)/250C(-5C)for3times(Lead-free)*chooseaccordingthepackagesizeStep6：超聲掃描儀SAM(ScanningAcousticMicroscopy)紅色和黃色區域顯示BGA在回流工藝中由于濕度原因而過度膨脹所導致的分層 /裂紋。Pb-freeinterconnectionPb-freeinterconnection失效機制:封裝破裂，分層具體的測試條件和估算結果可參考以下標準JESD22-A113-DEIAJED-4701-B101請參閱J-STD-020。1級-小于或等于30°C/85%RH無限車間壽命2級-小于或等于30°C/60%RH一年車間壽命2a級-小于或等于30°C/60%RH四周車間壽命3級-小于或等于30°C/60%RH168小時車間壽命4級-小于或等于30°C/60%RH72小時車間壽命5級-小于或等于30°C/60%RH48小時車間壽命5a級-小于或等于30°C/60%RH24小時車間壽命6級-小于或等于30°C/60%RH72小時車間壽命(對于6級，元件使用之前必須經過烘焙，并且必須在潮濕敏感注意標貼上所規定的時間限定內回流。)提示：濕度總是困擾在電子系統背后的一個難題。 不管是在空氣流通的熱帶區域中，還是在潮濕的區域中運輸，潮濕都是顯著增加電子工業幵支的原因。由于潮濕敏感性元件使用的增加，諸如薄的密間距元件 (fine-pitchdevice) 和球柵陣列(BGA,ballgridarray) ，使得對這個失效機制的關注也增加了。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幵支。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( CTE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,surfacemountdevice）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180G?200C時少量的濕度是可以接受的。然而，在230C?260C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。②THB:加速式溫濕度及偏壓測試（TemperatureHumidityBiasTest）目的:評估IC產品在高溫，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:85C，85%RH,1.1VCC,Staticbias失效機制：電解腐蝕具體的測試條件和估算結果可參考以下標準JESD22-A101-DEIAJED-4701-D122目的:評估IC產品在偏壓下高溫，高濕，高氣壓條件下對濕度的抵抗能力，加速其失效過程測試條件:130C,85%RH,1.1VCC,Staticbias,2.3atm失效機制：電離腐蝕，封裝密封性具體的測試條件和估算結果可參考以下標準JESD22-A110PCT高壓蒸煮試驗PressureCookTest(AutoclaveTest)目的:評估IC產品在高溫,高濕,高氣壓條件下對濕度的抵抗能力,加速其失效過程測試條件:130C,85%RH,Staticbias,15PSIG(2atm)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果可參考以下標準JESD22-A102EIAJED-4701-B123*HAST與THB的區別在于溫度更高，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。方法是通方法是通方法是通方法是通TCT:高低溫循環試驗(TemperatureCyclingTest)目的:評估IC產品中具有不同熱膨脹系數的金屬之間的界面的接觸良率。過循環流動的空氣從高溫到低溫重復變化。測試條件:ConditionB:- 55°Cto125CConditionC:- 65Cto150C失效機制：電介質的斷裂，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果可參考以下標準MIT-STD-883EMethod1010.7JESD22-A104-AEIAJED-4701-B-131TST:高低溫沖擊試驗(ThermalShockTest)目的:評估IC產品中具有不同熱膨脹系數的金屬之間的界面的接觸良率。過循環流動的液體從高溫到低溫重復變化。測試條件:失效機制：電介質的斷裂，材料的老化(如bondwires),導體機械變形具體的測試條件和估算結果可參考以下標準：MIT-STD-883EMethod1011.9JESD22-B106EIAJED-4701-B-141*TCT與TST的區別在于TCT偏重于package的測試，而TST偏重于晶園的測試HTST:高溫儲存試驗(HighTemperatureStorageLifeTest)目的:評估IC產品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:150C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-STD-883EMethod1008.2JESD22-A103-A目的:評估ICleads在粘錫過程中的可靠度測試方法:Step1：蒸汽老化8小時Step2:浸入245C錫盆中5秒失效標準(FailureCriterion)：至少95％良率具體的測試條件和估算結果可參考以下標準MIT-STD-883EMethod2003.7JESD22-B102⑨SHTTest:焊接熱量耐久測試(SolderHeatResistivityTest )目的:評估IC對瞬間高溫的敏感度測試方法:侵入260C錫盆中10秒失效標準(FailureCriterion):根據電測試結果具體的測試條件和估算結果可參考以下標準MIT-STD-883EMethod2003.7Endurancecyclingtest,Dataretentiontest周期耐久性測試(EnduraneeCyclingTest)目的:評估非揮發性memory器件在多次讀寫算后的持久性能TestMethod:將數據寫入memory的存儲單元，在擦除數據，重復這個過程多次測試條件:室溫，或者更高，每個數據的讀寫次數達到100k~1000k具體的測試條件和估算結果可參考以下標準MIT-STD-883EMethod1033數據保持