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芯片質量可靠度測試環境測試

芯片質量可靠度測試環境測試:質量(Qualty)和可靠性(elilty) 在一定程度上可以說是IC產品的生命,好的品質,長久的耐力往往就是一顆優秀IC產品的競爭力所在。在做產品驗證時我們往往會遇到三個問題,驗證什么,如何去驗證,哪里去驗證?

質量可靠度是產品以標準技術條件下,在特定時間內展現特定功能的能力,可靠度是量測失效的可能性,失效的比率,以及產品的可修護性。根據產品的技術規范以及客戶的要求,我們可以執行MIL-STD, JEDEC, IEC, JESD, AEC, and EIA等不同規范的可靠度的測試。

解決了這三個問題,質量和可靠性就有了保證,制造商才可以大量地將產品推向市場,客戶才可以放心地使用產品。本文將目前較為流行的測試方法加以簡單歸類和闡述,力求達到拋磚引玉的作用。

Quallty就是產品性能的測量,它回答了-一個產品是否合乎SPEC的要求,是否符合各項性能指標的問題: Rllillity 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Quality解決的是現階段的問題,Reliailty 解決的是一段時間以后的問題 。

Region (I)被稱為早天期(Infancy period)。這個階段產品的failure rate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(Useful life period)。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EOS,溫度變化等等;

Region (II)被稱為磨耗期(Wear-Out period)。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,Relibility 的問題就是要力圖將處于早天期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。

測試機臺種類:
高溫貯存試驗 (HTST, High Temperature Storage test)
低溫貯存試驗(LTST, Low Temperature Storage test)
溫濕度貯存試驗 (THST, Temperature & Humidity Storage test)
溫濕度偏壓試驗 (THB, Temperature & Humidity with bias test)
高溫水蒸汽壓力試驗 (Pressure Cooker test (PCT/UB-HAST)
高加速溫濕度試驗 (HAST, Highly Accelerated Stress test )
溫度循環試驗 (TCT, Temperature Cycling test)
溫度沖擊試驗 (TST, Thermal Shock test )
高溫壽命試驗 (HTOL, High Temperature Operation Life test )
高溫偏壓試驗 (BLT, Bias Life test)

環境測試(Environment Test):
高溫貯存試驗(High Temperature Storage Test) : 在高溫的狀態下,使組件加速老化。可使電氣性能穩定,以及偵測表面與結合缺陷。
低溫貯存試驗(Low Temperature Storage Test) : 在極低的溫度下,利用膨脹收縮造成機械變型。對組件結構上造成脆化而引發的裂痕。
溫濕度貯存試驗(Temperature Humidity Storage Test) : 以高溫潮濕的環境,加速化學反應造成腐蝕現象。測試組件的抗蝕性。
高溫水蒸汽壓力試驗(Pressure Cook Test)/高加速溫濕度試驗(High Acclerate Stress Test) : 與溫濕度貯存試驗原理相同,不同地方是在加濕過程中,壓力大于大氣壓力,更加速了腐蝕速度,引發出封裝不良的產品,內部因此而腐蝕。
溫度循環試驗(Temperature Cycling Test) : 使零件冷熱交替幾個循環,利用膨脹系數的差異,造成對組件的影響。可用來剔除因晶粒﹑打線及封裝等受溫度變化而失效之零件。
溫度沖擊試驗(Thermal shock Test) : 基本上跟溫度循環試驗原理一樣,差異是加快溫度變化速度。測定電子零件曝露于極端高低溫情況下之抗力,可以偵測包裝密封﹑晶粒結合﹑打線結合﹑基體裂縫等缺陷。
高溫壽命試驗(High Temperature Operating Life Test) : 利用高溫及電壓加速的方法,在高溫下加速老化,再外加訊號進去,仿真組件執行其功能的狀態。藉短時間的實驗,來評估IC產品的長時間操作壽命。
前處里(Precondition Test) 對零件執行功能量測﹑外觀檢查﹑超音波掃瞄(SAT) ﹑溫度循環(Temperature Cycling ) ﹑烘烤(Bake )浸濕( Moisture Soak )等程序。仿真組件在開始使用前所經歷的運輸、儲存、回焊等變化做為其它可靠性試驗之前置處理。

運送測試(Transportation Test):
震動測試(Vibration Test):仿真地面運輸或產品操作使用時,所產生的震動環境。將構裝組件結構內原有的缺陷,經由震動行為加速缺陷的劣化狀況,進而導致組件機制失效。
機械沖擊測試(Mechanical Shock Test):將試件在一定的高度上,沿斜滑軌下滑與底部的障礙物相撞,而產生沖擊。將構裝組件結構內原有的缺陷,經由沖擊行為加速缺陷的劣化狀況,進而導致組件機制失效。
落下測試(Drop Test):把裝有試件的工作臺上升到一定高度,突然釋放而跌落,與底部的鋼板或水泥板相撞而發生沖擊。評估產品因為跌落,于安全條件需求下蕞小的強韌性。

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