集成電路可靠性試驗(yàn)項(xiàng)目匯總

在現(xiàn)代電子產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)過程中，可靠性測(cè)試是確保產(chǎn)品質(zhì)量和性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

可靠性測(cè)試

可靠性（Reliability）是衡量產(chǎn)品耐久力的重要指標(biāo)，它反映了產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。對(duì)于集成電路（IC）等電子元器件，其失效過程可以通過“浴缸曲線”（Bathtub Curve）來形象地描述。該曲線將產(chǎn)品生命周期分為三個(gè)階段：

1. 早夭期（Infancy Period）

在產(chǎn)品投入使用初期，失效率較高，但隨著時(shí)間推移迅速下降。這一階段的失效通常由設(shè)計(jì)缺陷、生產(chǎn)工藝問題或原材料質(zhì)量問題引起。

2. 使用期（Useful Life Period）

經(jīng)過初期磨合后，產(chǎn)品進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定的使用階段，失效率保持在一個(gè)較低且相對(duì)穩(wěn)定的水平。此時(shí)的失效多為隨機(jī)事件，如溫度變化、電壓波動(dòng)等外部因素導(dǎo)致。

3. 磨耗期（Wear-Out Period）

隨著使用時(shí)間的延長，產(chǎn)品逐漸進(jìn)入老化階段，失效率開始顯著上升。這一階段的失效主要是由于材料老化、機(jī)械磨損或長期使用導(dǎo)致的性能衰退。

可靠性測(cè)試項(xiàng)目分類

1.早期失效等級(jí)測(cè)試（Early Fail Rate Test, EFR）

• 目的：評(píng)估生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性，加速暴露產(chǎn)品中潛在的缺陷，剔除因設(shè)計(jì)或制造工藝問題導(dǎo)致的早期失效產(chǎn)品。
• 測(cè)試條件：通過動(dòng)態(tài)提升溫度和電壓，在特定時(shí)間內(nèi)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加速測(cè)試。
• 失效機(jī)制：主要包括材料或工藝缺陷，如氧化層缺陷、金屬刻蝕不均、離子污染等。
• 參考標(biāo)準(zhǔn)：JESD22-A108-A、EIAJED-4701-D101。

2. 高/低溫操作生命期試驗(yàn)（High/Low Temperature Operating Life, HTOL/LTOL）

• 目的：評(píng)估器件在高溫和低溫條件下的耐久性，模擬產(chǎn)品在極端環(huán)境下的長期工作性能。
• 測(cè)試條件：在125℃、1.1VCC等條件下進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試。
• 失效機(jī)制：電子遷移、氧化層破裂、離子擴(kuò)散、不穩(wěn)定性等。
• 參考數(shù)據(jù)：125℃條件下，1000小時(shí)測(cè)試通過可保證產(chǎn)品持續(xù)使用4年，2000小時(shí)測(cè)試通過可保證使用8年；150℃條件下，1000小時(shí)測(cè)試通過可保證使用8年，2000小時(shí)測(cè)試通過可保證使用28年。
• 參考標(biāo)準(zhǔn)：MIT-STD-883E Method 1005.8、JESD22-A108-A、EIAJED-4701-D101。

環(huán)境測(cè)試項(xiàng)目（Environmental Test Items）

1. 預(yù)處理測(cè)試（Precondition Test, PRE-CON）

• 目的：金鑒實(shí)驗(yàn)室為客戶提供全面的預(yù)處理測(cè)試服務(wù)，模擬IC產(chǎn)品在使用前的存儲(chǔ)環(huán)境，評(píng)估其在一定濕度和溫度條件下的耐久性，以確保產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用中的可靠性。
• 測(cè)試條件：根據(jù)具體應(yīng)用場景設(shè)定濕度和溫度參數(shù)。

2. 加速式溫濕度及偏壓測(cè)試（Temperature Humidity Bias Test, THB）

• 目的：評(píng)估IC產(chǎn)品在高溫、高濕和偏壓條件下的抗?jié)駳饽芰?，加速其失效進(jìn)程。
• 測(cè)試條件：85℃、85%相對(duì)濕度（RH）、1.1VCC，靜態(tài)偏壓。
• 失效機(jī)制：電解腐蝕。
• 參考標(biāo)準(zhǔn)：JESD22-A101-D、EIAJED-4701-D122。

3. 高加速溫濕度及偏壓測(cè)試（Highly Accelerated Stress Test, HAST）

• 目的：在更高的溫度、濕度和氣壓條件下評(píng)估IC產(chǎn)品的抗?jié)駳饽芰?，進(jìn)一步加速失效過程。
• 測(cè)試條件：130℃、85%RH、1.1VCC，靜態(tài)偏壓，2.3大氣壓。
• 失效機(jī)制：電離腐蝕、封裝密封性問題。
• 參考標(biāo)準(zhǔn)：JESD22-A110。

4. 高壓蒸煮試驗(yàn)（Pressure Cook Test, PCT）

• 目的：評(píng)估IC產(chǎn)品在高溫、高濕和高氣壓條件下的抗?jié)駳饽芰?，加速其失效過程。金鑒實(shí)驗(yàn)室提供專業(yè)的PCT測(cè)試服務(wù)，幫助半導(dǎo)體、微電子等行業(yè)的企業(yè)評(píng)估其產(chǎn)品的密封性和老化性能，確保產(chǎn)品在市場中的競爭力。
• 測(cè)試條件：130℃、85%RH，靜態(tài)偏壓，15PSIG（2大氣壓）。
• 失效機(jī)制：化學(xué)金屬腐蝕、封裝密封性問題。
• 參考標(biāo)準(zhǔn)：JESD22-A102、EIAJED-4701-B123。
• 區(qū)別：與THB相比，PCT的溫度更高，且考慮了氣壓因素，實(shí)驗(yàn)時(shí)間可縮短；與HAST相比，PCT不加偏壓，但濕度更大。

5. 高低溫循環(huán)試驗(yàn)（Temperature Cycling Test, TCT）

• 目的：評(píng)估IC產(chǎn)品中不同熱膨脹系數(shù)的金屬之間的界面接觸質(zhì)量，通過循環(huán)變化的溫度條件模擬實(shí)際使用中的熱沖擊。
• 測(cè)試條件：Condition B：-55℃至125℃；Condition C：-65℃至150℃。
• 失效機(jī)制：電介質(zhì)斷裂、導(dǎo)體與絕緣體斷裂、不同界面分層。
• 參考標(biāo)準(zhǔn)：MIT-STD-883E Method 1010.7、JESD22-A104-A、EIAJED-4701-B-131。

6. 高低溫沖擊試驗(yàn)（Thermal Shock Test, TST）

• 目的：與TCT類似，評(píng)估IC產(chǎn)品中不同熱膨脹系數(shù)的金屬之間的界面接觸質(zhì)量，但通過循環(huán)流動(dòng)的液體實(shí)現(xiàn)更快速的溫度變化。
• 測(cè)試條件：Condition B：-55℃至125℃；Condition C：-65℃至150℃。
• 失效機(jī)制：電介質(zhì)斷裂、材料老化（如鍵合絲）、導(dǎo)體機(jī)械變形。
• 參考標(biāo)準(zhǔn)：MIT-STD-883E Method 1011.9、JESD22-B106、EIAJED-4701-B-141。
• 區(qū)別：TCT主要針對(duì)封裝測(cè)試，而TST更側(cè)重于晶圓測(cè)試。

7. 高溫儲(chǔ)存試驗(yàn)（High Temperature Storage Life Test, HTST）

• 目的：評(píng)估IC產(chǎn)品在高溫條件下長期閑置的耐久性。
• 測(cè)試條件：150℃。
• 失效機(jī)制：化學(xué)和擴(kuò)散效應(yīng)、Au-Al共晶效應(yīng)。
• 參考標(biāo)準(zhǔn)：MIT-STD-883E Method 1008.2、JESD22-A103-A、EIAJED-4701-B111。

8. 可焊性試驗(yàn)（Solderability Test）

• 目的：評(píng)估IC引腳在焊接過程中的可靠性。
• 測(cè)試方法：Step 1：蒸汽老化8小時(shí)；Step 2：浸入245℃錫盆中5秒。
• 失效標(biāo)準(zhǔn)：至少95%良率。
• 參考標(biāo)準(zhǔn)：MIT-STD-883E Method 2003.7、JESD22-B102。

9. 焊接熱量耐久測(cè)試（Solder Heat Resistivity Test, SHT Test）

• 目的：評(píng)估IC對(duì)瞬間高溫的敏感度。
• 測(cè)試方法：浸入260℃錫盆中10秒。
• 失效標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)電測(cè)試結(jié)果判斷。
• 參考標(biāo)準(zhǔn)：MIT-STD-883E Method 2003.7、EIAJED-4701-B106。

耐久性測(cè)試項(xiàng)目（Endurance Test Items）

1. 周期耐久性測(cè)試（Endurance Cycling Test）

• 目的：評(píng)估非揮發(fā)性存儲(chǔ)器在多次讀寫操作后的持久性能。
• 測(cè)試方法：將數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)單元，然后擦除數(shù)據(jù)，重復(fù)該過程多次。
• 測(cè)試條件：室溫或更高溫度，每個(gè)數(shù)據(jù)的讀寫次數(shù)達(dá)到100,000至1,000,000次。
• 參考標(biāo)準(zhǔn)：MIT-STD-883E Method 1033。

2. 數(shù)據(jù)保持力測(cè)試（Data Retention Test）

• 目的：在重復(fù)讀寫操作后，加速評(píng)估非揮發(fā)性存儲(chǔ)器存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的電荷保持能力。
• 測(cè)試條件：在高溫條件下將數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)單元，然后多次讀取驗(yàn)證數(shù)據(jù)完整性。
• 失效機(jī)制：高溫加速電荷泄漏，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。
• 參考標(biāo)準(zhǔn)：相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

可靠性測(cè)試的重要性與應(yīng)用

可靠性測(cè)試在電子產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和質(zhì)量控制中具有不可替代的作用。通過對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行嚴(yán)格的可靠性測(cè)試，可以提前發(fā)現(xiàn)潛在的缺陷和問題，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和使用壽命。同時(shí)，可靠性測(cè)試結(jié)果也為產(chǎn)品的市場推廣和用戶選擇提供了重要參考依據(jù)。