芯片可靠性试验

芯片依然成为很多企业的最为关注的事项，由于众多FABless企业在可靠性经验不够，我们非常乐意为大家提供专业的芯片可靠性试验一站式服务，以下试验项目供大家参考。欢迎联系我们沟通具体方案。

一、使用寿命测试项目（Life test items）：EFR, OLT (HTOL), LTOL

① EFR:早期失效测试（ Early fail Rate Test）

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。

失效机理：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。

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

参考标准：

  • JESD22-A108-A
  • EIAJED- 4701-D101

② HTOL/ LTOL：高/低温操作生命期试验（High/ Low Temperature Operating Life）

目的: 评估器件在超热和超电压情况下一段时间的耐久力

测试条件: 125℃，1.1VCC, 动态测试

失效机理：电子迁移，氧化层破裂，相互扩散，不稳定性，离子玷污等

测试条件: 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。

参考标准：

  • MIT-STD-883E Method 1005.8
  • JESD22-A108-A
  • EIAJED- 4701-D101

二、 环境测试项目（Environmental test items）PRE-CON, THB, HAST, PCT, TCT, TST, HTST, Solderability Test, Solder Heat Test

① PRE-CON: 预处理测试（Precondition Test）

目的: 模拟IC 在使用之前在一定湿度，温度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。

失效机理: 封装破裂，分层

测试流程:

Step 1: 超声扫描仪SAM (Scanning Acoustic Microscopy)

Step 2: 高低温循环（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 one of following soak conditions

  • -Level 1: 85℃ / 85%RH for 168 hrs （储运时间多久都没关系）
  • -Level 2: 85℃ / 60%RH for 168 hrs （储运时间一年左右）
  • -Level 3: 30℃ / 60%RH for 192 hrs （储运时间一周左右）

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 package size

Step6：超声扫描仪SAM (Scanning Acoustic Microscopy)

参考标准：

  • JESD22-A113-D
  • EIAJED- 4701-B101

评估结果：八种耐潮湿分级和车间寿命(floor life)，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% RH 168 小时车间寿命
  • 4 级- 小于或等于30°C/60% RH 72小时车间寿命
  • 5 级- 小于或等于30°C/60% RH 48小时车间寿命
  • 5a 级- 小于或等于30°C/60% RH 24小时车间寿命
  • 6 级- 小于或等于30°C/60% RH 72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。)

② THB: 加速式温湿度及偏压测试（Temperature Humidity Bias Test）

目的: 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

失效机理：电解腐蚀

测试条件: 85℃，85%RH, 1.1 VCC, Static bias

参考标准：

  • JESD22-A101-D
  • EIAJED- 4701-D122

③ HAST: 高加速温湿度及偏压测试（Highly Accelerated Stress Test）

目的: 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

失效机理：电离腐蚀，封装密封性

测试条件: 130℃， 85%RH, 1.1 VCC, Static bias，2.3 atm

参考标准：

  • JESD22-A110

④ PCT: 高压蒸煮试验Pressure Cook Test (Autoclave Test)

目的: 评估IC 产品在高温，高湿，高气压条件下对湿度的抵抗能力，加速其失效过程测试条件: 130℃， 85%RH, Static bias，15PSIG（2 atm）

失效机理：化学金属腐蚀，封装密封性

参考标准：

  • 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: 高低温循环试验（Temperature Cycling Test ）

目的: 评估IC 产品中具有不同热膨胀系数的金属之间的界面的接触良率。方法是通过循环流动的空气从高温到低温重复变化。

失效机理：电介质的断裂，导体和绝缘体的断裂，不同界面的分层

测试条件:

  • Condition B: -55℃ to 125℃
  • Condition C: -65℃ to 150℃

参考标准：

  • MIT-STD-883E Method 1010.7
  • JESD22-A104-A
  • EIAJED- 4701-B-131

⑥ TST: 高低温冲击试验（Thermal Shock Test ）

目的: 评估IC 产品中具有不同热膨胀系数的金属之间的界面的接触良率。方法是通过循环流动的液体从高温到低温重复变化。

失效机理：电介质的断裂，材料的老化（如bond wires）, 导体机械变形

测试条件:

  • Condition B: – 55℃ to 125℃
  • Condition C: – 65℃ to 150℃

参考标准：

  • MIT-STD-883E Method 1011.9
  • JESD22-B106
  • EIAJED- 4701-B-141

* TCT与TST 的区别在于TCT偏重于package 的测试，而TST偏重于晶园的测试

⑦ HTST: 高温储存试验（High Temperature Storage Life Test）

目的: 评估IC 产品在实际使用之前在高温条件下保持几年不工作条件下的生命时间。

失效机理：化学和扩散效应，Au-Al 共金效应

测试条件: 150℃

参考标准：

  • MIT-STD-883E Method 1008.2
  • JESD22-A103-A
  • EIAJED- 4701-B111

⑧ 可焊性试验（Solderability Test）

目的: 评估IC leads 在粘锡过程中的可靠度

测试方法:

  • Step1：蒸汽老化8 小时
  • Step2：浸入245℃锡盆中 5秒

失效标准（Failure Criterion）：至少95％良率

参考标准：

  • MIT-STD-883E Method 2003.7
  • JESD22-B102

⑨ SHT Test:焊接热量耐久测试（ Solder Heat Resistivity Test ）

目的: 评估IC 对瞬间高温的敏感度

测试方法: 侵入260℃ 锡盆中10 秒

失效标准（Failure Criterion）：根据电测试结果

参考标准：

  • MIT-STD-883E Method 2003.7
  • EIAJED- 4701-B106

三、 耐久性测试项目（Endurance test items ）

Endurance cycling test, Data retention test

① 周期耐久性测试（Endurance Cycling Test ）

目的: 评估非挥发性memory器件在多次读写算后的持久性能

测试方法: 将数据写入memory的存储单元，在擦除数据，重复这个过程多次

测试条件: 室温，或者更高，每个数据的读写次数达到100k~1000k

参考标准：

  • MIT-STD-883E Method 1033

② 数据保持测试（Data Retention Test）

目的: 在重复读写之后加速非挥发性memory器件存储节点的电荷损失

测试方法: 在高温条件下将数据写入memory 存储单元后，多次读取验证单元中的数据

测试条件：150℃

参考标准：

  • MIT-STD-883E Method 1008.2
  • MIT-STD-883E Method 1033