集成电路可靠性试验项目汇总

在现代电子产品的研发与生产过程中，可靠性测试是确保产品质量和性能的关键环节。

可靠性测试

可靠性（Reliability）是衡量产品耐久力的重要指标，它反映了产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。对于集成电路（IC）等电子元器件，其失效过程可以通过“浴缸曲线”（Bathtub Curve）来形象地描述。该曲线将产品生命周期分为三个阶段：

1. 早夭期（Infancy Period）

在产品投入使用初期，失效率较高，但随着时间推移迅速下降。这一阶段的失效通常由设计缺陷、生产工艺问题或原材料质量问题引起。

2. 使用期（Useful Life Period）

经过初期磨合后，产品进入相对稳定的使用阶段，失效率保持在一个较低且相对稳定的水平。此时的失效多为随机事件，如温度变化、电压波动等外部因素导致。

3. 磨耗期（Wear-Out Period）

随着使用时间的延长，产品逐渐进入老化阶段，失效率开始显著上升。这一阶段的失效主要是由于材料老化、机械磨损或长期使用导致的性能衰退。

可靠性测试项目分类

1.早期失效等级测试（Early Fail Rate Test, EFR）

• 目的：评估生产工艺的稳定性，加速暴露产品中潜在的缺陷，剔除因设计或制造工艺问题导致的早期失效产品。
• 测试条件：通过动态提升温度和电压，在特定时间内对产品进行加速测试。
• 失效机制：主要包括材料或工艺缺陷，如氧化层缺陷、金属刻蚀不均、离子污染等。
• 参考标准：JESD22-A108-A、EIAJED-4701-D101。

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

• 目的：评估器件在高温和低温条件下的耐久性，模拟产品在极端环境下的长期工作性能。
• 测试条件：在125℃、1.1VCC等条件下进行动态测试。
• 失效机制：电子迁移、氧化层破裂、离子扩散、不稳定性等。
• 参考数据：125℃条件下，1000小时测试通过可保证产品持续使用4年，2000小时测试通过可保证使用8年；150℃条件下，1000小时测试通过可保证使用8年，2000小时测试通过可保证使用28年。
• 参考标准：MIT-STD-883E Method 1005.8、JESD22-A108-A、EIAJED-4701-D101。

环境测试项目（Environmental Test Items）

1. 预处理测试（Precondition Test, PRE-CON）

• 目的：金鉴实验室为客户提供全面的预处理测试服务，模拟IC产品在使用前的存储环境，评估其在一定湿度和温度条件下的耐久性，以确保产品在实际应用中的可靠性。
• 测试条件：根据具体应用场景设定湿度和温度参数。

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

• 目的：评估IC产品在高温、高湿和偏压条件下的抗湿气能力，加速其失效进程。
• 测试条件：85℃、85%相对湿度（RH）、1.1VCC，静态偏压。
• 失效机制：电解腐蚀。
• 参考标准：JESD22-A101-D、EIAJED-4701-D122。

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

• 目的：在更高的温度、湿度和气压条件下评估IC产品的抗湿气能力，进一步加速失效过程。
• 测试条件：130℃、85%RH、1.1VCC，静态偏压，2.3大气压。
• 失效机制：电离腐蚀、封装密封性问题。
• 参考标准：JESD22-A110。

4. 高压蒸煮试验（Pressure Cook Test, PCT）

• 目的：评估IC产品在高温、高湿和高气压条件下的抗湿气能力，加速其失效过程。金鉴实验室提供专业的PCT测试服务，帮助半导体、微电子等行业的企业评估其产品的密封性和老化性能，确保产品在市场中的竞争力。
• 测试条件：130℃、85%RH，静态偏压，15PSIG（2大气压）。
• 失效机制：化学金属腐蚀、封装密封性问题。
• 参考标准：JESD22-A102、EIAJED-4701-B123。
• 区别：与THB相比，PCT的温度更高，且考虑了气压因素，实验时间可缩短；与HAST相比，PCT不加偏压，但湿度更大。

5. 高低温循环试验（Temperature Cycling Test, TCT）

• 目的：评估IC产品中不同热膨胀系数的金属之间的界面接触质量，通过循环变化的温度条件模拟实际使用中的热冲击。
• 测试条件：Condition B：-55℃至125℃；Condition C：-65℃至150℃。
• 失效机制：电介质断裂、导体与绝缘体断裂、不同界面分层。
• 参考标准：MIT-STD-883E Method 1010.7、JESD22-A104-A、EIAJED-4701-B-131。

6. 高低温冲击试验（Thermal Shock Test, TST）

• 目的：与TCT类似，评估IC产品中不同热膨胀系数的金属之间的界面接触质量，但通过循环流动的液体实现更快速的温度变化。
• 测试条件：Condition B：-55℃至125℃；Condition C：-65℃至150℃。
• 失效机制：电介质断裂、材料老化（如键合丝）、导体机械变形。
• 参考标准：MIT-STD-883E Method 1011.9、JESD22-B106、EIAJED-4701-B-141。
• 区别：TCT主要针对封装测试，而TST更侧重于晶圆测试。

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

• 目的：评估IC产品在高温条件下长期闲置的耐久性。
• 测试条件：150℃。
• 失效机制：化学和扩散效应、Au-Al共晶效应。
• 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引脚在焊接过程中的可靠性。
• 测试方法：Step 1：蒸汽老化8小时；Step 2：浸入245℃锡盆中5秒。
• 失效标准：至少95%良率。
• 参考标准：MIT-STD-883E Method 2003.7、JESD22-B102。

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

• 目的：评估IC对瞬间高温的敏感度。
• 测试方法：浸入260℃锡盆中10秒。
• 失效标准：根据电测试结果判断。
• 参考标准：MIT-STD-883E Method 2003.7、EIAJED-4701-B106。

耐久性测试项目（Endurance Test Items）

1. 周期耐久性测试（Endurance Cycling Test）

• 目的：评估非挥发性存储器在多次读写操作后的持久性能。
• 测试方法：将数据写入存储单元，然后擦除数据，重复该过程多次。
• 测试条件：室温或更高温度，每个数据的读写次数达到100,000至1,000,000次。
• 参考标准：MIT-STD-883E Method 1033。

2. 数据保持力测试（Data Retention Test）

• 目的：在重复读写操作后，加速评估非挥发性存储器存储节点的电荷保持能力。
• 测试条件：在高温条件下将数据写入存储单元，然后多次读取验证数据完整性。
• 失效机制：高温加速电荷泄漏，导致数据丢失。
• 参考标准：相关行业标准。

可靠性测试的重要性与应用

可靠性测试在电子产品的研发、生产和质量控制中具有不可替代的作用。通过对产品进行严格的可靠性测试，可以提前发现潜在的缺陷和问题，优化产品设计，提高产品的稳定性和使用寿命。同时，可靠性测试结果也为产品的市场推广和用户选择提供了重要参考依据。