振動台(tái)-勤卓環境測試有限(xiàn)公司

(圖文(wén)介紹)可靠性測試的流程和核心

發布時間: 2023-02-06    來源(yuán):勤卓環試   

1.產品測試

產品測試是公司產品品質的有效保障,它貫穿於整個產品生命周期,主要包括以下(xià)三大類:


Ø 產品功能/性能測試:

驗證產(chǎn)品是否達到設計(jì)規格書中(zhōng)的功能和性能指標;

Ø 可靠性(xìng)測試:

測試產品壽命和可靠程度,找出(chū)產品(pǐn)在原材料、結構、工藝、環境適應性等方(fāng)麵所存在的問題,是產品量產前*的環節

Ø 量產自(zì)動化測試:

批量測試產(chǎn)品,剔除生(shēng)產工藝缺陷造成(chéng)的不良品。

下圖簡介描述了產品整個開發周期,本(běn)文重點介(jiè)紹可靠性測試相關部分。




1 產品(pǐn)開發流程(chéng)


2.可靠性測試(shì)

產品的生命周期如下圖所示,有3個階段(duàn),可靠性測(cè)試的目的在於剔除產品由於原(yuán)材料、結構(gòu)、工藝、環境適應性(xìng)等方麵問題造成的早期失(shī)效,確保產(chǎn)品的使用期壽命達到(dào)設計預期。圖(tú) 2 產品(pǐn)生命周期


3.常用可靠性(xìng)測試規範

電子產品常(cháng)用的工業級可靠(kào)性測試可分為以下幾類

Ø 環境應(yīng)力測試

Ø 電測試

Ø 機械應力測試

Ø 綜(zōng)合測試

3.1 環境應力測試規範

1    環境應力測試(shì)規範    標準說明
1.01    上電溫(wēn)濕度循環壽命測試    JESD22-A100-B Cycled Temperature-Humidity-Bias Life Test
1.02    上電溫濕度穩態(tài)壽命測試    JESD22-A101-B Steady State Temperature Humidity Bias Life Test
1.03    gao加速蒸煮測試    JESD22-A102-C Accelerated Moisture Resistance -Unbiased Autoclave
1.04    gao溫儲存壽命測試    JESD22-A103-A Test Method A103-A High Temperature Storage Life
1.05    gao溫儲存壽(shòu)命測試    JESD22-A103-B High Temperature Storage Life
1.06    溫度循環    JESD22-A104-B Temperature Cycling
1.07    上電和溫度循環(TC)    EIA/JESD22-A105-B Test Method A105-B Power and Temperature Cycling
1.08    熱衝擊    JESD22-A106-A Test Method A106-A Thermal Shock
1.09    鹽霧測試    JESD22-A107-A Salt Atmosphere
1.1    gao溫環境條(tiáo)件下的工作壽命測試    JESD22-A108-B Temperature, Bias, and Operating Life
1.11    gao加速壽命測試    JESD22-A110-B Test Method A110-B Highly-Accelerated Temperature and Humidity Stress  Test (HAST)
1.12    非密封表貼器件在可靠性測試以前的預(yù)處(chù)理(lǐ)    JESD22-A113-B Preconditioning of Nonhermetic Surface Mount Devices Prior to Reliability  Testing
1.13    不上電(diàn)的gao加速濕氣滲(shèn)透(tòu)測試    JESD22-A118 Accelerated Moisture Resistance - Unbiased HAST
1.14    插接器件的抗焊接溫度測試    JESD22-B106-B Test Method B106-B Resistance to Soldering Temperature for Through-Hole  Mounted Devices
1.15    集成電路壓力測(cè)試規範    EIA/JESD47 Stress-Test-Driven Qualification of Integrated Circuits
1.16    溫(wēn)度循環    JESD22-A104C Temperature Cycling

表(biǎo) 1 環境應力測試項目

3.2 電測試規範

2

電測(cè)試規範


2.01

人體模型條件下的靜電放電敏感度測試

JESD22-A114-B Electrostatic Discharge (ESD) Sensitivity Testing Human Body Model (HBM)

2.02

機器模型條件下的靜電放電(diàn)敏感度測試

EIA/JESD22-A115-A Electrostatic Discharge (ESD) Sensitivity Testing Machine Model (MM)

2.03

EEPROM的擦塗和數據保存測試

JESD22-A117 Electrically Erasable Programmable ROM (EEPROM) Program/Erase Endurance  and Data Retention Test

2.04

集成(chéng)電路器件閂鎖測試(shì)

EIA/JESD78 IC Latch-Up Test

2.05

微電子器件在電荷感應模型條件下的抗靜電放電測(cè)試

JESD22-C101-A Field-Induced Charged-Device Model Test Method for Electrostatic-Discharge-Withstand Thresholds of Microelectronic Components

2 電測試項目

3.3機械應力(lì)測試規範3    機械應(yīng)力測試規範
3.01    振(zhèn)動和掃頻測試     JESD-22-B103-A Test Method B103-A Vibration, Variable Frequency
3.02    機械衝擊    JESD22-B104-A Test Method B104-A Mechanical Shock
3.03    焊(hàn)線邦定的剪切測試方法    EIA/JESD22-B116 Wire Bond Shear Test Method
3.04    焊球的剪切測試    JESD22-B117 BGA Ball Shear BGA
3.05    折彎測試    JESD22B113 Board Level Cyclic Bend Test Method for Interconnect Reliability  Characterization of Components for Handheld Electronic Products
3.06    掉落測試    JESD22-B111 Board Level Drop Test Method of Components for Handheld Electronic Products,  July 2003 [Text-jd039]

3 機械應力測試項目

3.4 綜合測試規範4    綜合測試規範
4.01    密封性測試    JEDEC Standard No.22-A109 Test Method A109 Hermeticity
4.02    集(jí)成電路器(qì)件中(zhōng)使用的(de)有機材料水分擴散和水溶(róng)性測定測試方法    Test Method for the Measurement of Moisture Diffusivity and Water Solubility in  Organic Materials Used in Integrated Circuits
4.03    物理(lǐ)尺寸的測(cè)量    JESD22-B100-A Physical Dimensions
4.04    外觀檢查    JESD22-B101 Test Method B101 External Visual
4.05    可焊性測試方法    EIA/JESD22-B102-C Solderability Test Method
4.06    器件管腳的完整性測試    EIA/JESD22-B105-B Test Method B105-B Lead Integrity
4.07    圖標的耐(nài)久性測試(shì)    EIA/JESD22-B107-A Test Method B107-A Marking Permanency
4.08    表貼(tiē)半導體(tǐ)器件的共麵性測試    JESD22-B108 Coplanarity Test for Surface-Mount Semiconductor Devices

4 綜合測試項目(mù)

3.5 其他(tā)規範5    其它規範
5.01    濕(shī)度敏感器件的符號和標(biāo)識    JEP113-B Symbol and Labels for Moisture-Sensitive Devices
5.02    矽半導體器件的失(shī)效機理(lǐ)和模(mó)型    EIA/JEP122 Failure Mechanisms and Models for Silicon Semiconductors Devices
5.03    針(zhēn)對非密封表貼(tiē)半導體器件的濕度/回流焊敏感度分級    IPC/JEDEC J-STD-020A Moisture/Reflow Sensitivity Classification for Nonhermetic Solid  State Surface Mount Devices
5.04    濕度/回流焊敏感(gǎn)標貼器(qì)件的(de)處理、包(bāo)裝(zhuāng)、運輸和使用的標準    IPC/JEDEC J-STD-033 Standard for Handling, Packing, Shipping and Use of Moisture/Reflow  Sensitive Surface Mount Devices
5.05    產品文檔分類建議    EIA/JEP103-A Suggested Product-Documentation Classifications and Disclaimers
5.06    針對非密封表貼半導體器件的濕度/回流焊敏感度分級 Supersedes IPC/JEDEC J-STD-020D August 2007, March 2008 [Text-jd037]    IPC/JEDEC J-STD-020D.1 Moisture/Reflow Sensitivity Classification for Nonhermetic Solid  State Surface Mount Devices

5 其他

4. 常用標準- JESD47:集成電路壓力測試(shì)規範

JESD47是在(zài)工業級電子產品領(lǐng)域應用(yòng)較為廣泛的可靠性測試標準,它定(dìng)義了一係列測試項目,用於新產品,新工藝(yì)或工藝發生變化時的可靠(kào)性測試。

4.1 參考文獻


標準

說明

1

UL94

設備和器(qì)具零件塑料材(cái)料易燃性試驗。

2

ASTM D2863

用氧指數法(fǎ)測定塑料(liào)的可燃性

3

IEC Publication 695

防火測試(shì)

4

JP-001

晶圓廠工藝驗證準則

5

J-STD-020

Moisture/Reflow Sensitivity Classification for Nonhermetic Solid
State Surface-Mount Devices.

6

JESD22 係列(liè)

封裝設備的可靠性測(cè)試項目

7

JESD46

Guidelines for User Notification of Product/process Changes by Semiconductor Suppliers.

8

JESD69

矽器件信息(不同產品)要求參(cān)照標準

9

JESD74

電子產品的早期壽命失效率計算準則

10

JESD78

芯片(piàn)Latch Up測(cè)試。

11

JESD85

計算FIT(10小時失效(xiào)一次為(wéi)1 FIT)單(dān)位故障率的方法

12

JESD86

電氣(qì)參數評估

13

JESD94

,Application Specific Qualification using Knowledge Based Test Methodology.

14

JESD91

Methods for Developing Acceleration Models for Electronic Component Failure Mechanisms.

15

JEP122

半導體故障機製(zhì)

16

JEP143

固態可靠(kào)性(xìng)評估資格認定方法

17

JEP150

Stress-Test-Driven Qualification of and Failure Mechanisms Associated with Assembled Solid State Surface-Mount Components.

18

JESD201

,Environmental Acceptance Requirements for Tin Whisker Susceptibility of Tin and Tin Alloy Surface Finishes

19

JESD22A121

錫(xī)和錫合金(jīn)表麵塗(tú)層的晶須生長測試方(fāng)法


6 JESD47標(biāo)準參考文獻

4.2 樣品(pǐn)數計算

N >= 0.5 [Χ2 (2C+2, 0.1)] [1/LTPD – 0.5] + C
C = 接受數量, N=zui小樣品數, Χ 2 = Chi Squared distribution value卡方分布值for a 90% Confidence Level,
and LTPD is the desired 90% confidence defect level.

圖(tú) 3 LTPD抽樣標準

4.3早(zǎo)期(qī)失效率計算

Ø 目的:ELFR ( Early Life Failure Rate)早期失效測試,主要反映(yìng)出產品(pǐn)在zui初(chū)投入使用的幾(jǐ)個月時(shí)間(jiān)內產品的(de)質量(liàng)情況(kuàng),評(píng)估產品及設計的穩定性(xìng),加速缺陷(xiàn)失效率,去除由(yóu)於先天原因失效的產品。

名稱

條件

測試時間

具體操作

失效原理

ELFR

(早期失效測試)

測試TJ溫度控製(zhì)在125度(dù),被(bèi)測產品上電,且為zui大工作電壓(比額定工作電壓gao5%—10%),芯片的引腳按照應用的狀態進(jìn)行搭接。

48 h

在規定條件下執行完測試,在12小時內進行電氣測試(zui大延時在24小時內),判斷樣本(běn)失效數量。

材料或工藝的缺陷包括諸如氧化層缺陷,金屬刻鍍,離子玷汙等由於生產造(zào)成的失效。

7 早期失效測試

抽(chōu)樣標準:早期失效測試的樣(yàng)本需從zui少三組不連續的產品批次中抽取,並由具有品質代表性的樣本(běn)組成(chéng)。所有樣本應在同一地點用同樣的流程進行組(zǔ)裝(zhuāng)和收集。在60%的可信度時,以百萬分之一的失效(FPM)為單(dān)位,下圖(tú)說明了想(xiǎng)要達到(dào)不同的早期失效率目標的zui小樣本(běn)數量。

圖(tú) 4 早期失效的抽樣(yàng)標準

4.4生產工藝變化時測試項目選擇指導5 工藝變化測試項(xiàng)目(mù)選擇指導

5可靠性測試方案-智能卡芯片

Stress

Ref.

Abbv.

Conditions

# Lots/SS per lot

Duration/Accept

High Temperature Operating Life gao溫工作(zuò)壽命

JESD22-A108,
JESD85

HTOL

TJ>=125C Vcc>=Vcc max

3 Lots/77 units

1000 hrs/ 0 Fail

Early Life Failure Rate

早(zǎo)期失效率

JESD22-A108

JESD74

ELFR

TJ>=125C Vcc>=Vcc max

參考4.3節ELFR

168 hrs

Low Temperature Operating Life 低溫(wēn)工作壽命

JESD22-A108

LTOL

TJ<=50C Vcc>=Vcc max

1 Lot/32 units

1000 hrs/0 Fail

High Temperature Storage Life

gao溫存儲壽命

JESD22-A103

HTSL

TA >=150C

3 Lots/25 units

1000 hrs/0 Fail

Latch-Up

JESD78

LU

Class I

Or Class II

1 Lot/3 units

0 Fail

Electrical Parameter Assessment 電氣參數

JESD86

ED

Datasheet

3 Lots/10 units

TA per datasheet

Human Body Model ESD

JS-001

ESD-HBM

TA = 25 °C

3 units

Classification

Charged Device Model ESD

JESD22-C101

ESD-CDM

TA = 25 °C

3 units

Classification

Accelerated Soft Error Testing

JESD89-2

JESD89-3

ASER

TA = 25 °C

3 units

Classification

“OR” System Soft Error Testing

JESD89-1

SSER

TA = 25 °C

Minimum of 1E+06 Device Hrs or 10 fails.

Classification

Uncycled High Temperature Data retention gao溫數據存儲測(cè)試

JESD22-A117


UCHTDR

TA>125°C

Vcc>=Vcc max


3 lots /77 units

1000 h/0fail

Cycling Endurance 循環耐力(lì)

JESD22-A117


NVCE

25°C和55°C <=TJ<=85°C

3 lots /77 units

Up to Spec. Max

Cycles per note (b) / 0Fails

Postcycling High Temperature data

Retention 循環後gao溫數據存儲測試

JESD22-A117


PCHTDR

參照4.5

3 lots /39 units

參照4.5

LowTemperature Retention and read disturb低溫保存(cún)和讀取幹擾

JESD22-A117


LTDR

TA=25°C

3 lots /38 units

參照4.5

MSL Preconditioning 預處理

JESD22-A113

PC

Perappropriate MSL level per

J-STD-020

JESD22-A113

ElectricalTest(optional)

Temperature2 Humidity bias加速式溫(wēn)濕(shī)度及偏壓測試

JESD22-A101

THB

85 °C, 85 % RH, Vcc>=Vcc max

3 Lots /25 units

1000 hrs / 0 Fail

Temperature2, 3 Humidity Bias

( Highly Accelerated Temperature and Humidity Stress) gao加速溫濕度及(jí)偏壓測試

JESD22-A110

HAST

130°C / 110 °C, 85 % RH,

Vcc>=Vcc max


3 Lots /25 units

96 hrs / 0 Fail

Temperature Cycling gao低(dī)溫循環測(cè)試(shì))


JESD22-A104

TC

參照4.7 TC

3 Lots /25 units

參照4.7 TC

Unbiased Temperature/Humidity gao加速溫濕度測試

JESD22-A118

UHAST

130 °C / 85% RH

110 °C / 85% RH

3 Lots /25 units

96 hrs / 0 Fail

12 智能卡可靠性測試方(fāng)案

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