發布時間: 2023-02-06 來源(yuán):勤卓環(huán)試
產品測試是公司產品品質的有效(xiào)保障,它貫穿於整個產品生命周期,主要包括以(yǐ)下三大類:
Ø 產品功能/性能測試:
驗證產品是否達(dá)到設計規格書中的功能和(hé)性(xìng)能指(zhǐ)標;
Ø 可靠(kào)性測試(shì):
測試產品壽命和可靠程度,找出產(chǎn)品在原材料、結構、工藝、環境適應性等方麵所存在的問題,是(shì)產品量產(chǎn)前*的環(huán)節
Ø 量產(chǎn)自動化(huà)測試:
批量測(cè)試產(chǎn)品,剔除生(shēng)產工藝缺陷造成的不(bú)良品。
下圖簡介描述了產品整個開發周期,本文重點介紹可靠性測試相關部分。
圖 1 產品(pǐn)開發流程
產品的(de)生命周期如下圖(tú)所示(shì),有3個階段,可靠性測試的目的在於剔除產品由於原材料、結構、工藝、環境適應性等方麵問題造成的早期失(shī)效(xiào),確保產品的使用期壽命達到設計預期。圖 2 產品生命周期(qī)
電子產品常用的工業級(jí)可靠性測(cè)試可分為(wéi)以下幾類
Ø 環境應力測試
Ø 電測試
Ø 機械應力測試
Ø 綜合(hé)測(cè)試
3.1 環境應力測試規(guī)範
1 環境應力測試規範 標準說明
1.01 上電溫濕(shī)度循環壽命測試 JESD22-A100-B Cycled Temperature-Humidity-Bias Life Test
1.02 上(shàng)電溫(wēn)濕度(dù)穩態壽命測試 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(wēn)儲存壽命測試 JESD22-A103-A Test Method A103-A High Temperature Storage Life
1.05 gao溫儲(chǔ)存壽命測試 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(jìng)條(tiáo)件下的(de)工作壽命(mìng)測試 JESD22-A108-B Temperature, Bias, and Operating Life
1.11 gao加速壽命(mìng)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(zài)可靠性測試以前的預處理 JESD22-A113-B Preconditioning of Nonhermetic Surface Mount Devices Prior to Reliability Testing
1.13 不上電的gao加速濕氣滲透測試 JESD22-A118 Accelerated Moisture Resistance - Unbiased HAST
1.14 插接器件的抗(kàng)焊接溫度測試 JESD22-B106-B Test Method B106-B Resistance to Soldering Temperature for Through-Hole Mounted Devices
1.15 集成電路壓力測試(shì)規範 EIA/JESD47 Stress-Test-Driven Qualification of Integrated Circuits
1.16 溫度循環 JESD22-A104C Temperature Cycling
表 1 環境應力測試項目
3.2 電測試規範
2 |
電測試規範(fàn) |
|
2.01 |
人體模型條件下的靜電放電敏感(gǎn)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(bǎo)存測試 |
JESD22-A117 Electrically Erasable Programmable ROM (EEPROM) Program/Erase Endurance and Data Retention Test |
2.04 |
集(jí)成電路器件閂鎖測試 |
EIA/JESD78 IC Latch-Up Test |
2.05 |
微電子器件在電(diàn)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 |
表(biǎo) 2 電(diàn)測試項目
3.3機械應力測試規範3 機械(xiè)應力測試規範
3.01 振動(dòng)和掃頻測試 JESD-22-B103-A Test Method B103-A Vibration, Variable Frequency
3.02 機械衝(chōng)擊 JESD22-B104-A Test Method B104-A Mechanical Shock
3.03 焊線(xiàn)邦定的(de)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(luò)測試 JESD22-B111 Board Level Drop Test Method of Components for Handheld Electronic Products, July 2003 [Text-jd039]
表 3 機械應力(lì)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 集成電路器件中使用的有機材料水分擴散和水溶性測定測試方法 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(kě)焊性測試方法 EIA/JESD22-B102-C Solderability Test Method
4.06 器(qì)件管腳的完整性測試 EIA/JESD22-B105-B Test Method B105-B Lead Integrity
4.07 圖標的耐久性測(cè)試 EIA/JESD22-B107-A Test Method B107-A Marking Permanency
4.08 表貼半導(dǎo)體器件的共(gòng)麵性(xìng)測試(shì) JESD22-B108 Coplanarity Test for Surface-Mount Semiconductor Devices
表 4 綜合(hé)測試項目
3.5 其他規範5 其它規範
5.01 濕度敏感器(qì)件的符號和標(biāo)識 JEP113-B Symbol and Labels for Moisture-Sensitive Devices
5.02 矽(guī)半導體器(qì)件的失效機理和模型 EIA/JEP122 Failure Mechanisms and Models for Silicon Semiconductors Devices
5.03 針對非密封表貼半導體器(qì)件的濕度(dù)/回流(liú)焊敏(mǐn)感度分級(jí) IPC/JEDEC J-STD-020A Moisture/Reflow Sensitivity Classification for Nonhermetic Solid State Surface Mount Devices
5.04 濕度(dù)/回流焊敏感標(biāo)貼器件的處理、包裝、運輸(shū)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(fēng)表貼半(bàn)導體器(qì)件的濕度(dù)/回流焊敏感度(dù)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
表 5 其他
JESD47是在工業級電子產品領域應用較為廣泛的可靠性測試標準(zhǔn),它定義了一係列測試項目,用於新產品,新工藝或工藝發生變化時的(de)可靠性測試。
4.1 參考文獻
|
標準 |
說明 |
1 |
UL94 |
設備和器具零件塑料材料易燃性試驗。 |
2 |
ASTM D2863 |
用氧指數(shù)法測定(dìng)塑料的可燃性 |
3 |
IEC Publication 695 |
防火測試 |
4 |
JP-001 |
晶圓廠工藝驗證準則 |
5 |
J-STD-020 |
Moisture/Reflow Sensitivity Classification for Nonhermetic Solid |
6 |
JESD22 係列 |
封裝(zhuāng)設備的可靠(kào)性測試(shì)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(yào)求參照標準(zhǔn) |
9 |
JESD74 |
電子產品的早(zǎo)期壽命失效率計算(suàn)準則 |
10 |
JESD78 |
芯片(piàn)Latch Up測試。 |
11 |
JESD85 |
計(jì)算FIT(10小時失(shī)效一次(cì)為1 FIT)單位故障率的方法 |
12 |
JESD86 |
電氣參數評估 |
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(zhàng)機製 |
16 |
JEP143 |
固態(tài)可靠性(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 |
錫和錫合金表麵塗層的(de)晶須生長測試方法 |
表 6 JESD47標準參(cān)考文獻
4.2 樣品數計算
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 3 LTPD抽樣標準
4.3早期失效率計算
Ø 目的:ELFR ( Early Life Failure Rate)早(zǎo)期失效測試,主要反映出產(chǎn)品在zui初投入使用的幾個月時間內產品的質量情況,評估產品及設(shè)計的穩定性,加速缺陷失效率,去(qù)除由於先天原因失(shī)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溫度控製在(zài)125度,被(bèi)測產(chǎn)品上電,且為zui大工作電壓(比額定(dìng)工作電壓gao5%—10%),芯片(piàn)的引腳按照應(yīng)用(yòng)的狀態進行搭接(jiē)。 |
48 h |
在規定條件下執行完測試,在(zài)12小時(shí)內進行電氣測試(zui大延時在24小時內),判斷樣本失效數量。 |
材料或工藝的缺陷包括諸如氧化層缺陷,金屬(shǔ)刻鍍,離(lí)子玷汙(wū)等由於生產造成的失效。 |
表(biǎo) 7 早期失效測試
抽樣標準:早期失效測試的樣本需從zui少三組不連續的產品批次中抽取,並(bìng)由具有品質代表(biǎo)性的樣本組(zǔ)成。所有樣本應(yīng)在同一地點用同樣的流程進行組裝和收集(jí)。在60%的可信度時,以百萬分之一的失效(FPM)為單位,下圖(tú)說明了想要(yào)達到不同的早期失效率目(mù)標的zui小樣本數量(liàng)。
圖 4 早期失(shī)效的抽樣標準
4.4生(shēng)產工藝變化(huà)時測試(shì)項目選擇指導圖 5 工藝變化測試項目選擇指(zhǐ)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溫工作壽命 |
JESD22-A108, |
HTOL |
TJ>=125C Vcc>=Vcc max |
3 Lots/77 units |
1000 hrs/ 0 Fail |
|
Early Life Failure Rate 早期失效率 |
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(mìng) |
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(jù)存儲測試 |
JESD22-A117
|
UCHTDR |
TA>125°C Vcc>=Vcc max
|
3 lots /77 units |
1000 h/0fail |
|
Cycling Endurance 循環耐力 |
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(cān)照4.5 |
3 lots /39 units |
參照(zhào)4.5 |
|
LowTemperature Retention and read disturb低溫保(bǎo)存和(hé)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(sù)式溫濕度及偏壓測試(shì) |
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(sù)溫濕度及偏壓測試 |
JESD22-A110 |
HAST |
130°C / 110 °C, 85 % RH, Vcc>=Vcc max
|
3 Lots /25 units |
96 hrs / 0 Fail |
|
Temperature Cycling gao低溫循環測試) |
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 |
表 12 智能卡可靠性測試方案