振動台-勤卓環境測試有(yǒu)限公司

(圖文介紹)可靠性測試的流(liú)程和核心

發布時間: 2023-02-06    來源:勤卓環試   

1.產品測試

產品測試是公司產品品質(zhì)的有效保障,它貫穿於整個產品生命周期,主要包(bāo)括以下三大類:


Ø 產品(pǐn)功能/性能測試:

驗證產品是(shì)否達到設計規格書中的功能和性能指標;

Ø 可靠(kào)性測試(shì):

測試(shì)產品壽命和可靠程度,找出產品在原材料、結構(gòu)、工藝、環(huán)境適應性等方麵所(suǒ)存在的問題,是產品量產前*的環節

Ø 量產自動化測試:

批量測試產品,剔除生產工藝缺陷造(zào)成的不良(liáng)品(pǐn)。

下圖簡介描述了產(chǎn)品整個開發周(zhōu)期,本文(wén)重點介紹可靠(kào)性測試(shì)相關部分。




1 產品開發流程


2.可靠(kào)性(xìng)測試

產品的生命周期如下圖所示,有3個階段,可(kě)靠性測試的目的在於剔除產品由於原材料(liào)、結構、工藝、環境適應性等方麵問題造成的(de)早期失效(xiào),確保產品的使(shǐ)用期壽命達到設計預期。2 產品生命周期


3.常(cháng)用可靠(kào)性測試規範

電子產品常用的工業級可靠性測試可分為以下(xià)幾類(lèi)

Ø 環境應力測試

Ø 電測試

Ø 機械應力測試

Ø 綜(zōng)合測(cè)試

3.1 環(huán)境應力測試規範

1    環境(jìng)應力測試規範    標準說明
1.01    上電溫(wēn)濕度循(xún)環壽命(mìng)測試    JESD22-A100-B Cycled Temperature-Humidity-Bias Life Test
1.02    上電溫濕度穩態壽命測試    JESD22-A101-B Steady State Temperature Humidity Bias Life Test
1.03    gao加速蒸(zhēng)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(cè)試    JESD22-A107-A Salt Atmosphere
1.1    gao溫環境條件(jiàn)下的工作壽命測試    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(fēi)密封表貼器件在可靠(kào)性測試以前的(de)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(yā)力測試規範    EIA/JESD47 Stress-Test-Driven Qualification of Integrated Circuits
1.16    溫度循環    JESD22-A104C Temperature Cycling

1 環境應力測試項(xiàng)目

3.2 電測試(shì)規範

2

電測試(shì)規範


2.01

人體模型條件下的靜(jìng)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(xíng)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(de)擦塗(tú)和數據保存測試

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

2.04

集成電路器件閂鎖測試

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(fàng)電測試

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機械應力測試規(guī)範3    機械應力測試規範
3.01    振動和掃頻測試     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(xiè)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(cè)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(shuǐ)分擴散和水(shuǐ)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    物理尺寸的測量(liàng)    JESD22-B100-A Physical Dimensions
4.04    外觀(guān)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(tú)標的耐(nài)久性測試    EIA/JESD22-B107-A Test Method B107-A Marking Permanency
4.08    表貼半(bàn)導體器件的共麵性測試    JESD22-B108 Coplanarity Test for Surface-Mount Semiconductor Devices

4 綜合測試項目

3.5 其他規(guī)範5    其它規範
5.01    濕度敏(mǐn)感(gǎn)器件的符號和標識    JEP113-B Symbol and Labels for Moisture-Sensitive Devices
5.02    矽(guī)半導(dǎo)體器件(jiàn)的失效(xiào)機理和模(mó)型    EIA/JEP122 Failure Mechanisms and Models for Silicon Semiconductors Devices
5.03    針對非密封表貼半(bàn)導體(tǐ)器件的濕度/回流焊(hàn)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(biāo)貼器件的處(chù)理(lǐ)、包裝、運輸和使用的標(biāo)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(tǐ)器件的濕度/回流焊敏感度分(fèn)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(tā)

4. 常用標準- JESD47:集成電(diàn)路壓力測試規範

JESD47是在工業級電子(zǐ)產品領域應用較為廣泛的可靠性測試標準(zhǔn),它定(dìng)義了(le)一係列測(cè)試項目,用(yòng)於新產品,新工藝或工藝發生變化時的可靠性測試。

4.1 參考文獻


標準

說明

1

UL94

設備和器具零件塑料材(cái)料易燃性試驗。

2

ASTM D2863

用氧指數法測定塑料的可(kě)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
State Surface-Mount Devices.

6

JESD22 係列

封裝設備的可靠性(xìng)測試項目

7

JESD46

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

8

JESD69

矽器件信息(不同產品(pǐn))要求參照標準

9

JESD74

電子產品(pǐn)的早期壽(shòu)命失效率計算準則

10

JESD78

芯片Latch Up測(cè)試。

11

JESD85

計(jì)算(suàn)FIT(10小時失效一次為1 FIT)單位故障率的方(fāng)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

半導體故障機製

16

JEP143

固態可靠性評(píng)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(jīn)表麵塗層的晶須(xū)生長測試方法(fǎ)


表(biǎo) 6 JESD47標準參考文獻

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.

3 LTPD抽樣(yàng)標準

4.3早期失(shī)效率計算

Ø 目的:ELFR ( Early Life Failure Rate)早期失效測試,主要反映出產品在zui初投入使(shǐ)用的(de)幾個月時間內產品的質(zhì)量情況,評(píng)估產品及設計的穩定性,加速缺陷失效(xiào)率,去(qù)除由於先天原因失效的產品(pǐn)。

名稱(chēng)

條件

測試時間

具體操作

失效原理

ELFR

(早期失效測試)

測(cè)試TJ溫度控製在125度,被測產品上電,且為zui大工作電壓(比(bǐ)額定工作電壓gao5%—10%),芯片的引腳按照應用的狀態進行搭接。

48 h

在規定條件(jiàn)下執行完測試,在12小時內進行電氣測(cè)試(zui大延時(shí)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,金屬刻鍍,離子玷汙等由於生產造成的(de)失效。

7 早期失效測試

抽樣(yàng)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,並由具有品質代表(biǎo)性的樣本組成。所有樣本應在同(tóng)一地點用同樣的流程進行組裝和收(shōu)集。在60%的可信度時,以百萬分之一的失效(FPM)為單位,下圖說明了想要達到不同的早期失(shī)效率目標的zui小樣本數量(liàng)。

4 早期失效(xiào)的抽樣標準

4.4生產工藝變化時測試項目選擇指導5 工(gōng)藝變化測試項目選擇指導

5可靠性測試方案-智(zhì)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,
JESD85

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

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(diàn)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

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(bǎo)存和讀取幹擾

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加速式溫濕度及偏壓測試

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(sù)溫濕度及(jí)偏壓測試(shì)

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(xún)環測試)


JESD22-A104

TC

參照(zhào)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案

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