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集成电路靠得住性试验项目、步骤及尺度汇总

作者: 颁布日期:2025-10-27

靠得住性(Reliability)是衡量产品耐久力的指标,典型IC产品的性命周期通?捎靡惶踉「浊撸˙athtub Curve)来暗示。


如上图所示,集成电路的失效原因大体可分为三个阶段:

Region (I) 被称作早夭期(Infancy period),此阶段产品的失效能急剧降落,失效原因源于IC设计和出产过程中的缺点;

Region (II) 被称为使用期(Useful life period),该阶段产品的失效能维持不变,失效原因往往拥有随机性,例如温度变动等;

Region (III) 被叫做磨耗期(Wear - Out period),这一阶段产品的失效能会迅速升高,失效原因是产品持久使用导致的老化等问题。


军工级器件老化筛选

元器件寿命试验、ESD等级、Latch_up测试评价、凹凸温机能分析试验、集成电路微缺点分析、封装缺点无损检测及分析、电迁徙与热载流子评价分析


凭据试验等级可分为以下几类:

一、使用寿命测试项目(Life test items)

EFR:早期失效等级测试(Early fail Rate Test)

主张:评估工艺的不变性,加快缺点失效能,剔除因先性子原因失效的产品。

测试前提:在特按功夫内动态提高温度和电压对产品进行测试。

失效机造:资料或工艺的缺点,蕴含氧化层缺点、金属刻镀问题、离子玷污等出产过程造成的失效。

参考尺度:JESD22 - A108 - AEIAJED - 4701 - D101

HTOL/LTOL:高/低温操作性命期试验(High/Low Temperature Operating Life)

主张:评估器件在超热和超电压情况下一段功夫的耐久能力。

测试前提:125℃,1.1VCC,动态测试。

失效机造:电子迁徙、氧化层分裂、相互扩散、不不变性、离子玷污等。

参考数据:125℃前提下1000幼时测试通过,IC可保障持续使用4年;2000幼时测试通过,可持续使用8年;150℃ 1000幼时测试通过保障使用8年,2000幼时保障使用28年。

参考尺度:MIT - STD - 883E Method 1005.8、JESD22 - A108 - AEIAJED - 4701 - D101

二、环境测试项目(Environmental test items)

PRE - CON:预处置测试(Precondition Test)

主张:仿照IC在使用前于肯定湿度和温度前提下存储的耐久力,即IC从出产到使用期间存储的靠得住性。

THB:加快式温湿度及偏压测试(Temperature Humidity Bias Test)

主张:评估IC产品在高温、高湿、偏压前提下对湿气的抵抗能力,加快其失效过程。

测试前提:85℃,85%RH,1.1 VCC,Static bias。

失效机造:电解侵蚀。

参考尺度:JESD22 - A101 - DEIAJED - 4701 - D122

高加快温湿度及偏压测试(HAST: Highly Accelerated Stress Test)

主张:评估IC产品在偏压下高温、高湿、高气压前提下对湿度的抵抗能力,加快其失效过程。

测试前提:130℃,85%RH,1.1 VCC,Static bias,2.3 atm。

失效机造:电离侵蚀、封装密封性问题。

参考尺度:JESD22 - A110

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

主张:评估IC产品在高温、高湿、高气压前提下对湿度的抵抗能力,加快其失效过程。

测试前提:130℃,85%RH,Static bias,15PSIG(2 atm)。

失效机造:化学金属侵蚀、封装密封性问题。

参考尺度:JESD22 - A102、EIAJED - 4701 - B123

* HAST与THB的区别在于HAST温度更高且思考了压力成分,尝试功夫可缩短;而PCT不加偏压,但湿度更大。

TCT:凹凸温循环试验(Temperature Cycling Test)

主张:评估IC产品中拥有分歧热膨胀系数的金属之间界面的接触良率。步骤是通过循环流动的空气使温度在高和善低温之间反复变动。

测试前提:Condition B: - 55℃至125℃;Condition C: - 65℃至150℃。

失效机造:电介质断裂、导体和绝缘体断裂、分歧界面分层。

参考尺度:MIT - STD - 883E Method 1010.7、JESD22 - A104 - AEIAJED - 4701 - B - 131

TST:凹凸温冲击试验(Thermal Shock Test)

主张:评估IC产品中拥有分歧热膨胀系数的金属之间界面的接触良率。步骤是通过循环流动的液体使温度在高和善低温之间反复变动。

测试前提:Condition B: - 55℃至125℃;Condition C: - 65℃至150℃。

失效机造:电介质断裂、资料老化(如bond wires)、导体机械变形。

参考尺度:MIT - STD - 883E Method 1011.9、JESD22 - B106、EIAJED - 4701 - B - 141

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

HTST:高温贮存试验(High Temperature Storage Life Test)

主张:评估IC产品在现实使用前,在高温前提下维持数年不工作状态的寿命。

测试前提:150℃。

失效机造:化学和扩散效应、Au - Al共金效应。

参考尺度:MIT - STD - 883E Method 1008.2、JESD22 - A103 - A、EIAJED - 4701 - B111

可焊性试验(Solderability Test)

主张:评估IC leads在粘锡过程中的靠得住性。

测试步骤:Step1:蒸汽老化8幼时;Step2:浸入245℃锡盆中5秒。

失效尺度(Failure Criterion):至少95%良率。

具体的测试前提和估算了局可参考以下尺度:MIT - STD - 883E Method 2003.7、JESD22 - B102

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

主张:评估IC对瞬间高温的敏感度。

测试步骤:侵入260℃锡盆中10秒。

失效尺度(Failure Criterion):凭据电测试了局。

具体的测试前提和估算了局可参考以下尺度:MIT - STD - 883E Method 2003.7、EIAJED - 4701 - B106


三、耐久性测试项目(Endurance test items)

周期耐久性测试(Endurance Cycling Test)

主张:评估非挥发性memory器件在屡次读写算后的悠久机能。

测试步骤:将数据写入memory的存储单元,再擦除数据,反复该过程屡次。

测试前提:室温或更高温度,每个数据的读写次数达到100k ~ 1000k。

参考尺度:MIT - STD - 883E Method 1033

数据维持力测试(Data Retention Test)

主张:在反复读写后,加快非挥发性memory器件存储节点的电荷损失。

测试前提:在高温前提下将数据写入memory存储单元后,屡次读取并验证单元中的数据。

失效机造:150℃ 

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