可靠性试验简介

CDM ESD
♦ CDM：Charged Device Mode （器件放电模式）.
♦ 器件放电模式ESD测试：带静电元器件上的静电向低电压 物体释放的现象 ▪ Reference: JESD22-C101
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Precon
♦ 预处理试验： 评估器件在包装，运输 ，贴片过程中的
(2) Reflow: 3 次，最高温度大于260度
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TC
Temperature cycling （温度循环试验）
零下65度 至150度 250cyc, 500cyc, 1000cyc
6
PCT / PP Autoclave
Pressure Cooker Test
Pressure Pot Test （压力蒸煮试验）
时间
6
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♦ 初期失效区域
▪ 大多数半导体元器件共性 ▪ 主要有设计，制造原因引起 ▪ 能够被筛选 ▪ 大致需要3-15个月，通常为1年
♦ 可用时期区域
▪ 随机失效, EOS（过电） ▪ 一般需要10年
♦ 老化区域
▪ 材料疲劳破坏，老化
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7 AOS Confidential
可靠性试验
▪ 目的：评估器件在电和温度作用下的持久能力 ▪ Reference: JESD22-A108
150℃/ 80%Vdsmax
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14 AOS Confidential
ESD test
♦ Electrostatic Discharge (ESD，静电放电) is a
single-event, rapid transfer of electrostatic charge between two objects, usually resulting when two objects at different potentials come into direct contact with each other.
♦ ESD是通过直接接触或电场感应等潜在引起的不同静电在 物(人)体间的非常快速的电荷转移的一个强电流现象
♦ 它会破坏或损害半导体器件而导致其电性能退化及损害.
♦ IC ESD Model （ESD模式）
▪ HBM (Human Body Model，人体模式) ▪ MM (Machine Model，设备模式) ▪ CDM (Charged Device Model，器件放电模式)
♦ 可靠性：产品在规定的条件下，规定的时间内完 成规定功能的能力
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可靠性 Vs 质量
♦ 可靠性: 衡量器件寿命期望值，也就是说可以通过可靠性
结果计算器件需要多久持续满足规范要求。
♦ 质量：衡量器件在当前是否满足规定的标准要求。
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HTRB
♦ HTRB: High Temperature Reverse Bias（高温反相偏压试
验）
▪ Purpose: To evaluate the endurance of devices when they are
submitted to electrical and thermal stress over and extended time period.
submitted to electrical and thermal stress over and extended time period.
▪ 目的：评估器件在电和温度作用下的持久能力 ▪ Reference: JESD22-A108
150℃/ 100%Vgsmax
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13 AOS Confidential
▪ Precon （Precondition 预处理）
– Delamination Type （分层类型）
▪ PCT （Pressure Cooking Test 压力蒸煮试验） ▪ TC （Temperature Cycling 温度循环试验） ▪ HAST (Highly Accelerated Stress Test 高压加速寿命试验）
3
HTRB
High Temperature Reverse Bias （高温反相偏压试验）
温度=150度, Vds=80%Vdsmax 168hrs, 500hrs, 1000hrs
4 **Precon
Preconditioning （预处理试验）
(1) 湿度吸收 :168小时的85度/85%相 对湿度的恒温恒湿 or 1hr PCT
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15 AOS Confidential
HBM ESD
♦ HBM：Human Body Model (人体模式） ♦ 人体模式ESD测试：模拟人体上的静电直接释放到
ESD敏感元器件的ESD现象
▪ Reference: JESD22-A114, MIL-STD-883 Method 3015
可靠性试验介绍
金杰
纲领
♦ 可靠性定义
▪ 可靠性 Vs 质量 ▪ 浴盆曲线
♦ 可靠性试验 ♦ 可靠性试验目的 ♦ 可靠性试验分类 ♦ AOS 可靠性试验类型
▪ HTS （High Temperature Storage 高温储存试验） ▪ HTGB (High Temperature Gtae Bias 高温Gate偏压试验） ▪ HTRB (High Temperature Reverse Bias 高温反相偏压试验）
浴盆曲线
Infant Mortality 初期失效率
Wear out 老化
失效率 (1/time)
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短时间可靠性试验 (Burn-In)
Random failure 随机失效
)(
Useful Life 可用时期
)(
长时间可靠性试验 (Reliability stress test)
AOS Confidential
▪ 按试验目的来划分，则可分为筛选试验、鉴定试验和验收试验 ▪ 按试验性质来划分，也可分为破坏性试验和非破坏性试验 ▪ 通常惯用的分类法，是把它归纳为五大类
– 环境试验 – 寿命试验 – 筛选试验 – 现场使用试验 – 鉴定试验
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AOS 可靠性试验
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MM ESD
♦ MM：Machine Model （设备模式）
♦ 设备模式ESD测试：模拟机器设备，工作夹具或其他工具 上的静电快速释放到ESD敏感元器件的ESD现象
▪ Reference: JESD22-A115
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TC
♦ TC: Temperature cycling （温度冲击）
▪ 目的：评估元器件内部各种不同材质在热胀冷缩
作用下的界面完整性
▪ Reference: JESD22-A104-C, Mil-Std-883
150 C Air
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AOS Confidential
-65 C Air
121度, 100%RH, 205kPa(29.7psia), 96hrs
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HAST
Highly Accelerated Stress Test （高压加速寿命试验）
130度, 85%RH, 230kPa(33.3psia), Vgs=80%Vgsmax, 100hrs
**Precon for HAST, PCT, T/C (Refer to “Preconditioning Methodology”. Preconditioning is necessary
♦ 可靠性试验: A series of laboratory tests carried out
under known stress conditions to evaluate the life span of a device or system. （在已知试验条件情况下通过实验室试验
测试来评估器件或系统的寿命）
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可靠性试验分类
♦ 对于不同的产品，为了达到不同的目的，可以选择不同的 可靠性试验方法。可靠性试验有多种分类方法:
▪ 以环境条件来划分,可分为包括各种应力条件下的模拟试验和现场 试验
▪ 以试验项目划分，可分为环境试验、寿命试验、加速试验和各种 特殊试验
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▪ ESD Test （Electrostatic Discharge 静电放电测试）
– HBM ESD （Human Body Model 人体模式） – MM ESD （Machine Model 设备模式） – CDM ESD （Charged Device Model 器件放电模式）
承受能力
T/C
Reflow for Soldering
220~240
T&H
PCB
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AOS Confidential
分层类型
塑封料和芯片表面之间
芯片底部和导电胶之间
金属框架和导电胶之间
金属框架和塑封料之间
塑封料和管脚之间
塑封料裂缝
塑封料分层，空洞
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பைடு நூலகம்
20 AOS Confidential
♦ 可靠性试验的目标是通过模拟和加速半导体元器件在整个 寿命周期中遭遇的各种情况（包括贴片，寿命，应用和运 行）
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