JESD22-A108-B IC寿命试验标准
新国网标准中智能电表用元器件寿命的计算与验证
1 寿命试验的理论计算
从统计意义上，集成电路的寿命可以根据加速
应力模型计算得出。集成电路在使用时会受到温度
应力、电应力和湿度应力的影响，根据集成电路多应
力综合加速模型，选取合适的置信度，就可以计算出
集成电路的平均寿命[1]。
当器件的工作环境同时存在温度、电压、湿度应
力时，假设应力之间没有相互影响，则可以认为这种
参考文献
[1] 蔡玲芳. 半导体器件寿命计算 [J]. 杭州电子科技 大学学报. 2012-10 [2] 石飞, 王甲, 阮颐, 一种实现无极性 RS-485 通信 的探讨 [J]. 集成电路应用，2018, 06：18-20 [3] 肖安兵, 王存, 阮颐. 电快速瞬变脉冲群抗扰度误 码率系统测试方案 [J]. 集成电路应用, 2014, 09：28 -31
Abstract: With the rapid development of smart grids, the State Grid has put forward higher requirements for the reliability life of smart meters, extending the reliability life from ten years to 16 years. As a result, higher requirements have been put forward for components used in smart meters. This article introduces the multi-stress acceleration model of integrated circuit life and the verification method of HTOL （High Temperature Operating Life）test. Taking the RS-485 transceiver as an example, we introduce the calculation and verification of smart meter components’life in the accelerated stress model with temperature stress and voltage stress. Keywords: Multiple-stress accelerated model; Reliability life; Smart Meter; High Temperature Operating Life
JESD22标准清单
JESD22-A101-B
Published:Apr-1997
STEADY-STATETEMPERATUREHUMIDITYBIASLIFETEST:
Thisstandardestablishesadefinedmethodandconditionsforperformingatemperaturehumiditylifetestwithbiasapplied.Thetestisusedtoevaluatethereliabilityofnon-hermeticpackagedsolidstatedevicesinhumidenvironments.Itemployshightemperatureandhumidityconditionstoacceleratethepenetrationofmoisturethroughexternalprotectivematerialoralonginterfacesbetweentheexternalprotectivecoatingandconductorsorotherfeatureswhichpassthroughit.Thisrevisionenhancestheabilitytoperformthistestonadevicewhichcannotbebiasedtoachieveverylowpowerdissipation.
6.
A105
C Jan 2004
现行
上电温循
7.
A106
B Jun 2004
现行
热冲击
8.
A107
C Apr 2013
现行
盐雾
9.
A108
D Nov 2010
JESD22-A108-B IC寿命试验标准
JESD22-A108-B是JESD22-A108-A的修订版。
标准内适用的文件：EIA/JESD 47 —— Stress-Test Driven Qualification of Integrated Circuits EIA/JEP 122 —— Failure Mechanism and Models for Silicon Semiconductor Devices(硅半导体器件的失效机理和模型)试验室温度应保持在特定温度的+/- 5℃内最大电源电压应遵守规格书内的规范；绝对最大额定电压和绝对最大额定结温，一般由制造商根据特定的设备或技术给定。
1. 应力持续时间由内部质量要求、EIA/JESD 47 或适当的采购文件制定。
2. 应力条件（持续提供）（1）环境温度除特殊要求，高温应根据最小结温在125℃以下调整；除特殊要求，低温最大值为-10℃。
（2）工作电压一般工作电压应为器件规定的最大工作电压。
可以使用更高的工作电压，以便从电压和温度上加速寿命试验，但一定不能超过绝对最大额定电压。
3. 偏置配置包括静态或脉冲应力和动态应力。
根据偏置配置、电源电压、输入电压是接地或上升到最大值的选择来确定应力温度，但不高与绝对最大额定结温。
器件输出可加负载也可不加负载，以达到特定的输出电平。
（1）HTFB（高温正向偏置试验）一般用在功率器件、二极管和分立晶体管器件，不用在集成电路。
设定在静态或脉冲正向偏压模式。
脉冲模式用来验证器件在最大额定电流附近承受的应力。
特定的偏置条件应由器件内固体结的最大数量来决定。
（2）HTLO/LTOL（高温工作寿命试验/低温工作寿命试验）HTOL一般用在逻辑或存储器件；LTOL一般用来寻找热载流子引起的失效，或用来试验存储器件或亚微米尺寸的器件。
器件工作在动态工作模式。
一般，一些输入参数也许被用来调整控制内部功耗，例如电源电压、时钟频率、输入信号等，这些参数也许工作在特定值之外，但在应力下会产生可预见的和非破坏性的行为。
JESD218B中文----寿命测试方法部分
6 Endurance Test Method本节描述了两种endurance verification方法，一种是基于Direct Method（直接法），另一种是基于Extrapolation Methods（外推法）。
这两种方法都包括endurance和retention。
直接法将ssd写入TBW，并进行数据保持测试。
如果在1000小时的stress cycle内可以达到全部TBW，则应采用Direct Method。
如果这是不可能的，那么Extrapolation Methods是可以接受的。
制造商可以使用Direct Method，即使这需要超过1000小时。
如果一个来自认证系列的SSD产品已经使用该标准进行了认证，那么后续的产品只需要1000小时Direct Method评估的数据，即使这导致这些驱动器没有完全达到TBW额定值限制。
6.1 Direct method图1显示了Direct Method的流程图。
在这种方法中，ssd使用指定的参考工作负载被stressed到TBW。
endurance应在高温和低温下进行。
在endurance之后，应进行retention 测试。
由于retention时间要求(表1)很长，需要extrapolation或加速来验证SSD满足retention 要求6.1.1 Sample Size and Acceptance Criteria对于系列中的第一个产品，样品应由所有负责SSD生产的工厂中至少三个非连续生产批次的SSD组成。
对于系列的后续产品，一个生产批量就足够了。
样本中ssd的数量应足以确定FFR和UBER的要求均满足60%的置信水平。
样本量和验收标准由以下两个方程定义，数学上体现了上一句60%的要求:UCL(functional_failures)≤FFR ⅹ SS (2)UCL(data_errors) ≤min(TBW,TBR) ⅹ8ⅹ1012ⅹUBERⅹSS (3) functional_failure：是可接受的功能失败数量data_errors：是可接受的数据错误数量min(x,y)：是x和y的最小值(也见6.1.3)FFR和UBER：见（表1）TBW：是总写入Bit量TBR：是总读取Bit量(见6.1.3)SS：是SSD的取样量UCL()：是表2定义的信心上限公式(见JESD47)一个常见的抽样计划称为accept-on-zero计划，因为如果没有失败，测试就会通过，如果失败大于零，测试就会失败。
JESD22-A101D温湿度偏压寿命
A101C 稳态温度、湿度/偏压、寿命试验1.范围:本测试方法用于评估非气密性封装IC器件在湿度环境下的可靠性.温度/湿度/偏压条件应用于加速湿气的渗透,可通过外部保护材料(塑封料或封口),或在外部保护材料与金属传导材料之间界面.2.设备本测试要求一个温湿测试炉,能够维持一个规定的温度和相关的持续湿度,同时在规定的偏压电路来测试提供电子连接元件.2.1温度与相关的湿度腔体必须能提供可控制温度和相关的湿度条件.在升或降过程.2.2应力下的元件应力下的元件应固定, 温度的变化最小化。
2.3污染最小化必须小心选择板和插座材料,以使释放的污染最小化,以及因腐蚀或其他失效引起的降级最小化.2.4离子污染设备的离子污染(如测试板/插座/电线/储存容器/插件箱等)必须受控,避免影响测试制品.2.5去离子水必须使用室温下最小1M欧.cm的去离子水3.测试条件测试条件包括温度,相关的湿度,和元件加偏压的时间注1 公差应用于整个可用的测试区域.注2 仅供参考注3 测试条件应持续适用,除中间读数点.对中间读数点,元件应在4.5规定时间内返回加压. 注4 典型为1000(-24,+168)3.2偏压指南依以下指南,应用两个偏压的方法之一A 最小化电源功率B选择尽可能多的金属脚加偏压C尽可能多通过芯片金属化加势差.D在操作范围内最大电压注上述的指南优先依赖于失效机理与规定的元件参数.E两种方法,满足指南,选择更严厉方式1)持续偏压: DC偏压必须持续提供.当芯片温度比腔体温度低于10度时,持续偏压比循环偏压更严厉,或,如果芯片温度未知,当试验下的元件热耗小于200mV.如果热耗大于200mV,则芯片温度应计算.如果芯片温度超过腔体环境温度5度,因为失效机理的加速因子将受影响，那么芯片温升必须包括在测试结果的报告中.2)循环偏压: 作用于测试的元件上的DC电压,采用合适的频率和占空比应被周期中断.如果偏压电路导致超过腔体环境的温升大于10C, ΔTja, 那么循环偏压比持续偏压更严厉,当对规定的元件类型优化时. 热作为功率的结果导致湿气从芯片上离开,因此隐藏了与湿气相关的失效机理.循环偏压当元件热耗不发生时,能让湿气在关状态时在芯片上积累.测试元件循环偏压对大多数塑料封装微型电路来说,1小时开1小时关,优先考虑.芯片温度,作为已知热阻和热耗基础上计算,应被结果报告引用,不管是否超出腔体的5度或更多.3.2.1选择和报告4.程序测试元件必须采用如下方式固定，在规定的电气偏压下，暴露在规定温度和湿度条件下。
JEDEC工业标准
JEDEC工业标准环境应力试验[JDa1]JESD22-A100-B Cycled Temperature-Humidity-Bias Life Test 上电温湿度循环寿命试验, (Revision of JESD22-A100-A) April 2000 [Text-jd001][JDa2]JESD22-A101-B Steady State Temperature Humidity Bias Life Test 上电温湿度稳态寿命试验, (Revision of JESD22-A101-A) April 1997 [Text-jd002][JDa3]JESD22-A102-C Accelerated Moisture Resistance -Unbiased Autoclave高加速蒸煮试验, (Revision of JESD22-A102-B) December 2000 [Text-jd003][JDa4]JESD22-A103-A Test Method A103-A High Temperature Storage Life高温储存寿命试验, (Revision of Test Method A103 Previously Published in JESD22-B) July 1989 [Text-jd004] [JDa5]JESD22-A103-B High Temperature Storage Life高温储存寿命试验, (Revision of JESD22-A103-A) August 2001 [Text-jd005][JDa6]JESD22-A104-B Temperature Cycling温度循环, (Revision of JESD22-A104-A) July 2000 (参见更新版本A104C) [Text-jd006][JDa7]EIA/JESD22-A105-B Test Method A105-B Power and Temperature Cycling上电和温度循环, (Revision of Test Method A105-A) February 1996 [Text-jd007][JDa8]JESD22-A106-A Test Method A106-A Thermal Shock热冲击, (Revision of Test Method A106-Previously Published in JESD22-B) April 1995 [Text-jd008][JDa9]JESD22-A107-A Salt Atmosphere盐雾试验, (Revision of Test Method A107-Previously Published in JESD22-B) December 1989 [Text-jd009][JDa10]JESD22-A108-B Temperature, Bias, and Operating Life高温环境条件下的工作寿命试验, (Revision of JESD22-A108-A) December 2000[JDa11]JESD22-A110-B Test Method A110-B Highly-Accelerated Temperature and Humidity Stress Test (HAST)高加速寿命试验, (Revision of Test Method A110-A) February 1999 [Text-jd010] [JDa12]JESD22-A113-B Preconditioning of Nonhermetic Surface Mount Devices Prior to Reliability Testing非密封表贴器件在可靠性试验以前的预处理, (Revision of Test Method A113-A)March 1999 [Text-jd011][JDa13]JESD22-A118 Accelerated Moisture Resistance - 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JEDEC工业标准
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JEDEC标准族
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Unbiased HAST不上电的高加速湿气渗透试验, December 2000 [Text-jd012][JDa14]JESD22-B106-B Test Method B106-B Resistance to Soldering Temperature for Through-Hole Mounted Devices插接器件的抗焊接温度试验, (Revision of Test MethodB106-A) February 1999 [Text-jd013][JDa15]EIA/JESD47 Stress-Test-Driven Qualification of Integrated Circuits集成电路施加应力的产品验收试验, July 1995 [Text-jd031][JDa16]JESD22-A104C Temperature Cycling, (Revision of JESD22-A104-B) May 2005 [Text-jd040]电应力和电测试试验[JDb1]JESD22-A114-B Electrostatic Discharge (ESD) Sensitivity Testing Human Body Model (HBM)人体模型条件下的静电放电敏感度试验, (Revision of JESD22-A114-A) June 2000 [Text-jd014][JDb2]EIA/JESD22-A115-A Electrostatic Discharge (ESD) Sensitivity Testing Machine Model (MM)机器模型条件下的静电放电敏感度试验, (Revision of EIA/JESD22-A115) October1997 [Text-jd015][JDb3]JESD22-A117 Electrically Erasable Programmable ROM (EEPROM) Program/Erase Endurance and Data Retention Test EEPROM的擦涂和数据保存试验, January 2000[Text-jd016][JDb4]EIA/JESD78 IC Latch-Up Test集成电路器件闩锁试验, March 1997 [Text-jd017][JDb5]JESD22-C101-A Field-Induced Charged-Device Model Test Method forElectrostatic-Discharge-Withstand Thresholds of Microelectronic Components微电子器件在电荷感应模型条件下的抗静电放电试验, (Revision of JESD22-C101) June2000 [Text-jd018]机械应力试验[JDc1]JESD-22-B103-A Test Method B103-A Vibration, Variable Frequency振动和扫频试验(Revision of Test Method B103 Previously Published in JESD22-B) July 1989 [Text-jd019] [JDc2]JESD22-B104-A Test Method B104-A Mechanical Shock机械冲击(Revision of Test Method B104, Previously Published in JEDEC Standard No.22-B) September 1990[Text-jd020][JDc3]EIA/JESD22-B116 Wire Bond Shear Test Method焊线邦定的剪切试验方法, July 1998 [Text-jd021][JDc4]JESD22-B117 BGA Ball Shear BGA焊球的剪切试验, July 2000 [Text-jd022][JDc5]JESD22B113 Board Level Cyclic Bend Test Method for Interconnect Reliability Characterization of Components for Handheld Electronic Products, March 2006 [Text-jd038] [JDc6]JESD22-B111 Board Level Drop Test Method of Components for Handheld Electronic Products, July 2003 [Text-jd039]综合试验与测试[JDd1]JEDEC Standard No.22-A109 Test Method A109 Hermeticity密封性试验, July 1988 [Text-jd023][JDd2]JESD22-A120 Test Method for the Measurement of Moisture Diffusivity and Water Solubility in Organic Materials Used in Integrated Circuits集成电路器件中使用的有机材料水分扩散和水溶性测定试验方法, June 2001 [Text-jd024][JDd3]JESD22-B100-A Physical Dimensions物理尺寸的测量, (Revision of Test Method B100-Previously Published in JESD22-B) April 1990 [Text-jd025][JDd4]JESD22-B101 Test Method B101 External Visual外观检查, (Previously published in JESD22-B) September 1987 [Text-jd026][JDd5]EIA/JESD22-B102-C Solderability Test Method可焊性试验方法, September 1998 [Text-jd027][JDd6]EIA/JESD22-B105-B Test Method B105-B Lead Integrity器件管脚的完整性试验, (Revision of Test Method B105-A) January 1999 [Text-jd028][JDd7]EIA/JESD22-B107-A Test Method B107-A Marking Permanency图标的耐久性试验, (Revision of Test Method B107-Previously Published in JESD22-B) September 1995[Text-jd029][JDd8]JESD22-B108 Coplanarity Test for Surface-Mount Semiconductor Devices表贴半导体器件的共面性试验, November 1991 [Text-jd030]其它[JDe1]JEP113-B Symbol and Labels for Moisture-Sensitive Devices湿度敏感器件的符号和标识, (Revision of JEP113-A) May 1999 [Text-jd032][JDe2]EIA/JEP122 Failure Mechanisms and Models for Silicon Semiconductors Devices硅半导体器件的失效机理和模型, February 1996 [Text-jd033][JDe3]IPC/JEDEC J-STD-020A Moisture/Reflow Sensitivity Classification for Nonhermetic Solid State Surface Mount Devices针对非密封表贴半导体器件的湿度/回流焊敏感度分类和级别, April 1999 [Text-jd034][JDe4]IPC/JEDEC J-STD-033 Standard for Handling, Packing, Shipping and Use of Moisture/Reflow Sensitive Surface Mount Devices湿度/回流焊敏感标贴器件的处理、包装、运输和使用的标准, May 1999 [Text-jd035][JDe5]EIA/JEP103-A Suggested Product-Documentation Classifications and Disclaimers, (Revision of JEP103) July 1996 [Text-jd036][JDe6]IPC/JEDEC J-STD-020D.1 Moisture/Reflow Sensitivity Classification for Nonhermetic Solid State Surface Mount Devices针对非密封表贴半导体器件的湿度/回流焊敏感度分类和级别, Supersedes IPC/JEDEC J-STD-020D August 2007, March 2008 [Text-jd037]。
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JESD22-A108-B是JESD22-A108-A的修订版。
标准内适用的文件：
EIA/JESD 47 —— Stress-Test Driven Qualification of Integrated Circuits
EIA/JEP 122 —— Failure Mechanism and Models for Silicon Semiconductor Devices(硅半导体器件的失效机理和模型)
试验室温度应保持在特定温度的+/- 5℃内
最大电源电压应遵守规格书内的规范；绝对最大额定电压和绝对最大额定结温，一般由制造商根据特定的设备或技术给定。
1. 应力持续时间
由内部质量要求、EIA/JESD 47 或适当的采购文件制定。
2. 应力条件（持续提供）
（1）环境温度
除特殊要求，高温应根据最小结温在125℃以下调整；除特殊要求，低温最大值为-10℃。
（2）工作电压
一般工作电压应为器件规定的最大工作电压。
可以使用更高的工作电压，以便从电压和温度上加速寿命试验，但一定不能超过绝对最大额定电压。
3. 偏置配置
包括静态或脉冲应力和动态应力。
根据偏置配置、电源电压、输入电压是接地或上升到最大值的选择来确定应力温度，但不高与绝对最大额定结温。
器件输出可加负载也可不加负载，以达到特定的输出电平。
（1）HTFB（高温正向偏置试验）
一般用在功率器件、二极管和分立晶体管器件，不用在集成电路。
设定在静态或脉冲正向偏压模式。
脉冲模式用来验证器件在最大额定电流附近承受的应力。
特定的偏置条件应由器件内固体结的最大数量来决定。
（2）HTLO/LTOL（高温工作寿命试验/低温工作寿命试验）
HTOL一般用在逻辑或存储器件；LTOL一般用来寻找热载流子引起的失效，或用来试验存储器件或亚微米尺寸的器件。
器件工作在动态工作模式。
一般，一些输入参数也许被用来调整控制内部功耗，例如电源电压、时钟频率、输入信号等，这些参数也许工作在特定值之外，但在应力下会产生可预见的和非破坏性的行为。
特定的偏置条件应由器件内潜在的最大数量的工作节点确定。
（3）HTRB（高温反向偏置试验）
HTRB用来试验功率器件。
器件一般工作在静态测试模式，试验在最大额定击穿电压和/或电流附件器件承受的应力。
（4）HTGB（高温们偏置试验）
HTGB一般用在功率器件试验。
器件一般工作在静态模式，试验在最大额定氧化物击穿电压附件器件承受的应力。
4. 冷却
在移除偏置前，高温应力下的器件应冷却到55℃以下。
为了移动器件到与寿命测试的试验室分离的冷却位置上而中断偏置长达一分钟的情况不应视为移除偏置。
所有制定的电子测量应在所有器件重加热钱完成。
**偏置是指加载到电源引脚上的电压。