振動(dòng)台-勤卓環境測試有限公司

(圖文介紹)可靠性測試的流程和核心(xīn)

發布時間: 2023-02-06    來(lái)源:勤卓環試   

1.產品測試

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


Ø 產品功能/性能測試:

驗證產品是否達到設計規格(gé)書中的功能和性能指標;

Ø 可靠性測試(shì):

測(cè)試產(chǎn)品壽命和可靠程度,找出產品在原材(cái)料、結構、工(gōng)藝、環境適(shì)應性等方麵所存在的(de)問題,是產(chǎn)品(pǐn)量產前*的環節

Ø 量產自動化測試:

批量(liàng)測試產品,剔除生產工藝缺陷造成的不良品。

下圖簡(jiǎn)介描(miáo)述了(le)產品整(zhěng)個開發周期,本文重點介紹可靠性測試相關部分。




1 產品開(kāi)發流程


2.可靠(kào)性測試

產品的生命周期如下圖所(suǒ)示,有3個階段,可靠性測試的目的在於剔除(chú)產品由於原材料、結構、工藝、環境適應性等方(fāng)麵問題造成的早期失(shī)效,確保產品(pǐn)的使用期壽命達到設計預期。2 產品生命周期


3.常用可靠性測試規範

電子產品常用的工業級可靠性測試可分為以下幾類

Ø 環境應力測試

Ø 電測試

Ø 機械應力測試

Ø 綜合測試

3.1 環境應(yīng)力測試規範(fàn)

1    環境應力測試(shì)規範(fàn)    標準說明(míng)
1.01    上電(diàn)溫濕度循環壽命測試    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加速蒸煮測試    JESD22-A102-C Accelerated Moisture Resistance -Unbiased Autoclave
1.04    gao溫儲存壽(shòu)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(xún)環(TC)    EIA/JESD22-A105-B Test Method A105-B Power and Temperature Cycling
1.08    熱衝擊(jī)    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)條件下的工作壽(shòu)命測試(shì)    JESD22-A108-B Temperature, Bias, and Operating Life
1.11    gao加速壽命測試    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(jiē)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(chéng)電路(lù)壓力測試規範    EIA/JESD47 Stress-Test-Driven Qualification of Integrated Circuits
1.16    溫度循(xún)環    JESD22-A104C Temperature Cycling

1 環(huán)境應力測試項(xiàng)目(mù)

3.2 電測試規範

2

電測試規範


2.01

人體模(mó)型條件(jiàn)下的靜電(diàn)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的擦塗和數據保存測試

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

2.04

集(jí)成電路器件閂(shuān)鎖測試

EIA/JESD78 IC Latch-Up Test

2.05

微電子器件在電荷感應模(mó)型條件下的抗靜電(diàn)放電測試

JESD22-C101-A Field-Induced Charged-Device Model Test Method for Electrostatic-Discharge-Withstand Thresholds of Microelectronic Components

2 電測試(shì)項目

3.3機械(xiè)應力測(cè)試規範3    機械應力(lì)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(jī)械衝擊    JESD22-B104-A Test Method B104-A Mechanical Shock
3.03    焊線邦定的剪切測試方(fāng)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(cè)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(jī)械應力測(cè)試項目

3.4 綜合(hé)測試規範4    綜合測試(shì)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(cái)料水分擴散和水溶性測(cè)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    JESD22-B100-A Physical Dimensions
4.04    外觀檢查    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    圖標的耐久(jiǔ)性測試    EIA/JESD22-B107-A Test Method B107-A Marking Permanency
4.08    表貼半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 其他規範5    其它規範
5.01    濕度敏感器件的符號和標識    JEP113-B Symbol and Labels for Moisture-Sensitive Devices
5.02    矽半導體器件(jiàn)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件的濕度/回流焊敏感度分級(jí)    IPC/JEDEC J-STD-020A Moisture/Reflow Sensitivity Classification for Nonhermetic Solid  State Surface Mount Devices
5.04    濕(shī)度/回流焊敏感標貼器件的處理、包裝、運輸和使用的標準(zhǔn)    IPC/JEDEC J-STD-033 Standard for Handling, Packing, Shipping and Use of Moisture/Reflow  Sensitive Surface Mount Devices
5.05    產(chǎn)品文(wén)檔分類建議    EIA/JEP103-A Suggested Product-Documentation Classifications and Disclaimers
5.06    針對非密(mì)封表(biǎo)貼半導體器(qì)件的濕度/回流(liú)焊敏感度分級 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

5 其他

4. 常用標準- JESD47:集成電路壓力測試規範

JESD47是在工業級電子產(chǎn)品領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的可靠性測(cè)試標準,它定(dìng)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可靠性(xìng)測試。

4.1 參考文獻


標(biāo)準

說明

1

UL94

設(shè)備和器具零件塑料材料(liào)易燃性試驗(yàn)。

2

ASTM D2863

用氧指數法測定塑料的可燃性(xìng)

3

IEC Publication 695

防(fáng)火測試

4

JP-001

晶圓廠工藝驗證準則(zé)

5

J-STD-020

Moisture/Reflow Sensitivity Classification for Nonhermetic Solid
State Surface-Mount Devices.

6

JESD22 係列

封裝(zhuāng)設備的可靠性測試項目

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

電子產品的早期壽(shòu)命失(shī)效率計算準則(zé)

10

JESD78

芯片Latch Up測試。

11

JESD85

計算FIT(10小時失效一次為1 FIT)單位故障率的方法

12

JESD86

電氣參數評(píng)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(dǎo)體故障機製

16

JEP143

固態可靠性評估資格(gé)認定(dìng)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(hé)錫合金表麵塗層的(de)晶須生長測試方法


6 JESD47標準參考(kǎo)文獻

4.2 樣(yàng)品數(shù)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抽樣標準

4.3早(zǎo)期失效率計算

Ø 目的:ELFR ( Early Life Failure Rate)早期失效測試,主要(yào)反映出產品在zui初投入使用的幾個月時(shí)間內產品的質量情況,評估產品及設計的穩定性,加速缺陷失效(xiào)率,去除由(yóu)於先天原因失效的產品。

名稱

條(tiáo)件

測試時間

具體操作

失效原理(lǐ)

ELFR

(早期失效測試)

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

48 h

在規定條件下執行完測試,在12小時內進行電氣測試(zui大延時在24小時內),判斷樣本失效數量。

材料或工藝的缺(quē)陷包括諸如氧(yǎng)化層(céng)缺陷,金屬刻鍍,離子玷汙(wū)等(děng)由於生產(chǎn)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(xū)從zui少(shǎo)三組不連續的產品批次中抽取,並由具有品質代表性的樣本組成。所有樣本應在同(tóng)一地點用同樣的流程進行組裝和收集。在60%的可信度時,以百萬分之一的失效(xiào)(FPM)為單位,下圖說明了想要達到不同的早期失效率目標(biāo)的zui小樣本數量(liàng)。

4 早期失效的抽樣標準

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

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(wēn)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(zuò)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(wēn)數據存(cún)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(lǐ)

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加速溫濕度及(jí)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(cè)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(xìng)測試方案(àn)

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