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集成电路可靠性试验项目、要领及标准汇总

作者: 宣布日期:2025-10-27

可靠性(Reliability)是权衡产品耐久力的指标,, ,典范IC产品的生命周期通??捎靡惶踉「浊撸˙athtub Curve)来体现。。。


如上图所示,, ,集成电路的失效原因大致可分为三个阶段:

Region (I) 被称作早夭期(Infancy period),, ,此阶段产品的失效率急剧下降,, ,失效原因源于IC设计和生产历程中的缺陷;;;;;;

Region (II) 被称为使用期(Useful life period),, ,该阶段产品的失效率坚持稳固,, ,失效原因往往具有随机性,, ,例如温度转变等;;;;;;

Region (III) 被叫做磨耗期(Wear - Out period),, ,这一阶段产品的失效率会迅速升高,, ,失效原因是产品恒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品级、Latch_up测试评价、崎岖温性能剖析试验、集成电路微缺陷剖析、封装缺陷无损检测及剖析、电迁徙与热载流子评价剖析


凭证试验品级可分为以下几类:

一、使用寿命测试项目(Life test items)

EFR:早期失效品级测试(Early fail Rate Test)

目的:评估工艺的稳固性,, ,加速缺陷失效率,, ,剔除因先天性原因失效的产品。。。

测试条件:在特准时间内动态提高温度和电压对产品举行测试。。。

失效机制:质料或工艺的缺陷,, ,包括氧化层缺陷、金属刻镀问题、离子玷污等生产历程造成的失效。。。

参考标准:JESD22 - A108 - AEIAJED - 4701 - D101

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

目的:评估器件在超热和超电压情形下一段时间的耐久能力。。。

测试条件:125℃,, ,1.1VCC,, ,动态测试。。。

失效机制:电子迁徙、氧化层破碎、相互扩散、不稳固性、离子玷污等。。。

参考数据:125℃条件下1000小时测试通过,, ,IC可包管持续使用4年;;;;;;2000小时测试通过,, ,可持续使用8年;;;;;;150℃ 1000小时测试通过包管使用8年,, ,2000小时包管使用28年。。。

参考标准:MIT - STD - 883E Method 1005.8、JESD22 - A108 - AEIAJED - 4701 - D101

二、情形测试项目(Environmental test items)

PRE - CON:预处理测试(Precondition Test)

目的:模拟IC在使用前于一定湿度和温度条件下存储的耐久力,, ,即IC从生产到使用时代存储的可靠性。。。

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

目的:评估IC产品在高温、高湿、偏压条件下对湿气的反抗能力,, ,加速其失效历程。。。

测试条件:85℃,, ,85%RH,, ,1.1 VCC,, ,Static bias。。。

失效机制:电解侵蚀。。。

参考标准:JESD22 - A101 - DEIAJED - 4701 - D122

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

目的:评估IC产品在偏压下高温、高湿、高气压条件下对湿度的反抗能力,, ,加速其失效历程。。。

测试条件:130℃,, ,85%RH,, ,1.1 VCC,, ,Static bias,, ,2.3 atm。。。

失效机制:电离侵蚀、封装密封性问题。。。

参考标准:JESD22 - A110

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

目的:评估IC产品在高温、高湿、高气压条件下对湿度的反抗能力,, ,加速其失效历程。。。

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

失效机制:化学金属侵蚀、封装密封性问题。。。

参考标准:JESD22 - A102、EIAJED - 4701 - B123

* HAST与THB的区别在于HAST温度更高且思量了压力因素,, ,实验时间可缩短;;;;;;而PCT不加偏压,, ,但湿度更大。。。

TCT:崎岖温循环试验(Temperature Cycling Test)

目的:评估IC产品中具有差别热膨胀系数的金属之间界面的接触良率。。。要领是通过循环流动的空气使温度在高温顺低温之间重复转变。。。

测试条件:Condition B: - 55℃至125℃;;;;;;Condition C: - 65℃至150℃。。。

失效机制:电介质断裂、导体和绝缘体断裂、差别界面分层。。。

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

TST:崎岖温攻击试验(Thermal Shock Test)

目的:评估IC产品中具有差别热膨胀系数的金属之间界面的接触良率。。。要领是通过循环流动的液体使温度在高温顺低温之间重复转变。。。

测试条件:Condition B: - 55℃至125℃;;;;;;Condition C: - 65℃至150℃。。。

失效机制:电介质断裂、质料老化(如bond wires)、导体机械变形。。。

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

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

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

目的:评估IC产品在现实使用前,, ,在高温条件下坚持数年不事情状态的寿命。。。

测试条件:150℃。。。

失效机制:化学和扩散效应、Au - Al共金效应。。。

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

可焊性试验(Solderability Test)

目的:评估IC leads在粘锡历程中的可靠性。。。

测试要领:Step1:蒸汽老化8小时;;;;;;Step2:浸入245℃锡盆中5秒。。。

失效标准(Failure Criterion):至少95%良率。。。

详细的测试条件和估算效果可参考以下标准:MIT - STD - 883E Method 2003.7、JESD22 - B102

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

目的:评估IC对瞬间高温的敏感度。。。

测试要领:侵入260℃锡盆中10秒。。。

失效标准(Failure Criterion):凭证电测试效果。。。

详细的测试条件和估算效果可参考以下标准: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)

目的:评估非挥发性memory器件在多次读写算后的长期性能。。。

测试要领:将数据写入memory的存储单位,, ,再擦除数据,, ,重复该历程多次。。。

测试条件:室温或更高温度,, ,每个数据的读写次数抵达100k ~ 1000k。。。

参考标准:MIT - STD - 883E Method 1033

数据坚持力测试(Data Retention Test)

目的:在重复读写后,, ,加速非挥发性memory器件存储节点的电荷损失。。。

测试条件:在高温条件下将数据写入memory存储单位后,, ,多次读取并验证单位中的数据。。。

失效机制:150℃ 

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