
企業(yè)新聞 品牌專欄 案例報(bào)道 企業(yè)文化 技術(shù)文章 產(chǎn)品評測
2019年11月20日 09:46赤松城(北京)科技有限公司點(diǎn)擊量:6662
產(chǎn)品測試是公司產(chǎn)品品質(zhì)的有效保障,它貫穿于整個(gè)產(chǎn)品生命周期,主要包括以下三大類:
Ø 產(chǎn)品功能/性能測試:
驗(yàn)證產(chǎn)品是否達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)格書中的功能和性能指標(biāo);
Ø 可靠性測試:
測試產(chǎn)品壽命和可靠程度,找出產(chǎn)品在原材料、結(jié)構(gòu)、工藝、環(huán)境適應(yīng)性等方面所存在的問題,是產(chǎn)品量產(chǎn)前*的環(huán)節(jié)
Ø 量產(chǎn)自動(dòng)化測試:
批量測試產(chǎn)品,剔除生產(chǎn)工藝缺陷造成的不良品。
下圖簡介描述了產(chǎn)品整個(gè)開發(fā)周期,本文重點(diǎn)介紹可靠性測試相關(guān)部分。圖 1 產(chǎn)品開發(fā)流程
產(chǎn)品的生命周期如下圖所示,有3個(gè)階段,可靠性測試的目的在于剔除產(chǎn)品由于原材料、結(jié)構(gòu)、工藝、環(huán)境適應(yīng)性等方面問題造成的早期失效,確保產(chǎn)品的使用期壽命達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期。圖 2 產(chǎn)品生命周期
電子產(chǎn)品常用的工業(yè)級可靠性測試可分為以下幾類
Ø 環(huán)境應(yīng)力測試
Ø 電測試
Ø 機(jī)械應(yīng)力測試
Ø 綜合測試
3.1 環(huán)境應(yīng)力測試規(guī)范
1 環(huán)境應(yīng)力測試規(guī)范 標(biāo)準(zhǔn)說明
1.01 上電溫濕度循環(huán)壽命測試 JESD22-A100-B Cycled Temperature-Humidity-Bias Life Test
1.02 上電溫濕度穩(wěn)態(tài)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(chǔ)存壽命測試 JESD22-A103-A Test Method A103-A High Temperature Storage Life
1.05 gao溫儲(chǔ)存壽命測試 JESD22-A103-B High Temperature Storage Life
1.06 溫度循環(huán) JESD22-A104-B Temperature Cycling
1.07 上電和溫度循環(huán)(TC) EIA/JESD22-A105-B Test Method A105-B Power and Temperature Cycling
1.08 熱沖擊 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(huán)境條件下的工作壽命測試 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(yù)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 集成電路壓力測試規(guī)范 EIA/JESD47 Stress-Test-Driven Qualification of Integrated Circuits
1.16 溫度循環(huán) JESD22-A104C Temperature Cycling
表 1 環(huán)境應(yīng)力測試項(xiàng)目
3.2 電測試規(guī)范
2 | 電測試規(guī)范 |
|
2.01 | 人體模型條件下的靜電放電敏感度測試 | JESD22-A114-B Electrostatic Discharge (ESD) Sensitivity Testing Human Body Model (HBM) |
2.02 | 機(jī)器模型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的擦涂和數(shù)據(jù)保存測試 | JESD22-A117 Electrically Erasable Programmable ROM (EEPROM) Program/Erase Endurance and Data Retention Test |
2.04 | 集成電路器件閂鎖測試 | EIA/JESD78 IC Latch-Up Test |
2.05 | 微電子器件在電荷感應(yīng)模型條件下的抗靜電放電測試 | JESD22-C101-A Field-Induced Charged-Device Model Test Method for Electrostatic-Discharge-Withstand Thresholds of Microelectronic Components |
表 2 電測試項(xiàng)目
3.3機(jī)械應(yīng)力測試規(guī)范3 機(jī)械應(yīng)力測試規(guī)范
3.01 振動(dòng)和掃頻測試 JESD-22-B103-A Test Method B103-A Vibration, Variable Frequency
3.02 機(jī)械沖擊 JESD22-B104-A Test Method B104-A Mechanical Shock
3.03 焊線邦定的剪切測試方法 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]
表 3 機(jī)械應(yīng)力測試項(xiàng)目
3.4 綜合測試規(guī)范4 綜合測試規(guī)范
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(jī)材料水分?jǐn)U散和水溶性測定測試方法 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(biāo)的耐久性測試 EIA/JESD22-B107-A Test Method B107-A Marking Permanency
4.08 表貼半導(dǎo)體器件的共面性測試 JESD22-B108 Coplanarity Test for Surface-Mount Semiconductor Devices
表 4 綜合測試項(xiàng)目
3.5 其他規(guī)范5 其它規(guī)范
5.01 濕度敏感器件的符號和標(biāo)識 JEP113-B Symbol and Labels for Moisture-Sensitive Devices
5.02 硅半導(dǎo)體器件的失效機(jī)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(dǎo)體器件的濕度/回流焊敏感度分級 IPC/JEDEC J-STD-020A Moisture/Reflow Sensitivity Classification for Nonhermetic Solid State Surface Mount Devices
5.04 濕度/回流焊敏感標(biāo)貼器件的處理、包裝、運(yùn)輸和使用的標(biāo)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)品文檔分類建議 EIA/JEP103-A Suggested Product-Documentation Classifications and Disclaimers
5.06 針對非密封表貼半導(dǎo)體器件的濕度/回流焊敏感度分級 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
表 5 其他
JESD47是在工業(yè)級電子產(chǎn)品領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的可靠性測試標(biāo)準(zhǔn),它定義了一系列測試項(xiàng)目,用于新產(chǎn)品,新工藝或工藝發(fā)生變化時(shí)的可靠性測試。
4.1 參考文獻(xiàn)
| 標(biāo)準(zhǔn) | 說明 |
1 | UL94 | 設(shè)備和器具零件塑料材料易燃性試驗(yàn)。 |
2 | ASTM D2863 | 用氧指數(shù)法測定塑料的可燃性 |
3 | IEC Publication 695 | 防火測試 |
4 | JP-001 | 晶圓廠工藝驗(yàn)證準(zhǔn)則 |
5 | J-STD-020 | Moisture/Reflow Sensitivity Classification for Nonhermetic Solid |
6 | JESD22 系列 | 封裝設(shè)備的可靠性測試項(xiàng)目 |
7 | JESD46 | Guidelines for User Notification of Product/process Changes by Semiconductor Suppliers. |
8 | JESD69 | 硅器件信息(不同產(chǎn)品)要求參照標(biāo)準(zhǔn) |
9 | JESD74 | 電子產(chǎn)品的早期壽命失效率計(jì)算準(zhǔn)則 |
10 | JESD78 | 芯片Latch Up測試。 |
11 | JESD85 | 計(jì)算FIT(10小時(shí)失效一次為1 FIT)單位故障率的方法 |
12 | JESD86 | 電氣參數(shù)評估 |
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(jī)制 |
16 | JEP143 | 固態(tài)可靠性評估資格認(rèn)定方法 |
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 | 錫和錫合金表面涂層的晶須生長測試方法 |
表 6 JESD47標(biāo)準(zhǔn)參考文獻(xiàn)
4.2 樣品數(shù)計(jì)算
N >= 0.5 [Χ2 (2C+2, 0.1)] [1/LTPD – 0.5] + C
C = 接受數(shù)量, N=zui小樣品數(shù), 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.
圖 3 LTPD抽樣標(biāo)準(zhǔn)
4.3早期失效率計(jì)算
Ø 目的:ELFR ( Early Life Failure Rate)早期失效測試,主要反映出產(chǎn)品在zui初投入使用的幾個(gè)月時(shí)間內(nèi)產(chǎn)品的質(zhì)量情況,評估產(chǎn)品及設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性,加速缺陷失效率,去除由于先天原因失效的產(chǎn)品。
名稱 | 條件 | 測試時(shí)間 | 具體操作 | 失效原理 |
ELFR (早期失效測試) | 測試TJ溫度控制在125度,被測產(chǎn)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(yīng)用的狀態(tài)進(jìn)行搭接。 | 48 h<t<168 h (zui有效的參考時(shí)間是168h) | 在規(guī)定條件下執(zhí)行完測試,在12小時(shí)內(nèi)進(jìn)行電氣測試(zui大延時(shí)在24小時(shí)內(nèi)),判斷樣本失效數(shù)量。 | 材料或工藝的缺陷包括諸如氧化層缺陷,金屬刻鍍,離子玷污等由于生產(chǎn)造成的失效。 |
表 7 早期失效測試
抽樣標(biāo)準(zhǔn):早期失效測試的樣本需從zui少三組不連續(xù)的產(chǎn)品批次中抽取,并由具有品質(zhì)代表性的樣本組成。所有樣本應(yīng)在同一地點(diǎn)用同樣的流程進(jìn)行組裝和收集。在60%的可信度時(shí),以百萬分之一的失效(FPM)為單位,下圖說明了想要達(dá)到不同的早期失效率目標(biāo)的zui小樣本數(shù)量。
圖 4 早期失效的抽樣標(biāo)準(zhǔn)
4.4生產(chǎn)工藝變化時(shí)測試項(xiàng)目選擇指導(dǎo)圖 5 工藝變化測試項(xiàng)目選擇指導(dǎo)
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溫工作壽命 | JESD22-A108, | 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(jié)ELFR | 168 hrs | |
Low Temperature Operating Life 低溫工作壽命 | JESD22-A108 | LTOL | TJ<=50C Vcc>=Vcc max | 1 Lot/32 units | 1000 hrs/0 Fail | |
High Temperature Storage Life gao溫存儲(chǔ)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(shù) | 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?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)測試 | JESD22-A117
| UCHTDR | TA>125°C Vcc>=Vcc max
| 3 lots /77 units | 1000 h/0fail | |
Cycling Endurance 循環(huán)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(huán)后gao溫?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)測試 | JESD22-A117
| PCHTDR | 參照4.5 | 3 lots /39 units | 參照4.5 | |
LowTemperature Retention and read disturb低溫保存和讀取干擾 | JESD22-A117
| LTDR | TA=25°C | 3 lots /38 units | 參照4.5 | |
MSL Preconditioning 預(yù)處理 | 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(huán)測試) |
JESD22-A104 | TC | 參照4.7 TC | 3 Lots /25 units | 參照4.7 TC | |
Unbiased Temperature/Humidity gao加速溫濕度測試 | JESD22-A118 | UHAST | 130 °C / 85% RH 110 °C / 85% RH | 3 Lots /25 units | 96 hrs / 0 Fail |
表 12 智能卡可靠性測試方案
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