1、概述
    在芯片完成整個（gè）封裝流程之後，封裝廠會對其產品進行質量和可靠性兩方麵的檢測。
    質量檢測主要檢測（cè）封裝後芯片的可用性，封裝後的質量和性能情況，而可靠性則是對封裝的可靠性相關參數的測試。
    首先，我們必須理解什麽叫做“可靠性”，產（chǎn）品的可靠性（xìng）即產品可靠度的性能，具體表現在產品使用時是否容易出故障，產（chǎn）品使用壽（shòu）命是否合理等。如果說“品質（zhì）”是檢測產品“現在”的質（zhì）量的話，那麽“可靠性”就是檢測（cè）產品“未來”的質量。

    圖（1）所示（shì）的統計學上的浴盆曲線（Bathtub Curve）很清晰地描述了生產廠商對產品可靠性的控製，也同步描述了客戶對可靠性的需求。

    上圖所示的早夭區是指短時間內就會被損壞的產品，也是生產廠商需要淘汰的，客（kè）戶所不能（néng）接受的產品；正常使用壽命區代表客戶可（kě）以接受的產品;耐用區指性能特別（bié）好，特別耐用的產品。由圖上的浴缸曲（qǔ）線可見，在早天區和耐用區，產品的不（bú）良率一般比較高。在正常使用區，才有比較穩定的良率。大部（bù）分產品都是在正常使用區的。可靠性測試就（jiù）是為了分辨產品是否屬（shǔ）於正常使（shǐ）用區（qū）的測試，解決皁期開發中產品不穩定，良率低等問題，提高技術，使封裝生產線（xiàn）達到高（gāo）良率，穩定運行的自的。
    在封裝業的發展史上，早期的封裝廠商並不把可（kě）靠性測試（shì）放在位，人們重視的是產能，隻要一定生產能力就能贏利。到了90年代，隨著封裝技術的發展，封裝廠家也逐漸增多，產品質量就擺到了（le）重要位置，誰家產品（pǐn）的質量好，就占優勢，於（yú）是（shì）質（zhì）量問題是主要的竟爭點和研究方向。進入21世紀，當質量問題基本解決以後，廣廠（chǎng）商之間的競爭放在了可靠性上，同等質量，消費者（zhě）自然喜歡高可（kě）靠性的產品，於是可靠性越發顯示其重要性，高可（kě）靠（kào）性是現代封裝技術的研（yán）發（fā）的重要指（zhǐ）標。
    2、可靠性測試項目

    一般封裝廠的可靠性測試項（xiàng）目有6項，如表1所示

    各個測試項都有一定（dìng）的目的，針對（duì）性和具體方法，但就測試項目而言，基本（běn）上都與溫度，濕度，壓強等環境參（cān）數有關，偶爾還（hái）會加上偏壓等以製造惡劣破壞環境來達到測試（shì）產品可靠性（xìng）的自的。
    各個測試項目大都采用采樣的方法，即隨機抽查一定數量產品的可（kě）靠性（xìng）測試結果來斷定生產線是否通過可靠性測試。各個封裝廠的可靠性判定標準也各不相同，實力雄厚的企業（yè）一般會用較高水準的（de）可靠（kào）性標準。

    6種（zhǒng）測試項（xiàng）目是有先（xiān）後順（shùn）序的，如圖（2)所示。Preconditioning Test是首先要進行的測試項目,之後進行（háng）其他5項的測試。之所以有這種先後順（shùn）序,是由PRECON TEST的目的決定的（de），在以下的章節中，我們分別講述各種測試的具體內容，目的。鑒於PRECON TEST特殊性，將放在後介紹。

    3、T/C測試（溫（wēn）度循（xún）環測試）
    T/C (Temperature Cycling)測試，即溫度循環測試。

    溫度循環試驗箱如圖3所示，由一個熱氣腔，一個冷（lěng）氣腔組成，腔內分別填充著熱冷（lěng）空（kōng）氣（熱冷空（kōng）氣的溫度各個封裝廠有自己的標準，相（xiàng）對溫差越大，通過測試的產品的某特性可靠性越（yuè）高)。兩腔之間有個閥門，是待（dài）測品往返兩（liǎng）腔的通道。

    在封裝（zhuāng）芯片（piàn）做T/C測試的時候，有4個參數，分（fèn）別（bié）為熱腔溫度，冷腔溫度（dù），循環次數，芯片單次單腔停（tíng）留時間。

    如（rú）表2所示的參數就代表T/C測試時把封裝後的（de）芯片放在150℃的溫度循環試驗箱15分鍾，再通過閥門放入-65℃的低溫箱15分鍾，再放入高溫箱，如此反複1000次。之後測試電路性（xìng）能以檢測是否通過T/C可靠性測試。
    從T/C的測（cè）試方法已經可以看出，T/C測試得主（zhǔ）要目的是測試半導（dǎo）體封裝（zhuāng）體熱脹冷縮的耐久性。

    在封裝體中，有許多（duō）種材料，材（cái）料（liào）之間都有相應（yīng）的結合麵，在封（fēng）裝體所處環境的溫度有所變化時，封裝體內各種材料就會有熱脹冷縮效應，而且材料熱膨脹係數（shù）不同，其熱脹冷縮的程度就有所不同，這樣原來緊密結合（hé）的材料結合（hé）麵就會出現問題。圖示4是以Lead frame封（fēng）裝為例，熱脹冷縮是的具體情況：其中主要的材料包括lead frame的Cu材料（liào），芯片（piàn）的矽材料，連接用的（de）金線材料，還（hái）有芯片（piàn）粘接的膠體材料。其中EMC與矽芯片，Lead frame有大麵積基礎，比較容易脫層，矽芯片與粘（zhān）合的矽膠，矽膠和leadframe之間也（yě）會在T/C測試中失效。

    再由圖5來看一下T/C測試中的幾個失效模型。

    4、T/S測試（冷熱衝擊測試（shì））
    T/S test (Thermal Shock test）即測試封裝體抗熱衝擊的能（néng）力。

    T/S測試和T/C測試有點類似，不同的是（shì）T/S測試環境是在高溫液體中轉換，液體的導熱（rè）比空氣（qì）快，於（yú）是有較強的（de）熱衝（chōng）擊力。

    例如表3所示的參（cān）數，就代表在2個隔離的區域分別放入（rù）150℃的液體和-65℃的液（yè）體，然後把封（fēng）裝產品放入一個（gè）區，5分鍾（zhōng）後再裝入另一個區，由於（yú）溫差大，傳（chuán）熱環境好，封裝體（tǐ）就受到很強的熱衝擊，如此往複（fù）1000次，來測試產品的抗熱衝擊性，終（zhōng）也是通過測試電路的通斷情況斷（duàn）定產品是否TS可靠性測試。

    5、HTS測試
    HTS (High temperature Storage)測試，是測試封裝（zhuāng）體長（zhǎng）時間暴露在高溫環境下的（de）耐久（jiǔ）性實驗（yàn）。

    HTS測試是把封（fēng）裝產品長時間放置在高溫氮氣（qì）烤箱中，然後測試它的電路通斷情況。

    如（rú）表4參數表示封裝（zhuāng）放置在150℃高溫氮氣烤箱（xiāng）中1000小時(圖7中）。
    HTS測試是因為在高溫（wēn）條件下，半（bàn）導體構成物質的活化性增強，會有物質間的擴散作用，而導致電氣的不良發生，另外（wài）因（yīn）為高溫，機械性較弱的物質也容易損壞。

    例如圖8所示的kirkendall孔洞產生就是因為物質可擴散作用造成的。

    在金線和芯片的結合麵上，它的材料結構依次為:鋁，鋁金合金，金，在高溫的狀態下，金和鋁金屬都變得很活躍，相互會擴散，但是由於鋁的擴散速度比金要快，所以在（zài）鋁的界麵物質（zhì）就（jiù）變（biàn）少，就（jiù）形成了孔洞。這樣就造成電路性能不（bú）好，甚至導致斷路。
    那麽如（rú）何解決HTS可靠性測試不良的問題呢?
    首先在特定情況下，我們可以選擇使用同種（zhǒng）物質結合電路，比（bǐ）如軍事上，金線用鋁線代替，這（zhè）樣就不會因為金屬間的擴散而產生不良了。
    我們也可以用摻雜物（wù）質作（zuò）中介層來抑製物質（zhì）間的相互擴散。當然（rán）還有一種方法就是避免把封裝體長時間在高溫下放置，沒（méi）有長時（shí）間的高溫環（huán）境，自然不會有擴散導（dǎo）致失效的結果（guǒ）了。
    6、TH測試

    TH (Temperature & Humidity)測試，是測試封裝在（zài）高溫潮濕環境下的耐（nài）久性的實驗

    實驗（yàn）結束時（shí）也是靠測定封裝體電路的通斷特性來斷定產品是否有優良（liáng）的耐高溫濕性。
在TH測試中，由於EMC材料有（yǒu）一定的吸濕性，而內部電（diàn）路在潮濕的環境下，很容易導致（zhì）漏電，短路等效應。
    為（wéi）了有更好的防濕性（xìng）,我們會選擇（zé）使用（yòng）陶瓷封裝來（lái）代替塑料封（fēng）裝，因為塑料（liào）封裝的EMC材料比較容（róng）易吸水。當然也可控製EMC的材料成分，以達到（dào）其吸濕性的目的。

    如圖9所示，TH測試是在一個能保持恒定溫（wēn）度和適度的恒溫恒濕試驗（yàn）箱中進行的，一般測試（shì）參數如表5

    7、PCT測試

    PCT (Pressure Cooker Test)，是對封裝體抵抗抗潮濕環境（jìng）能力的測試。PCT測試與TH測試類似（sì），隻是增加了壓強環境以縮短測試時間,通常做PCT測試的工具我們叫“高（gāo）壓鍋、高壓加速老化試（shì）驗箱”。

    PCT測試的（de）參數如表6所示（shì）:

    在PCT測試後，也同樣是測試產品的電路通斷性（xìng）能（néng）。在Leadframe封裝中，Leadframe材料和EMC材料結合（hé）處很容易水分滲入，這樣就容易（yì）腐蝕內部的電路，腐蝕鋁（lǚ）而（ér）破壞產品功能。這種情況，一般建議用UV光來照射產品檢測Leadframe材（cái）料和EMC材料結（jié）合情況。
    PCT針對性的解決方法就（jiù）是提高Leadframe和EMC之間的結合力度，我們可以調節EMC材料成分，也可以針對性地處理Leadframe的表麵。
    8、Precon測試
    Precon測試，即（jí）Pre-conditioning測試。從集成電路芯片封（fēng）裝（zhuāng）完成（chéng）以後到實際再組裝，這個產品還有很長一段過程，這個過程包括包裝（zhuāng）、運（yùn）輸等，這些都會損壞產品，所以我（wǒ）們就需要（yào）先模擬這個（gè）過程，測試產品的可（kě）靠性。這就是Precon測試（shì）。其實在Precon測試中，包括了前麵的T/IC,TH等多項測試的組合（hé）。

    Precon測試模（mó）擬的過程如下圖所示:

    產品完（wán）成封裝（zhuāng）後需要包裝好，運（yùn）輸（shū）到組裝廠，然後拆開包裝把封裝後芯片組裝（zhuāng）在下一級板子上，並且（qiě）組裝還要經過焊錫的（de）過程，整個過程既有類似TC的經過,也有類似TH的過程（chéng），焊錫（xī）過程（chéng）也需要模擬測試。
    整個Precon測試有一定的測試流程，測試前檢查電氣性能和內部結構（gòu）(用超聲波檢測）,確（què）定沒有問題，開始各項惡劣環（huán）境的考驗，先是T/C測試模擬運輸過程中的溫度變化，再模（mó）擬水分子幹燥過程（chéng）(一般的包裝都（dōu）是真空包裝，類似於（yú）水分幹燥），然後恒溫,定時放置一段時（shí）間(隨著參數的不同，分（fèn）為6個等級，用於模擬開（kāi）封後吸濕的過程），後模擬焊錫過程後再檢查電氣特性和內部結構。

    模擬吸（xī）濕過程的（de）6個（gè）等級如表7所示，1的等級，依次下降（jiàng），看需要選擇等級。

    在Precon測試中，會出現的問題有:爆米花效應，脫層，電路失效等（děng）問題。這些問題都是因為封裝體會（huì）在吸（xī）濕後再遭遇（yù）高（gāo）溫而造（zào）成的，高溫時，封裝體內的水分變為氣體（tǐ）從而體積急劇膨脹，造成對封裝體的破壞。我們應該減弱EMC的吸濕性解決爆米花效應，減少封裝的熱膨脹係數，增（zēng）強附著能力來脫層問題,防止電路失（shī）效發生。
    隻有在順利（lì）通過了Precon測試以後，才能保證產品（pǐn）能（néng）順利送到終用戶端,這就是Precon被（bèi）放在個測（cè）試位（wèi）置的原因所在。
    終（zhōng）上所述,一個好的封裝（zhuāng）要（yào）有好（hǎo）的可靠性能，必須有較強的耐濕，耐熱，耐高溫的能力，6個可靠性測試都逃不脫溫（wēn）度，濕度這些內容。我們通過可靠性測試能夠評估產品的可靠度，有利於（yú）回（huí）饋來封裝設計（jì）工藝，從而提高產品的可靠度。