質（zhì）量（Quality）和可靠性（Reliability）在（zài）一定程度上可以說是IC產品的（de）生（shēng）命。質量（Quality）就是產品性能的測量，它（tā）回答了一個產品是否合乎規格（SPEC）的要求，是否（fǒu）符合各項性能指標的問題；可靠性（Reliability）則是對產品耐久力的測量，它回答了一個產品生命周期有（yǒu）多長，簡單說，它能用多久的問題。所以說質量（Quality）解決的是（shì）現階段的問題，可靠性（Reliability）解決的是（shì）一段時間以後的問題。知道了兩者的區（qū）別，我們發現，Quality的問題解決方法往往比較直接，設計和製造單位在產品生產出來後，通（tōng）過簡單的高壓（yā）加速老化試驗箱（xiāng）測試，就可以知道產品的性能是否達到SPEC的要求，這種（zhǒng）測（cè）試（shì）在IC的設計和製造單位就可以進行（háng）。相對而言，Reliability的問題（tí）似（sì）乎就變的十分棘手，這個產品能用多久，誰會（huì）能（néng）保證今天產品能用，明天就一定（dìng）能用？
    為了解決這個問題（tí），人們製定了各種（zhǒng）各樣的標準，如: JESD22-A108-A、EIAJED- 4701-D101，注：JEDEC（Joint Electron Device Engineering Council）電子（zǐ）設備工程聯合委員會，著名國際電（diàn）子行業標準化組織之一（yī）；EIAJED：日本電子工業協會，著（zhe）名國際電子行（háng）業標準化組織之一（yī）。
    在介紹一些目前較為（wéi）流行的Reliability的（de）測試方法之前，我（wǒ）們先來認識一下IC產品的生命周期。典型的IC產品的生命周期（qī）可以用一（yī）條浴缸曲線（xiàn）（Bathtub Curve）來（lái）表示。
    Region (I) 被稱為（wéi）早夭期（Infancy period）
    這個（gè）階段產品的 failure rate 快速（sù）下降，造成失效的原（yuán）因在於IC設計和生產過程中的缺陷；
    Region (II) 被稱為使用（yòng）期（Useful life period）
    在這個階段產（chǎn）品的failure rate保持（chí）穩定，失效的原因往往是隨機的（de），比如溫度變化等（děng）等；
    Region (III) 被稱為磨耗期（Wear-Out period）
    在這個階段failure rate 會快速升高，失效的（de）原因就是（shì）產（chǎn）品的長期使用所造成的（de）老化等。 
    認識了典型IC產品的生命周期，我們就可以看到，Reliability的問題就是（shì）要力圖將處於早夭期failure的產品去除並估算其良率（lǜ），預計（jì）產品的使用期（qī），並且找到failure的原因，尤其是在IC生產（chǎn），封裝，存儲等方麵出現的問題所造成的失效原因（yīn）。 
    下麵就是一些 IC產（chǎn）品可（kě）靠（kào）性等級（jí）測試項目（IC Product Level reliability test items ）
    一、使用壽命測試項目（Life test items）：EFR, OLT (HTOL), LTOL 
    ①EFR:早期失效等級測試（ Early fail Rate Test ）
    目的：評估工藝的穩定性（xìng），加速缺陷失效率，去除由於天生（shēng）原因（yīn）失效的產品。 
    測（cè）試條（tiáo）件： 在特定時間內動態提升溫度和電壓對產品進（jìn）行測（cè）試 
    失效機製：材（cái）料或工藝的缺陷，包（bāo）括諸如氧化（huà）層（céng）缺（quē）陷，金屬刻鍍，離子玷汙等由於生（shēng）產（chǎn）造成的失效。
    具體的（de）測試條件和（hé）估算結果可參考以下標準：JESD22-A108-A ;EIAJED- 4701-D101 。
    ②HTOL/ LTOL：高/低溫操作生命期試驗（High/ Low Temperature Operating Life ）
    目的：評估器件在超熱和超電壓情況下一段時間的耐久力 
    測試條件（jiàn）：125℃，1.1VCC, 動態測試 
    失效機製：電子遷（qiān）移，氧化（huà）層（céng）破裂（liè），相互擴散，不穩定性，離子玷汙等 
    參考標準（zhǔn）： 
    125℃條件下（xià）1000小時測試通過IC可（kě）以保（bǎo）證持續（xù）使用4年，2000小時（shí）測試持續使用8年；
    150℃ 1000小時測試（shì）通過保證使用（yòng）8年，2000小時保證使用28年。
    具體的測試條件和估算（suàn）結（jié）果可參考以下標準 :MIT-STD-883E Method 1005.8 ;JESD22-A108-A ;EIAJED- 4701-D101 。
    二、環境測試項（xiàng）目（Environmental test items） 
    PRE-CON, THB, HAST, PCT, TCT, TST, HTST, Solderability Test, Solder Heat Test 
    ①PRE-CON:預處理測試（ Precondition Test ）
    目的：模（mó）擬（nǐ）IC在使用之前在一定（dìng）濕度，溫（wēn）度條件下（xià）存（cún）儲的耐久力，也就是IC從生產到使（shǐ）用之間存儲的可靠性。 
    測試流程（Test Flow）：
    Step 1：超聲掃描儀（yí） SAM (Scanning Acoustic Microscopy) 
    Step 2： 高低溫循環（huán）（Temperature cycling ）
    -40℃(or lower) ~ 60℃(or higher) for 5 cycles to simulate shipping conditions 
    Step 3：烘（hōng）烤（ Baking ）
    At minimum 125℃ for 24 hours to remove all moisture from the package 
    Step 4：浸泡（Soaking ）
    Using one of following soak conditions 
    -Level 1: 85℃ / 85%RH for 168 hrs （儲運（yùn）時間多久都沒關係（xì）） 
    -Level 2: 85℃ / 60%RH for 168 hrs （儲運時間一年左右） 
    -Level 3: 30℃ / 60%RH for 192 hrs （儲運時間一周左右）
    Step5：Reflow （回流（liú）焊）
    240℃ (- 5℃) / 225℃ (-5℃) for 3 times (Pb-Sn) 
    245℃ (- 5℃) / 250℃ (-5℃) for 3 times (Lead-free) 
    * choose according the package size 
    Step6：超聲（shēng）掃描儀 SAM (Scanning Acoustic Microscopy)
    具體的測試條（tiáo）件和估算結果可參考（kǎo）以（yǐ）下標準:JESD22-A113-D;EIAJED- 4701-B101。
    評（píng）估結果（guǒ）：八種耐潮濕（shī）分級和車間壽命(floor life),請參閱 J-STD-020。
    注：對於6級，元件使用之前必須經過烘焙，並且必須在潮濕敏感（gǎn）注（zhù）意（yì）標貼上所規定（dìng）的時間限定（dìng）內回流。
    提示：濕度總是困（kùn）擾在電子係統背後的一個難題。不管是在空氣流通的熱帶區域中，還是在潮濕的區（qū）域（yù）中運輸，潮濕都是顯著增（zēng）加電（diàn）子工業開（kāi）支的（de）原因。由於潮濕敏感性元件使（shǐ）用的增加，諸（zhū）如薄的密間距元件(fine-pitch device)和（hé）球柵陣列(BGA, ball grid array)，使（shǐ）得對這個失效機製的關注也增加了。基於此原因，電子（zǐ）製造商們必須為預防潛在災（zāi）難支付高昂的開支。吸收到內部的潮（cháo）氣是半導體封裝的問題。當其固定到PCB板上（shàng）時（shí），回流焊（hàn）快速加熱將在內部形成壓力。這種高速膨脹，取決於不（bú）同封裝結構材料的（de）熱膨脹係數（CTE）速率不同，可能產生封裝所不能承受的壓力。當元件暴露在回流（liú）焊接期間升高的溫度環境下，陷於塑料的（de）表麵（miàn）貼裝元件(SMD, surface mount device)內部的潮濕會產生足夠的（de）蒸（zhēng）汽壓力損（sǔn）傷或毀壞元件。常（cháng）見的失效模式包括塑料從芯片或引腳（jiǎo）框上的內部分離(脫層)、金線焊接損傷、芯片損傷、和不會延伸到元件表麵的內部裂紋等。在一些極端的情況中，裂紋會延伸到元件的表麵；嚴重的情況就是元件鼓脹（zhàng）和爆裂(叫做“爆米花”效益)。盡管現在，進（jìn）行回流焊操作時，在180℃ ~200℃時（shí）少量的濕度是可以接受的。然而，在230℃ ~260℃的範圍中的無鉛工藝裏，任何濕度的存在都能夠形成足夠導致（zhì）破壞封裝的小爆炸（爆米花狀）或材料分層。必須進行明智的封裝材料選擇、仔細控製的組裝環（huán）境和（hé）在（zài）運（yùn）輸中采用（yòng）密封包裝及放置幹燥劑等措施。實（shí）際上國外經常使用裝備有射頻標簽的濕度（dù）跟蹤係統（tǒng）、局部控製單元和專用軟件來顯示封裝、測試（shì）流水線、運輸/操作及組裝操作中的濕度控製。
    ②THB: 加速式溫濕度（dù）及偏壓測試（shì）（Temperature Humidity Bias Test ）
    目（mù）的：評估IC產品在（zài）高溫（wēn），高濕，偏壓條件下對濕氣的（de）抵抗（kàng）能力，加速其失效進程（chéng）。
    測試條件：85℃，85%RH, 1.1 VCC, Static bias 
    失效機製：電解（jiě）腐蝕 
    具體的測試條件（jiàn）和估算結（jié）果可參（cān）考以下標準：JESD22-A101-D；EIAJED- 4701-D122 
    Leakage failure
    ③高加速（sù）溫濕度及偏壓測試（HAST: Highly Accelerated Stress Test ）
    目的：評估IC產（chǎn）品在偏壓下高溫（wēn），高濕，高氣壓條件下對濕度（dù）的抵抗能（néng）力，加速其失效過程。
    測試條件（jiàn）：130℃， 85%RH, 1.1 VCC, Static bias，2.3 atm 
    失效機製：電離（lí）腐蝕，封裝密封（fēng）性 
    具體的測試條件和估算結果可參考以下標準：JESD22-A110 
    Au Wire Ball Bond with Kirkendall Voiding
    ④PCT:高壓蒸煮試驗（yàn） Pressure Cook Test (Autoclave Test) 
    目的：評估IC產（chǎn）品在高溫，高濕，高氣壓條件下對濕度（dù）的抵抗能力，加速其失效過程。
    測試（shì）條件：130℃， 85%RH, Static bias，15PSIG（2 atm） 
    失效機製：化學金屬腐蝕，封裝密封性 
    具體的測試條件和估算結果可參考以（yǐ）下標準：JESD22-A102；EIAJED- 4701-B123 
    *HAST試驗箱與THB試驗箱的（de）區別在於溫度更高，並且（qiě）考慮（lǜ）到（dào）壓力因素，實驗時間可以縮短， 而PCT試驗箱則不加偏壓，但濕度增大。 
    Bond pad corrosion
    ⑤TCT: 高（gāo）低溫循環試驗（Temperature Cycling Test ）
    目的：評估IC產品中具有不同熱膨脹係數（shù）的（de）金屬（shǔ）之間的界麵的接觸良率。方（fāng）法是通過循環流（liú）動的空（kōng）氣（qì）從高（gāo）溫到低溫重複變化。 
    測試條件：
    Condition B：-55℃ to 125℃ 
    Condition C： -65℃ to 150℃ 
    失效機製：電（diàn）介質的斷裂，導體和絕（jué）緣體（tǐ）的斷裂，不同界麵的分層 
    具（jù）體的測試條件和估算（suàn）結果可參（cān）考以下標（biāo）準：MIT-STD-883E Method 1010.7；JESD22-A104-A；EIAJED- 4701-B-131 
    Ball neck broken by die top de-lamination after Temp cycling
    ⑥TST: 高低溫衝擊試驗（Thermal Shock Test ）
    目的（de）：評估IC產品中具有不同熱膨脹係數的金屬之間的界麵的接觸良率。方法（fǎ）是（shì）通過循環流動的（de）液體從高溫到低溫重複變化。
    測試條件: 
    Condition B： - 55℃ to 125℃ 
    Condition C：- 65℃ to 150℃ 
    失效機製：電介質的斷裂，材料（liào）的老化（如bond wires）, 導體機械變形 
    具體（tǐ）的測試條（tiáo）件和估算結果可參考以下標準：MIT-STD-883E Method 1011.9；JESD22-B106；EIAJED- 4701-B-141 
    * TCT與TST的（de）區別在於TCT偏重於package 的測試，而TST偏（piān）重於（yú）晶園的測試 
    Metal crack and metal shift after thermal Shock
    ⑦HTST: 高溫儲存（cún）試驗（High Temperature Storage Life Test ）
    目的（de）：評估IC產品在實（shí）際使用之前在高溫（wēn）條（tiáo）件下保持幾年不工作條件（jiàn）下的生命時間。 
    測試條件：150℃ 
    失效機製（zhì）：化學和擴散效（xiào）應，Au-Al 共金效應（yīng） 
    具體的測試條件和估算結果可（kě）參考以下標準：MIT-STD-883E Method 1008.2；JESD22-A103-A； EIAJED- 4701-B111 
    Kirkendall Void
    ⑧可焊性試驗（Solderability Test ）
    目的：評估IC leads在粘錫過程中的可靠度 
    測試方法：
    Step1：蒸汽老化8 小時 
    Step2：浸（jìn）入245℃錫盆中 5秒 
    失效標準（Failure Criterion）：至少（shǎo）95％良率 
    具體的測試條件和估算結果可參考以下標準：MIT-STD-883E Method 2003.7；JESD22-B102。
    poor solderability of the pad surface
    ⑨SHT Test:焊接（jiē）熱量耐久測試（ Solder Heat Resistivity Test ）
    目的：評（píng）估IC 對瞬間高溫（wēn）的敏感度 
    測試方法：侵入260℃ 錫盆中10秒 
    失效標準（zhǔn）（Failure Criterion）：根據電測試結果 
    具體的測試條件和估算結果可參考以下標（biāo）準（zhǔn）:MIT-STD-883E Method 2003.7；EIAJED- 4701-B106。
    三、耐久性測試項目（Endurancetest items ）
    Endurance cycling test, Data retention test 
    ①周期耐久性測試（EnduranceCycling Test ）
    目的：評估非揮發性memory器件在多次讀寫算後（hòu）的持久性能
    測試方法：將數據寫入memory的存儲單元，在擦除數據，重複這個過程多（duō）次
    測試條件：室溫，或者更高，每個數據的讀寫次數（shù）達到100k~1000k
    具體的測試條件和（hé）估（gū）算結（jié）果可參考以下（xià）標準：MIT-STD-883E Method 1033
    ②數據保（bǎo）持力測（cè）試（Data Retention Test）
    目的：在重複讀寫之後（hòu）加速非揮發性memory器件存儲節點的電荷損失 
    測試方法：在高溫條件下將數據寫入memory存儲單元後（hòu），多次讀取驗證單元中的數據 
    測試條件：150℃ 
    具體的測試條件和估算結果可參考以下（xià）標準：MIT-STD-883E Method 1008.2；MIT-STD-883E Method 1033 
    在了解上述的（de）IC測試方法之（zhī）後，IC的設計製造商就需要根據不用IC產品的性能，用途（tú）以及需要測試的目的，選擇（zé）合（hé）適的測試（shì）方法，限度的降低IC測試的時間和（hé）成本，從（cóng）而有效控製IC產（chǎn）品的質量和可靠度。