元器件封裝可靠性認證試（shì）驗
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發布（bù）日期： 2020.08.29
元器件（jiàn）的可（kě）靠性可由固有的可（kě）靠性與使用的可靠性組成。其（qí）中固有可靠性由元器件的生產單位在元器件的設計，工藝和原材料的選用等過程中的質量的控製所決（jué）定，而使用的可靠性主要由使用（yòng）方對（duì）元器件的選擇（zé），采（cǎi）購，使用設計，靜電防護和篩選等過程的質量控製決定。大量的失效分析說明，由於固（gù）有缺陷導致的元器件失效與使用不當造成的失效各占50%，而對（duì）於原器件的製造可分（fèn）為微電子的芯片製造和微（wēi）電子的封裝製造。均有可（kě）靠度的要求（qiú）。其中下麵將介紹的是（shì）封裝的可靠度在業界一般的認證。 而（ér）對於封裝的流程這裏（lǐ）不再說明（míng）。
1、焊接能力的測試（shì）
做這個試驗時，取樣數量通常（cháng）用高的LTPD的低數（shù）目(LTPD=50%=5PCS)。測試時須在93度的水流中浸過8小時，然後，如為含鉛封裝樣品（pǐn），其導（dǎo）線腳就在245度(+/-5 度誤差)的焊材（cái）中浸放5秒（miǎo）；如是無鉛封裝樣品，其導線腳就在260度(+/-5 度誤差（chà）)焊材中浸放5秒。過後，樣品在放大倍率為10-20X 的光學顯微鏡儀器檢驗（yàn）。
驗證的條件為：至少導線腳有95%以上的麵積均勻的沾上焊材。當然在MIS-750D的要求（qiú）中也有說明可焊性的前處理方法叫水汽老化（huà），是將被測樣品暴露於特製的可以加濕的水蒸汽中8+-0。5小時，其實際的（de）作用與前麵的方法一樣。之後要進行幹燥處理才（cái）能（néng）做浸錫處理。
2、導線疲乏測試
這測試是用（yòng）來檢（jiǎn）驗導線腳接受外來（lái）機械（xiè）力的忍受程度。接受試驗的樣品也為LTPD的低數目(LTPD=50%=5PCS)， 使（shǐ）試樣放在特殊的儀器（qì）上，如為SOJ或TSOP型封裝的小產品，應加2OZ的力於待測腳。其（qí）它封裝的產品，加8OZ於待測腳上。機器接（jiē）著使產（chǎn）品腳受力方向（xiàng）作90度旋轉，TSOP的（de）封（fēng）裝須旋轉兩次，其（qí）它封裝的（de）要3次旋轉。也可以根據實際情況而（ér）定。然後用放（fàng）在倍數為10-20X倍的放（fàng）：大鏡檢驗。
驗證的條件為：導線腳無任何受機械力傷害的（de）痕跡。
3、晶粒結合強度測試
作這（zhè）樣的測試時，樣品的晶粒須接受推力的作用，然後用（yòng）放大倍數10-20X的光學儀器檢驗。驗（yàn）證的條件為：晶粒與銀膠之間附著（zhe）間無任何相互脫開的痕跡。
4、線接合強度的測試
作這個測試包括兩種：線的拉力測試與連接（jiē）球推扯力測（cè）試。二者都有專門的測試機器。對不同的線徑，業界有不同的標準。加力（lì）過後，樣品用放大倍率10-20X的光學顯微鏡檢（jiǎn）驗。 驗證的（de）條件為：連接線與連接球無任何機械力傷害痕跡。
以上的四種試驗樣品的數目則通常用高的LTPD
的低數目。通常為LTPD=50%=5。這是屬於力學的範圍。這些與（yǔ）所用的（de）材料有（yǒu）相（xiàng）應的關聯。
下麵所要介（jiè）紹的（de）試驗是（shì）長時（shí）間的壽命型試驗，樣品的選擇可以參考如下LTPD取樣表來進行，一般的（de）業界都用此方法。其實取樣的目（mù）的是讓這些產品（pǐn）足（zú）夠大（dà），可以代表批的壽命，但樣（yàng）品大，又考慮到試驗的成本，作（zuò）衰敗式的可靠（kào）度的測試，樣品數在百顆以內就夠了。表中C下行取樣的等級，也就是允許也就是允許失效數量，C橫行為序列，LTPD相應的等級（jí）為10、7、5、3、2、1。5、1。
1、前處理試驗(Pre-counding)
這個試（shì）驗在作後麵所述的試（shì）驗前依（yī）照（zhào）產品（pǐn）對濕度的（de）敏感度的要求，所做的封裝產（chǎn）品的（de）前處理（lǐ）。首先，所有待測品都要放入125℃的烤箱中進行烘烤24小時（shí），然後濕氣敏感度的測試，也就是放入恒溫恒濕箱中進（jìn）行濕氣敏感測試。一般（bān）按MSL的等級進行考核，如下表中說明：
所選用的等級要求（qiú），可以按生產商的（de）實際情況或按客戶的要求而定（dìng）。從表可以看（kàn）出等級一要求產品可以無限製的時間，儲存於30度/85%的相對濕度中，其它等級可以以此（cǐ）類推（tuī）。經過潮濕（shī）敏感度的試（shì）驗後，所有產品要經過溫度的變化（huà）過程的紅外線(IR)回流焊三次。無鉛封裝的產品，IR回流焊的溫（wēn）度為260度(+5度/0度)。這是因為無鉛製（zhì）程與有鉛製程的產品熔（róng）點不一，所以回流（liú）焊的溫度也不能相（xiàng）同。回流焊的曲線要執行以下表中（zhōng）進（jìn）行：
接著（zhe）要做產品的外觀檢察，使用光（guāng）學顯微鏡(40X)檢查組件有無外部裂縫，接著做（zuò）電測檢（jiǎn）察，後進行超音波顯微鏡（jìng）檢（jiǎn）查：對所有的組件，執行掃描式（shì）音波顯微鏡分析（xī）。這才是完整的前處理試驗。
2、溫度循（xún）環試驗 (TCT test)
在業界TCT測試的溫度的上下限，通常分別定在150℃及-50℃。也可能參照一下JESD20的相關規定去做，這是由客（kè）戶與工廠所確定。每次的溫度停留時間各（gè）為10分（fèn）鍾。轉變（biàn）溫（wēn）度的過度（dù）時間（jiān）為15分鍾。溫度循環次數（shù）規（guī）定為250次。每一溫（wēn）度循環之後，應作產（chǎn）品（pǐn）的後的測試。應全部為良品。才算是合格。也（yě）有要求在TCT後做線接合強度的測（cè）試，晶粒強（qiáng）度的測試，或進行（háng）平麵描顯微鏡測（cè）試(簡稱SAT)。以確定封裝方麵的傷害。此（cǐ）試（shì）驗（yàn）的目（mù）的是為了查看封裝內部不同物層之間熱（rè）膨脹的係（xì）數(CTE)有可能差異過大而對產品引起的不同物（wù）層間（jiān）界麵的脫離，膠體或晶粒的破裂。一-般可用以下算試來做算TCT產生的加速因子
( AF)：
3、溫度/濕度/偏壓（yā）試驗(THB test)
THB測（cè）試（shì）也就是通常說的H3TRB試驗，其實（shí）這種叫法是源於高溫，高濕，高電壓的測試，THB的測試條件通常為85%的相對濕度，85 度及1。1Vcc(靜態)，時間一般為1000小時（shí）。其間（jiān）可以在168。500小時等停下來作各種測試。其試驗的主要目的是在於激發鋁金屬的腐（fǔ）蝕，如發現有任何的（de）故（gù）障，就先確認是否於這（zhè）個模式有關。偏（piān）壓的（de）加入是為鋁腐蝕（shí）所需要電解作用提供加速之源，這個試驗的AF估算一般為下：
4、高加速加壓試驗(HAST test)
這個試驗可以和THB目的相同，因為THB的測試條件很難激發IC產品中（zhōng）的鋁金屬的腐蝕。又因為其試（shì）驗時間長，現在日本的一些企（qǐ）業大都（dōu）采用了HAST來代替之。因為測試的溫度比THB增加了45℃，AF約增加了（le）10 倍以上，因此，HAST的測試時間被定在（zài）100以內完成的，大大地縮短了封裝可靠度（dù）認證時間。
試驗後的樣品檢驗，如發現有任何樣品故障，與HTOL試驗（yàn）一樣，重要的要緊做故（gù）障分析，查出故障的（de）原因，對（duì）症下藥。
5、壓（yā）力（lì）鍋試（shì）驗(PCT
test)
PCT所能激發的封裝故障模態與（yǔ）HAST類似。二者提供的AF也相差無幾。PCT一般為168或96小時。PCT試驗引起封裝在高（gāo）溫，高濕，高氣壓條件下對濕度的抵抗能力，失效（xiào）引起的方式（shì）常有焊線拉起，芯（xīn）片/芯片基座粘附性差，界麵剝離，焊接基座的腐蝕，金屬化合或（huò）是引線開路等等。
6、錫須試驗 (Tin whisker growth test)
從2007年7月開始，歐盟基本上，禁止含鉛的製品進入歐盟共同市場，所以一向以（yǐ）鍍錫鉛合金的焊接（jiē）導線腳的IC封裝，已大（dà）部份被無鉛製程的IC封裝所取代，無鉛製程的IC經常時間（jiān）使（shǐ）用後，會產生類似胡須的小晶粒的生成，從而促成相（xiàng）近（jìn）兩腳產生短路現象，所以有所（suǒ）謂的錫須生長的測試，錫（xī）須生長的測試有如下表（biǎo）中的方式進行，且有三個不同（tóng）的等級：
主要是以下（xià）三個等級去做試驗：
（1）將樣品儲存在55度/85%相（xiàng）對濕度下，至（zhì）少要4000小時，觀察錫須的長度隨時間的變化。
（2）將樣品（pǐn）儲存在30度/60%的相（xiàng）對濕度下，至少要4000小時，觀察錫須長度與時間的（de）變化（huà）。
（3）將樣品作從-40度至85度(或是做（zuò）-55度到85度)TCT試驗，至少要（yào）1500個循環，觀察錫須長度與時間的（de）變化（huà）。
樣品測試（shì）的數量以50%的LTPD來進行，故障的判定是以錫須的生長不能超過（guò）某一規定的範圍， (一般來講為50um)
，也可以參閱下（xià）表中的說明：
上述的這（zhè）些（xiē）試驗是都是長時間的壽命試驗，除了（le）THB為評估金屬腐蝕的阻抗力須加電壓，基本上屬於化學性質方麵的（de）測試。
綜上所說的內容為針對不密封式封裝的可靠性的試驗，一（yī）般來講是針對塑料封裝的為主，當然所提及的試驗也有其他的（de）一些 試驗像高溫試驗，鹽霧試驗等等。要結合公司（sī）的情況與（yǔ）客戶的合理要求而（ér）定，不隻要局限於此，讀者也可參考JESD47G的規定（dìng）的說明再加以對產品的可靠性的（de）理解。
