可靠性试验简介课件

可靠性试验介绍金杰可靠性试验介绍金杰5/22/08AOSConfidential2纲领可靠性定义可靠性Vs质量浴盆曲线可靠性试验可靠性试验目的可靠性试验分类AOS可靠性试验类型HTS（HighTemperatureStorage高温储存试验）HTGB(HighTemperatureGtaeBias高温Gate偏压试验）HTRB(HighTemperatureReverseBias高温反相偏压试验）5/22/08AOSConfidential2纲领可靠性定5/22/08AOSConfidential3接上页ESDTest（ElectrostaticDischarge静电放电测试）HBMESD（HumanBodyModel人体模式）MMESD（MachineModel设备模式）CDMESD（ChargedDeviceModel器件放电模式）Precon（Precondition预处理）DelaminationType

（分层类型）PCT（PressureCookingTest压力蒸煮试验）TC（TemperatureCycling温度循环试验）HAST(HighlyAcceleratedStressTest高压加速寿命试验）AOS可靠性试验设备5/22/08AOSConfidential3接上页ESD5/22/08AOSConfidential4可靠性定义Reliability:Theabilityofadevicetoconformtoitselectricalandvisual/mechanicalspecificationsoveraspecifiedperiodoftimeunderspecifiedconditionsataspecifiedconfidencelevel.可靠性：产品在规定的条件下，规定的时间内完成规定功能的能力5/22/08AOSConfidential4可靠性定义5/22/08AOSConfidential5可靠性Vs质量可靠性:衡量器件寿命期望值，也就是说可以通过可靠性结果计算器件需要多久持续满足规范要求。质量：衡量器件在当前是否满足规定的标准要求。5/22/08AOSConfidential5可靠性Vs5/22/08AOSConfidential6失效率(1/time)UsefulLife可用时期Wearout老化InfantMortality初期失效率时间)()(短时间可靠性试验(Burn-In)长时间可靠性试验(Reliabilitystresstest)浴盆曲线Randomfailure随机失效5/22/08AOSConfidential6失效率(15/22/08AOSConfidential7接上页初期失效区域大多数半导体元器件共性主要有设计，制造原因引起能够被筛选

大致需要3-15个月，通常为1年可用时期区域随机失效,EOS（过电）一般需要10年老化区域材料疲劳破坏，老化5/22/08AOSConfidential7接上页初期失5/22/08AOSConfidential8可靠性试验

可靠性试验:Aseriesoflaboratorytestscarriedoutunderknownstressconditionstoevaluatethelifespanofadeviceorsystem.（在已知试验条件情况下通过实验室试验测试来评估器件或系统的寿命）

Reliabilitytestsaimtosimulateandacceleratethestressthatthesemiconductordevicemayencounterduringallphasesofitslife,includingmounting,aging,fieldinstallationandoperation.可靠性试验的目标是通过模拟和加速半导体元器件在整个寿命周期中遭遇的各种情况（包括贴片，寿命，应用和运行）5/22/08AOSConfidential8可靠性试验5/22/08AOSConfidential9可靠性试验目的可靠性试验目的：使试制阶段的产品达到预定的可靠性指标。对产品的制作过程起监视作用。根据试验制定出合理的工艺筛选条件。通过试验可以对产品进行可靠性鉴定或验收。通过试验可以研究器件的失效机理。5/22/08AOSConfidential9可靠性试验目5/22/08AOSConfidential10可靠性试验分类对于不同的产品，为了达到不同的目的，可以选择不同的可靠性试验方法。可靠性试验有多种分类方法:以环境条件来划分,可分为包括各种应力条件下的模拟试验和现场试验以试验项目划分，可分为环境试验、寿命试验、加速试验和各种特殊试验按试验目的来划分，则可分为筛选试验、鉴定试验和验收试验按试验性质来划分，也可分为破坏性试验和非破坏性试验通常惯用的分类法，是把它归纳为五大类环境试验寿命试验筛选试验现场使用试验鉴定试验5/22/08AOSConfidential10可靠性试验5/22/08AOSConfidential11AOS可靠性试验ItemTestName（试验名）Condition（条件）1HTSHighTemperatureStorage（高温储存试验）温度=150度,无偏压500hrs,1000hrs2HTGBHighTemperatureGateBias（高温Gate偏压试验）温度=150度,Vgs=100%Vgsmax168hrs,500hrs,1000hrs3HTRBHighTemperatureReverseBias（高温反相偏压试验）温度=150度,Vds=80%Vdsmax168hrs,500hrs,1000hrs4**PreconPreconditioning（预处理试验）(1)湿度吸收:168小时的85度/85%相对湿度的恒温恒湿or1hrPCT(2)Reflow:3次，最高温度大于260度5TCTemperaturecycling（温度循环试验）零下65度至150度250cyc,500cyc,1000cyc6PCT/PPAutoclavePressureCookerTest

PressurePotTest（压力蒸煮试验）121度,100%RH,205kPa(29.7psia),96hrs7HASTHighlyAcceleratedStressTest（高压加速寿命试验）130度,85%RH,230kPa(33.3psia),Vgs=80%Vgsmax,100hrs**PreconforHAST,PCT,T/C(Referto“Preconditioning

Methodology”.Preconditioningisnecessaryforalltheenvironmentalitemsinqualification;andisoptionalformonitorpurpose.)

5/22/08AOSConfidential11AOS可5/22/08AOSConfidential12HTSHTS:HighTemperatureStorage（高温储存试验）Purpose:Toevaluatethetoleranceofthedevicetostorageforlongperiodsathightemperaturewithoutelectricalstressapplied目的：评估器件长时间储存在高温无偏压条件下的持久能力Reference:

JESD22-A103150℃/nobias5/22/08AOSConfidential12HTS155/22/08AOSConfidential13HTGBHTGB:HighTemperatureGateBias（高温Gate偏压试验）Purpose:

Toevaluatetheenduranceofdeviceswhentheyaresubmittedtoelectricalandthermalstressoverandextendedtimeperiod.目的：评估器件在电和温度作用下的持久能力Reference:JESD22-A108150℃/100%Vgsmax5/22/08AOSConfidential13HTGBH5/22/08AOSConfidential14HTRBHTRB:HighTemperatureReverseBias（高温反相偏压试验）Purpose:

Toevaluatetheenduranceofdeviceswhentheyaresubmittedtoelectricalandthermalstressoverandextendedtimeperiod.目的：评估器件在电和温度作用下的持久能力Reference:JESD22-A108150℃/80%Vdsmax5/22/08AOSConfidential14HTRBH5/22/08AOSConfidential15ESDtestElectrostaticDischarge(ESD，静电放电)isasingle-event,rapidtransferofelectrostaticchargebetweentwoobjects,usuallyresultingwhentwoobjectsatdifferentpotentialscomeintodirectcontactwitheachother.ESD是通过直接接触或电场感应等潜在引起的不同静电在物(人)体间的非常快速的电荷转移的一个强电流现象它会破坏或损害半导体器件而导致其电性能退化及损害.

ICESDModel（ESD模式）HBM(HumanBodyModel，人体模式)MM(MachineModel，设备模式)CDM(ChargedDeviceModel，器件放电模式)5/22/08AOSConfidential15ESDt5/22/08AOSConfidential16HBM：HumanBodyModel(人体模式）人体模式ESD测试：模拟人体上的静电直接释放到ESD敏感元器件的ESD现象Reference:JESD22-A114,MIL-STD-883Method3015

HBMESD5/22/08AOSConfidential16HBME5/22/08AOSConfidential17MM：MachineModel（设备模式）设备模式ESD测试：模拟机器设备，工作夹具或其他工具上的静电快速释放到ESD敏感元器件的ESD现象Reference:JESD22-A115MMESD5/22/08AOSConfidential17MM：Ma5/22/08AOSConfidential18CDM：ChargedDeviceMode

（器件放电模式）.器件放电模式ESD测试：带静电元器件上的静电向低电压物体释放的现象Reference:

JESD22-C101CDMESD5/22/08AOSConfidential18CDM：C5/22/08AOSConfidential19Precon预处理试验：评估器件在包装，运输，贴片过程中的承受能力DryPackT/CT&H

PCBReflowforSoldering220~2405/22/08AOSConfidential19Preco5/22/08AOSConfidential20金属框架和塑封料之间塑封料和管脚之间塑封料和芯片表面之间金属框架和导电胶之间塑封料裂缝塑封料分层，空洞分层类型芯片底部和导电胶之间5/22/08AOSConfidential20金属框架和5/22/08AOSConfidential21TCTC:Temperaturecycling（温度冲击）目的：评估元器件内部各种不同材质在热胀冷缩作用下的界面完整性Reference:JESD22-A104-C,Mil-Std-883-65CAir150CAir5/22/08AOSConfidential21TCTC:5/22/08AOSConfidential22PCTPCT:PressureCookerTest（压力蒸煮试验）目的：评估元器件在高温，高温和高压条件下抵抗潮湿相关失效的能力Reference:JESD22-A102,Mil-Std-883121℃/100%RH205kPa5/22/08AOSConfidential22PCTPC5/22/08AOSConfidential23HASTHAST:HighlyAcceleratedStressTest目的：评估元器件在通电，高温，高温和高压条件下抵抗潮湿相关失效的能力Reference:JESD22-A110130℃/85%RH

230kPa/80%Vgsmax5/22/08AOSConfidential23HASTH5/22/08AOSConfidential24AOS可靠性试验设备TestItemEquipmentQtyStatusHTGB/HTRB/HTSESPECPV-2217ActivePCTHOLINKH-PCT-30-21ActivePCTESPECEHS-221MD1ActiveHASTESPECEHS-222MD1ActiveTCHANCETC7005II1ActiveTCESPECTSE-11-A1ActiveTHKSONTHS-AOC-1001ActiveReflowSIKAMAFALCAN5/C1Active5/22/08AOSConfidential24AOS可可靠性试验介绍金杰可靠性试验介绍金杰5/22/08AOSConfidential26纲领可靠性定义可靠性Vs质量浴盆曲线可靠性试验可靠性试验目的可靠性试验分类AOS可靠性试验类型HTS（HighTemperatureStorage高温储存试验）HTGB(HighTemperatureGtaeBias高温Gate偏压试验）HTRB(HighTemperatureReverseBias高温反相偏压试验）5/22/08AOSConfidential2纲领可靠性定5/22/08AOSConfidential27接上页ESDTest（ElectrostaticDischarge静电放电测试）HBMESD（HumanBodyModel人体模式）MMESD（MachineModel设备模式）CDMESD（ChargedDeviceModel器件放电模式）Precon（Precondition预处理）DelaminationType

（分层类型）PCT（PressureCookingTest压力蒸煮试验）TC（TemperatureCycling温度循环试验）HAST(HighlyAcceleratedStressTest高压加速寿命试验）AOS可靠性试验设备5/22/08AOSConfidential3接上页ESD5/22/08AOSConfidential28可靠性定义Reliability:Theabilityofadevicetoconformtoitselectricalandvisual/mechanicalspecificationsoveraspecifiedperiodoftimeunderspecifiedconditionsataspecifiedconfidencelevel.可靠性：产品在规定的条件下，规定的时间内完成规定功能的能力5/22/08AOSConfidential4可靠性定义5/22/08AOSConfidential29可靠性Vs质量可靠性:衡量器件寿命期望值，也就是说可以通过可靠性结果计算器件需要多久持续满足规范要求。质量：衡量器件在当前是否满足规定的标准要求。5/22/08AOSConfidential5可靠性Vs5/22/08AOSConfidential30失效率(1/time)UsefulLife可用时期Wearout老化InfantMortality初期失效率时间)()(短时间可靠性试验(Burn-In)长时间可靠性试验(Reliabilitystresstest)浴盆曲线Randomfailure随机失效5/22/08AOSConfidential6失效率(15/22/08AOSConfidential31接上页初期失效区域大多数半导体元器件共性主要有设计，制造原因引起能够被筛选

大致需要3-15个月，通常为1年可用时期区域随机失效,EOS（过电）一般需要10年老化区域材料疲劳破坏，老化5/22/08AOSConfidential7接上页初期失5/22/08AOSConfidential32可靠性试验

可靠性试验:Aseriesoflaboratorytestscarriedoutunderknownstressconditionstoevaluatethelifespanofadeviceorsystem.（在已知试验条件情况下通过实验室试验测试来评估器件或系统的寿命）

Reliabilitytestsaimtosimulateandacceleratethestressthatthesemiconductordevicemayencounterduringallphasesofitslife,includingmounting,aging,fieldinstallationandoperation.可靠性试验的目标是通过模拟和加速半导体元器件在整个寿命周期中遭遇的各种情况（包括贴片，寿命，应用和运行）5/22/08AOSConfidential8可靠性试验5/22/08AOSConfidential33可靠性试验目的可靠性试验目的：使试制阶段的产品达到预定的可靠性指标。对产品的制作过程起监视作用。根据试验制定出合理的工艺筛选条件。通过试验可以对产品进行可靠性鉴定或验收。通过试验可以研究器件的失效机理。5/22/08AOSConfidential9可靠性试验目5/22/08AOSConfidential34可靠性试验分类对于不同的产品，为了达到不同的目的，可以选择不同的可靠性试验方法。可靠性试验有多种分类方法:以环境条件来划分,可分为包括各种应力条件下的模拟试验和现场试验以试验项目划分，可分为环境试验、寿命试验、加速试验和各种特殊试验按试验目的来划分，则可分为筛选试验、鉴定试验和验收试验按试验性质来划分，也可分为破坏性试验和非破坏性试验通常惯用的分类法，是把它归纳为五大类环境试验寿命试验筛选试验现场使用试验鉴定试验5/22/08AOSConfidential10可靠性试验5/22/08AOSConfidential35AOS可靠性试验ItemTestName（试验名）Condition（条件）1HTSHighTemperatureStorage（高温储存试验）温度=150度,无偏压500hrs,1000hrs2HTGBHighTemperatureGateBias（高温Gate偏压试验）温度=150度,Vgs=100%Vgsmax168hrs,500hrs,1000hrs3HTRBHighTemperatureReverseBias（高温反相偏压试验）温度=150度,Vds=80%Vdsmax168hrs,500hrs,1000hrs4**PreconPreconditioning（预处理试验）(1)湿度吸收:168小时的85度/85%相对湿度的恒温恒湿or1hrPCT(2)Reflow:3次，最高温度大于260度5TCTemperaturecycling（温度循环试验）零下65度至150度250cyc,500cyc,1000cyc6PCT/PPAutoclavePressureCookerTest

PressurePotTest（压力蒸煮试验）121度,100%RH,205kPa(29.7psia),96hrs7HASTHighlyAcceleratedStressTest（高压加速寿命试验）130度,85%RH,230kPa(33.3psia),Vgs=80%Vgsmax,100hrs**PreconforHAST,PCT,T/C(Referto“Preconditioning

Methodology”.Preconditioningisnecessaryforalltheenvironmentalitemsinqualification;andisoptionalformonitorpurpose.)

5/22/08AOSConfidential11AOS可5/22/08AOSConfidential36HTSHTS:HighTemperatureStorage（高温储存试验）Purpose:Toevaluatethetoleranceofthedevicetostorageforlongperiodsathightemperaturewithoutelectricalstressapplied目的：评估器件长时间储存在高温无偏压条件下的持久能力Reference:

JESD22-A103150℃/nobias5/22/08AOSConfidential12HTS155/22/08AOSConfidential37HTGBHTGB:HighTemperatureGateBias（高温Gate偏压试验）Purpose:

Toevaluatetheenduranceofdeviceswhentheyaresubmittedtoelectricalandthermalstressoverandextendedtimeperiod.目的：评估器件在电和温度作用下的持久能力Reference:JESD22-A108150℃/100%Vgsmax5/22/08AOSConfidential13HTGBH5/22/08AOSConfidential38HTRBHTRB:HighTemperatureReverseBias（高温反相偏压试验）Purpose:

Toevaluatetheenduranceofdeviceswhentheyaresubmittedtoelectricalandthermalstressoverandextendedtimeperiod.目的：评估器件在电和温度作用下的持久能力Reference:JESD22-A108150℃/80%Vdsmax5/22/08AOSConfidential14HTRBH5/22/08AOSConfidential39ESDtestElectrostaticDischarge(ESD，静电放电)isasingle-event,rapidtransferofelectrostaticchargebetweentwoobjects,usuallyresultingwhentwoobjectsatdifferentpotentialscomeintodirectcontactwitheachother.ESD是通过直接接触或电场感应等潜在引起的不同静电在物(人)体间的非常快速的电荷转移的一个强电流现象它会破坏或损害半导体器件而导致其电性能退化及损害.

ICESDModel（ESD模式）HBM(HumanBodyModel，人体模式)MM(MachineModel，设备模式)CDM(ChargedDeviceModel，器件放电模式)5/22/08AOSConfidential15ESDt5/22/08AOSConfidential40HBM：HumanBodyModel(人体模式）人体模式ESD测试：模拟人体上的静电直接释放到ESD敏感元器件的ESD现象Reference:JESD22-A114,MIL-STD-883Method3015

HBMESD5/22/08AOSConfidential16HBME5/22/08AOSConfidential41MM：MachineModel（设备模式）设备模式ESD测试：模拟机器设备，工作夹具或其他工具上的静电快速释放到ESD敏感元器件的ESD现象Reference:JESD22-A115MMESD5/22/08AOSConfidential17MM：Ma5/22/08AOSConfidential42CDM：ChargedDeviceMode