待完成芯片的封裝以后，需要對產(chǎn)品進(jìn)行可靠性方面的測試，以保證在長期使用中的可靠性?？煽啃詫?shí)驗(yàn)在封裝中由Precon和Long term Test兩部分組成。
    1、可靠性測試項(xiàng)目簡介
    1.1 Precon介紹

    又稱MRT,是用來模擬芯片從運(yùn)輸?shù)缴习宓恼麄€(gè)流程(圖5-1)。

    (1) TEMP Cycle Test
    TC的條件是-55℃~125℃,5個(gè)周期;用來模擬芯片運(yùn)輸過程中高低溫的變化，尤其是針對空運(yùn)。
    (2) Dry Bake
    Dry Bake的條件是125℃下儲(chǔ)存24小時(shí)，用來模擬為芯片打包過程中的高溫狀況。
    (3) Temp&Humidity Test

    T&H的條件分為6級(jí)，用來模擬芯片在生產(chǎn)過程中環(huán)境溫度和濕度，通常我們使用Level3 (表5-1)。

    (4) IR Reflow

    IR Reflow的條件是在在240度的烘箱內(nèi)過三遍，用來模擬芯片在做SMD時(shí)的狀況(圖5-2)。

    (5) O/S Test
    O/S Test 是用來測試芯片內(nèi)部短路開路情況，因?yàn)橛脕碜鯩RT的芯片都是通過初期電性能測試的，所以O(shè)/S測試用來驗(yàn)證MRT的條件會(huì)不會(huì)有因?yàn)榉庋b造成的失效。
    (6)SAM

    SAM也叫SAT,是用超聲波來做斷層掃描的一種檢測方法，利用超聲波在不同表面會(huì)造成反射的原理(圖5-3)，可以檢測到材料中的不同材料之間斷層等等，在BGA封裝中可以檢測銀漿空洞(EpoxyVoid),環(huán)氧樹脂空洞(MoldVoid)，樹脂與芯片之間的斷層( Delamination)等等。

    SAT根據(jù)觀測手段分為A SCAN,B SCAN,C SCAN和TSCAN.本實(shí)驗(yàn)內(nèi)用到C SCAN。

    1)A SCAN:由于材料之間會(huì)發(fā)生反射，將示波器的到反射的波形來和正常波形進(jìn)行對比，來判斷在什么位置發(fā)生問題(圖5-4)。

    2)B SCAN:在元器件的垂直方向做切片式掃描。

    3)T SCAN:與A SCAN相反，T SCAN利用另一個(gè)探頭接受穿透后的超聲波，轉(zhuǎn)化成電信號(hào)來分析(圖5-5)。

    4)C SCAN:元器件的水平方向做切片式掃描，C SCAN是我們此次試驗(yàn)中需要用到的。
    進(jìn)行CSCAN時(shí)，需要首先將超聲波的能量焦點(diǎn)置于需要檢查的位置，即固定的水平面，啟動(dòng)描后探頭對整個(gè)元器件進(jìn)行逐行掃描，原理仍然是不同物體間的反射，整個(gè)過程結(jié)束后，計(jì)算機(jī)自動(dòng)合成結(jié)果，但是需要人工判斷缺陷(圖5-6)。

    C SCAN是精確的空洞，斷層等缺陷的分析方法。

    1.2耐久性實(shí)驗(yàn)介紹(Long Term Test )

    耐久性實(shí)驗(yàn)既是芯片的老化試驗(yàn),浴盆曲線代表了半導(dǎo)體器件的失效分布和時(shí)間的關(guān)系，48小時(shí)內(nèi)的前期失效是屬于潛在的質(zhì)量問題，在48小時(shí)到106小時(shí)內(nèi)是失效率相對較低的，106 小時(shí)后屬于老化失效(圖5-7)。所以，根據(jù)芯片的不同用途，耐久性實(shí)驗(yàn)也分為不同的級(jí)別，如下圖: 

    對于不同的芯片封裝結(jié)構(gòu)，用途等考量，試驗(yàn)者會(huì)選取具有針對性的可靠性測試的項(xiàng)目，我們此次只是金線更換銅線的線材更換試驗(yàn)，所以根據(jù)查閱公司規(guī)范文件，需要做的可靠性測試是MRT,TC和HTS，可選項(xiàng)HAST,如下表5-1:

    以下針對高低溫測試(TC)，高溫存儲(chǔ)測試(HTS)，高壓潮氣測試(HAST)  三種測試做一個(gè)簡單的介紹。
    (1)高低溫沖擊測試(Temp Cycle Test)
    半導(dǎo)體器件工作和不工作的溫度相差比較大，TC測試用來測試芯片本身由于熱脹冷縮導(dǎo)致的材料間分層，根本原因是由于不同材料的熱膨脹系數(shù)不同。
    TC的測試條件是:
    1)溫度: -65℃~150℃
    2)時(shí)間: 15Min/區(qū)間

    3) 1000 Cycle

    T/C以后的失效模式主要是Open/Short的失效。

    1) Open 的失效來源于EMC與芯片表面分層導(dǎo)致的焊球脫離或焊線斷裂(圖5-9)。

    2) Short 的失效來源于Chip Crack (圖5-10)。

    (2)高溫存儲(chǔ)測試(High Temp Storage Test )

    半導(dǎo)體器件持續(xù)運(yùn)行的問題很高，高溫會(huì)加速一些材料間的分子級(jí)別的擴(kuò)散,主要集中在焊球和焊盤之間，由于擴(kuò)散速度不同的加速，導(dǎo)致產(chǎn)生Kirkendall空洞，嚴(yán)重者會(huì)造成焊點(diǎn)分離(圖5-11)。

    HTS的測試條件是:
    1)溫度: 150℃
    2)時(shí)間: 1000hrs
    HTS以后主要的失效模式是Open失效。
    (3)高壓潮氣測試(Highly Accelerated Stress Test)
    芯片在使用過程中會(huì)遇到不同的外部環(huán)境，HAST測試既是模擬了芯片(通常是商用和民用)會(huì)遇到的高壓高濕度的環(huán)境。
    潮氣在高溫的作用下會(huì)滲透進(jìn)封裝內(nèi)部，和芯片內(nèi)的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，造成一定的破壞。
    HAST的測試條件是:
    1)溫度: 130℃ 
    2)濕度: 85%
    3)時(shí)間: 168hrs
    HAST的主要失效模式是Open/Short。

    1) Open 主要是潮氣對焊盤的腐蝕，造成了虛焊(圖5-12)。

    2) Short 主要是由于潮氣的滲入，造成了EMC內(nèi)部有漏電(圖5-13)。

    1.3銅線封裝的可靠性測試流程
    芯片封裝的可靠性測試流程通常是Precon+Long Term Test， 通過Precon測試的芯片將繼續(xù)進(jìn)行耐久性的測試。

    芯片測試數(shù)量的選取按照客戶對于芯片可靠性等級(jí)的要求來確定，通常是SQB評(píng)估(Qual Level B)，所以必須設(shè)置3個(gè)實(shí)驗(yàn)組，每個(gè)實(shí)驗(yàn)組的數(shù)量是22+3x77=253 (表5-2)。

    (1) MRT的條件

    MRT的條件如下表5-3:

    (2)Long Term的條件

    Long Term的條件如下表5-4: