在現(xiàn)代電子產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)過程中,可靠性測試是確保產(chǎn)品質(zhì)量和性能的關鍵環(huán)節(jié)。訊科實驗室憑借其先進的設備和專業(yè)的技術(shù)團隊,能夠為客戶提供全面的可靠性測試服務,確保產(chǎn)品在不同環(huán)境條件下的耐久性和穩(wěn)定性,從而為產(chǎn)品的設計優(yōu)化、質(zhì)量控制和市場推廣提供重要依據(jù)
可靠性測試
可靠性(Reliability)是衡量產(chǎn)品耐久力的重要指標,它反映了產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。對于集成電路(IC)等電子元器件,其失效過程可以通過“浴缸曲線”(Bathtub Curve)來形象地描述。該曲線將產(chǎn)品生命周期分為三個階段:1. 早夭期(Infancy Period)在產(chǎn)品投入使用初期,失效率較高,但隨著時間推移迅速下降。這一階段的失效通常由設計缺陷、生產(chǎn)工藝問題或原材料質(zhì)量問題引起。
2. 使用期(Useful Life Period)經(jīng)過初期磨合后,產(chǎn)品進入相對穩(wěn)定的使用階段,失效率保持在一個較低且相對穩(wěn)定的水平。此時的失效多為隨機事件,如溫度變化、電壓波動等外部因素導致。
3. 磨耗期(Wear-Out Period)隨著使用時間的延長,產(chǎn)品逐漸進入老化階段,失效率開始顯著上升。這一階段的失效主要是由于材料老化、機械磨損或長期使用導致的性能衰退。
可靠性測試項目分類
1.早期失效等級測試(Early Fail Rate Test, EFR)目的:評估生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性,加速暴露產(chǎn)品中潛在的缺陷,剔除因設計或制造工藝問題導致的早期失效產(chǎn)品。測試條件:通過動態(tài)提升溫度和電壓,在特定時間內(nèi)對產(chǎn)品進行加速測試。失效機制:主要包括材料或工藝缺陷,如氧化層缺陷、金屬刻蝕不均、離子污染等。
參考標準:JESD22-A108-A、EIAJED-4701-D101。
2. 高/低溫操作生命期試驗(High/Low Temperature Operating Life, HTOL/LTOL)目的:評估器件在高溫和低溫條件下的耐久性,模擬產(chǎn)品在極端環(huán)境下的長期工作性能。測試條件:在125℃、1.1VCC等條件下進行動態(tài)測試。失效機制:電子遷移、氧化層破裂、離子擴散、不穩(wěn)定性等。
參考數(shù)據(jù):125℃條件下,1000小時測試通過可保證產(chǎn)品持續(xù)使用4年,2000小時測試通過可保證使用8年;150℃條件下,1000小時測試通過可保證使用8年,2000小時測試通過可保證使用28年。
參考標準:MIT-STD-883E Method 1005.8、JESD22-A108-A、EIAJED-4701-D101。
環(huán)境測試項目(Environmental Test Items)
預處理測試(Precondition Test, PRE-CON)目的:
1.模擬IC產(chǎn)品在使用前的存儲環(huán)境,評估其在一定濕度和溫度條件下的耐久性,以確保產(chǎn)品在實際應用中的可靠性。測試條件:根據(jù)具體應用場景設定濕度和溫度參數(shù)。
2. 加速式溫濕度及偏壓測試(Temperature Humidity Bias Test, THB)目的:評估IC產(chǎn)品在高溫、高濕和偏壓條件下的抗?jié)駳饽芰?,加速其失效進程。測試條件:85℃、85%相對濕度(RH)、1.1VCC,靜態(tài)偏壓。失效機制:電解腐蝕。參考標準:JESD22-A101-D、EIAJED-4701-D122。
3. 高加速溫濕度及偏壓測試(Highly Accelerated Stress Test, HAST)目的:在更高的溫度、濕度和氣壓條件下評估IC產(chǎn)品的抗?jié)駳饽芰?,進一步加速失效過程。測試條件:130℃、85%RH、1.1VCC,靜態(tài)偏壓,2.3大氣壓。失效機制:電離腐蝕、封裝密封性問題。參考標準:JESD22-A110。
4. 高壓蒸煮試驗(Pressure Cook Test, PCT)目的:評估IC產(chǎn)品在高溫、高濕和高氣壓條件下的抗?jié)駳饽芰?,加速其失效過程。訊科實驗室提供專業(yè)的PCT測試服務,幫助半導體、微電子等行業(yè)的企業(yè)評估其產(chǎn)品的密封性和老化性能,確保產(chǎn)品在市場中的競爭力。測試條件:130℃、85%RH,靜態(tài)偏壓,15PSIG(2大氣壓)。失效機制:化學金屬腐蝕、封裝密封性問題。參考標準:JESD22-A102、EIAJED-4701-B123。區(qū)別:與THB相比,PCT的溫度更高,且考慮了氣壓因素,實驗時間可縮短;與HAST相比,PCT不加偏壓,但濕度更大。
5. 高低溫循環(huán)試驗(Temperature Cycling Test, TCT)目的:評估IC產(chǎn)品中不同熱膨脹系數(shù)的金屬之間的界面接觸質(zhì)量,通過循環(huán)變化的溫度條件模擬實際使用中的熱沖擊。測試條件:Condition B:-55℃至125℃;Condition C:-65℃至150℃。失效機制:電介質(zhì)斷裂、導體與絕緣體斷裂、不同界面分層。參考標準:MIT-STD-883E Method 1010.7、JESD22-A104-A、EIAJED-4701-B-131。
6. 高低溫沖擊試驗(Thermal Shock Test, TST)目的:與TCT類似,評估IC產(chǎn)品中不同熱膨脹系數(shù)的金屬之間的界面接觸質(zhì)量,但通過循環(huán)流動的液體實現(xiàn)更快速的溫度變化。測試條件:Condition B:-55℃至125℃;Condition C:-65℃至150℃。失效機制:電介質(zhì)斷裂、材料老化(如鍵合絲)、導體機械變形。
參考標準:MIT-STD-883E Method 1011.9、JESD22-B106、EIAJED-4701-B-141。
區(qū)別:TCT主要針對封裝測試,而TST更側(cè)重于晶圓測試。
7. 高溫儲存試驗(High Temperature Storage Life Test, HTST)目的:評估IC產(chǎn)品在高溫條件下長期閑置的耐久性。測試條件:150℃。失效機制:化學和擴散效應、Au-Al共晶效應。參考標準:MIT-STD-883E Method 1008.2、JESD22-A103-A、EIAJED-4701-B111。
8. 可焊性試驗(Solderability Test)目的:評估IC引腳在焊接過程中的可靠性。
測試方法:Step 1:蒸汽老化8小時;Step 2:浸入245℃錫盆中5秒。失效標準:至少95%良率。參考標準:MIT-STD-883E Method 2003.7、JESD22-B102。9. 焊接熱量耐久測試(Solder Heat Resistivity Test, SHT Test)目的:評估IC對瞬間高溫的敏感度。
測試方法:浸入260℃錫盆中10秒。失效標準:根據(jù)電測試結(jié)果判斷。
參考標準:MIT-STD-883E Method 2003.7、EIAJED-4701-B106。
耐久性測試項目(Endurance Test Items)
1.周期耐久性測試(Endurance Cycling Test)目的:評估非揮發(fā)性存儲器在多次讀寫操作后的持久性能。測試方法:將數(shù)據(jù)寫入存儲單元,然后擦除數(shù)據(jù),重復該過程多次。測試條件:室溫或更高溫度,每個數(shù)據(jù)的讀寫次數(shù)達到100,000至1,000,000次。參考標準:MIT-STD-883E Method 1033。
2. 數(shù)據(jù)保持力測試(Data Retention Test)目的:在重復讀寫操作后,加速評估非揮發(fā)性存儲器存儲節(jié)點的電荷保持能力。測試條件:在高溫條件下將數(shù)據(jù)寫入存儲單元,然后多次讀取驗證數(shù)據(jù)完整性。失效機制:高溫加速電荷泄漏,導致數(shù)據(jù)丟失。參考標準:相關行業(yè)標準。
可靠性測試的重要性與應用
可靠性測試在電子產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和質(zhì)量控制中具有不可替代的作用。通過對產(chǎn)品進行嚴格的可靠性測試,可以提前發(fā)現(xiàn)潛在的缺陷和問題,優(yōu)化產(chǎn)品設計,提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和使用壽命。同時,可靠性測試結(jié)果也為產(chǎn)品的市場推廣和用戶選擇提供了重要參考依據(jù)。
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