在現代電子產品的研發與生產過程中，可靠性測試是確保產品質量和性能的關鍵環節。

可靠性測試

可靠性（Reliability）是衡量產品耐久力的重要指標，它反映了產品在規定條件下和規定時間內完成規定功能的能力。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。該曲線將產品生命周期分為三個階段：

1. 早夭期（Infancy Period）

在產品投入使用初期，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、生產工藝問題或原材料質量問題引起。

2. 使用期（Useful Life Period）

經過初期磨合后，產品進入相對穩定的使用階段，失效率保持在一個較低且相對穩定的水平。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：評估生產工藝的穩定性，加速暴露產品中潛在的缺陷，剔除因設計或制造工藝問題導致的早期失效產品。
• 測試條件：通過動態提升溫度和電壓，在特定時間內對產品進行加速測試。
• 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，模擬產品在極端環境下的長期工作性能。
• 測試條件：在125℃、1.1VCC等條件下進行動態測試。
• 失效機制：電子遷移、氧化層破裂、離子擴散、不穩定性等。
• 參考數據：125℃條件下，1000小時測試通過可保證產品持續使用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。

環境測試項目（Environmental Test Items）

1. 預處理測試（Precondition Test, PRE-CON）

• 目的：金鑒實驗室為客戶提供全面的預處理測試服務，模擬IC產品在使用前的存儲環境，評估其在一定濕度和溫度條件下的耐久性，以確保產品在實際應用中的可靠性。
• 測試條件：根據具體應用場景設定濕度和溫度參數。

2. 加速式溫濕度及偏壓測試（Temperature Humidity Bias Test, THB）

• 目的：評估IC產品在高溫、高濕和偏壓條件下的抗濕氣能力，加速其失效進程。
• 測試條件：85℃、85%相對濕度（RH）、1.1VCC，靜態偏壓。
• 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產品的抗濕氣能力，進一步加速失效過程。
• 測試條件：130℃、85%RH、1.1VCC，靜態偏壓，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產品在高溫、高濕和高氣壓條件下的抗濕氣能力，加速其失效過程。金鑒實驗室提供專業的PCT測試服務，幫助半導體、微電子等行業的企業評估其產品的密封性和老化性能，確保產品在市場中的競爭力。
• 測試條件：130℃、85%RH，靜態偏壓，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. 高低溫循環試驗（Temperature Cycling Test, TCT）

• 目的：評估IC產品中不同熱膨脹系數的金屬之間的界面接觸質量，通過循環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產品中不同熱膨脹系數的金屬之間的界面接觸質量，但通過循環流動的液體實現更快速的溫度變化。
• 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。
• 區別：TCT主要針對封裝測試，而TST更側重于晶圓測試。

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：根據電測試結果判斷。
• 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：評估非揮發性存儲器在多次讀寫操作后的持久性能。
• 測試方法：將數據寫入存儲單元，然后擦除數據，重復該過程多次。
• 測試條件：室溫或更高溫度，每個數據的讀寫次數達到100,000至1,000,000次。
• 參考標準：MIT-STD-883E Method 1033。

2. 數據保持力測試（Data Retention Test）

• 目的：在重復讀寫操作后，加速評估非揮發性存儲器存儲節點的電荷保持能力。
• 測試條件：在高溫條件下將數據寫入存儲單元，然后多次讀取驗證數據完整性。
• 失效機制：高溫加速電荷泄漏，導致數據丟失。
• 參考標準：相關行業標準。

可靠性測試的重要性與應用

可靠性測試在電子產品的研發、生產和質量控制中具有不可替代的作用。通過對產品進行嚴格的可靠性測試，可以提前發現潛在的缺陷和問題，優化產品設計，提高產品的穩定性和使用壽命。同時，可靠性測試結果也為產品的市場推廣和用戶選擇提供了重要參考依據。