待(dai)完成芯片的封裝以后(hou)，需要對(dui)產品進行可靠性方(fang)面(mian)的測試，以保證在(zai)(zai)長期使用(yong)中的可靠性。可靠性實(shi)驗在(zai)(zai)封裝中由Precon和Long term Test兩部分組(zu)成。
    1、可靠性(xing)測試項目簡介(jie)
    1.1 Precon介紹

    又稱MRT,是用來模擬芯片從(cong)運輸到(dao)上板的(de)整個(ge)流程(圖5-1)。

    (1) TEMP Cycle Test
    TC的條件(jian)是(shi)-55℃~125℃,5個(ge)周期(qi);用來(lai)模(mo)擬芯片(pian)運(yun)輸過程中(zhong)高低(di)溫的變化，尤其是(shi)針(zhen)對空(kong)運(yun)。
    (2) Dry Bake
    Dry Bake的條件是125℃下儲存24小時，用來模擬(ni)為芯片(pian)打包過程中的高溫狀況。
    (3) Temp&Humidity Test

    T&H的條(tiao)件分(fen)為6級，用來模擬(ni)芯(xin)片在(zai)生產過(guo)程中環境溫度和濕(shi)度，通(tong)常我(wo)們(men)使(shi)用Level3 (表5-1)。

    (4) IR Reflow

    IR Reflow的(de)條(tiao)件是(shi)在在240度(du)的(de)烘箱內過三遍，用(yong)來模擬芯(xin)片在做SMD時的(de)狀況(圖5-2)。

    (5) O/S Test
    O/S Test 是用(yong)(yong)來(lai)測試芯片內(nei)部短路(lu)開(kai)路(lu)情況，因為用(yong)(yong)來(lai)做MRT的(de)芯片都是通(tong)過初期電性能(neng)測試的(de)，所以O/S測試用(yong)(yong)來(lai)驗證MRT的(de)條件會不會有因為封裝(zhuang)造(zao)成的(de)失效。
    (6)SAM

    SAM也(ye)叫SAT,是用超(chao)聲波(bo)來(lai)做斷層(ceng)掃描(miao)的一種(zhong)檢測(ce)方法，利(li)用超(chao)聲波(bo)在不同表面會造(zao)成反射的原理(圖(tu)5-3)，可(ke)以檢測(ce)到(dao)材(cai)(cai)料中(zhong)的不同材(cai)(cai)料之(zhi)間斷層(ceng)等(deng)(deng)等(deng)(deng)，在BGA封裝中(zhong)可(ke)以檢測(ce)銀漿空洞(dong)(EpoxyVoid),環氧(yang)樹脂空洞(dong)(MoldVoid)，樹脂與(yu)芯片之(zhi)間的斷層(ceng)( Delamination)等(deng)(deng)等(deng)(deng)。

    SAT根據觀測手段分為A SCAN,B SCAN,C SCAN和TSCAN.本實驗內用到C SCAN。

    1)A SCAN:由于材料之(zhi)間會發生(sheng)反(fan)射，將示波器的到反(fan)射的波形來(lai)(lai)和正常波形進行對比，來(lai)(lai)判(pan)斷在什(shen)么位(wei)置發生(sheng)問題(圖5-4)。

  ;  2)B SCAN:在元器(qi)件的(de)垂直方(fang)向做切片式掃(sao)描。

    3)T SCAN:與A SCAN相反，T SCAN利(li)用另一個探(tan)頭(tou)接受穿(chuan)透后的超聲波，轉化成電信號(hao)來分析(圖(tu)5-5)。

    4)C SCAN:元器件的水(shui)平方向(xiang)做切(qie)片式掃(sao)描，C SCAN是我(wo)們(men)此(ci)次試驗(yan)中(zhong)需要用到的。
    進(jin)行(xing)(xing)CSCAN時，需(xu)要首(shou)先將超聲波的(de)(de)(de)能量焦點(dian)置(zhi)于需(xu)要檢(jian)查(cha)的(de)(de)(de)位置(zhi)，即固定(ding)的(de)(de)(de)水平面，啟動(dong)(dong)描(miao)后(hou)(hou)探頭對(dui)整個元器件進(jin)行(xing)(xing)逐(zhu)行(xing)(xing)掃描(miao)，原理仍(reng)然(ran)是(shi)不同物體間的(de)(de)(de)反射，整個過(guo)程(cheng)結(jie)束后(hou)(hou)，計算(suan)機自動(dong)(dong)合成結(jie)果，但是(shi)需(xu)要人工(gong)判(pan)斷缺陷(圖5-6)。

    C SCAN是精確的(de)空洞，斷層等缺陷(xian)的(de)分析方法。

    1.2耐(nai)久性(xing)實(shi)驗介紹(shao)(Long Term Test )

    耐(nai)久性(xing)實驗既是(shi)芯片(pian)的(de)(de)老化(hua)試驗,浴盆曲線代表了半(ban)導(dao)體器件的(de)(de)失(shi)效分布(bu)和時(shi)間的(de)(de)關系，48小(xiao)(xiao)時(shi)內的(de)(de)前期失(shi)效是(shi)屬于(yu)潛在的(de)(de)質(zhi)量(liang)問題，在48小(xiao)(xiao)時(shi)到106小(xiao)(xiao)時(shi)內是(shi)失(shi)效率相(xiang)對較(jiao)低的(de)(de)，106 小(xiao)(xiao)時(shi)后屬于(yu)老化(hua)失(shi)效(圖5-7)。所以，根據芯片(pian)的(de)(de)不(bu)同用途，耐(nai)久性(xing)實驗也分為不(bu)同的(de)(de)級別，如下圖: 

    對于不(bu)同(tong)的(de)芯(xin)片封裝結構，用途等考量，試(shi)(shi)驗(yan)者(zhe)會選取具有針對性的(de)可(ke)靠(kao)性測試(shi)(shi)的(de)項目(mu)，我們此次只是金線(xian)更換銅(tong)線(xian)的(de)線(xian)材(cai)更換試(shi)(shi)驗(yan)，所(suo)以根據查(cha)閱公司(si)規范文件，需(xu)要做的(de)可(ke)靠(kao)性測試(shi)(shi)是MRT,TC和HTS，可(ke)選項HAST,如下表5-1:

    以下針對高低溫測試(TC)，高溫存儲測試(HTS)，高壓潮氣測試(HAST)  三種測(ce)試(shi)做(zuo)一(yi)個簡單的介紹。
    (1)高低溫沖擊(ji)測試(Temp Cycle Test)
    半導(dao)體器(qi)件(jian)工作和不(bu)工作的溫度相差(cha)比較大，TC測試用來測試芯片(pian)本(ben)身由于(yu)(yu)熱(re)脹冷縮導(dao)致(zhi)的材料間分層，根(gen)本(ben)原(yuan)因(yin)是由于(yu)(yu)不(bu)同材料的熱(re)膨脹系數不(bu)同。
    TC的(de)測(ce)試條件是(shi):
    1)溫(wen)度: -65℃~150℃
    2)時間: 15Min/區(qu)間

    3) 1000 Cycle

    T/C以后的失(shi)(shi)效模(mo)式(shi)主要是Open/Short的失(shi)(shi)效。

    1) Open 的失效來源(yuan)于EMC與芯片表面(mian)分層導致(zhi)的焊球(qiu)脫離(li)或焊線斷裂(圖5-9)。

    2) Short 的失效(xiao)來源于(yu)Chip Crack (圖(tu)5-10)。

    (2)高溫(wen)存儲測試(High Temp Storage Test )

    半(ban)導體器(qi)件持續(xu)運(yun)行的(de)(de)問題(ti)很高，高溫會加(jia)速一些材料間(jian)(jian)的(de)(de)分(fen)子級別的(de)(de)擴(kuo)散(san),主要集中在焊球和焊盤之間(jian)(jian)，由于擴(kuo)散(san)速度不同的(de)(de)加(jia)速，導致產生Kirkendall空洞，嚴重者會造成焊點分(fen)離(圖5-11)。

    HTS的測試條(tiao)件是:
    1)溫度: 150℃
    2)時(shi)間: 1000hrs
    HTS以后主要的失效模式(shi)是(shi)Open失效。
    (3)高壓潮氣(qi)測(ce)試(Highly Accelerated Stress Test)
    芯片在使用過程中會遇到不同的外部環境，HAST測試既是模擬了芯片(通常是商用和民用)會遇到的高壓高濕度的環境。
    潮氣在高(gao)溫的作用下(xia)會滲(shen)透(tou)進封裝內部，和芯(xin)片內的金屬發生(sheng)氧化反應(ying)，造成一定(ding)的破壞(huai)。
    HAST的測試條(tiao)件是:
    1)溫度(du): 130℃ 
    2)濕度: 85%
    3)時間: 168hrs
    HAST的主要失效模式是Open/Short。

    1) Open 主要是(shi)潮氣對焊盤(pan)的腐蝕，造成了虛焊(圖5-12)。

    2) Short 主要是由于潮(chao)氣的滲入(ru)，造成(cheng)了EMC內部(bu)有漏(lou)電(圖(tu)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測試的芯片將繼續進行耐久性的測試。

    芯片(pian)測試(shi)數量的(de)選取(qu)按照客戶對于芯片(pian)可(ke)靠(kao)性等級(ji)的(de)要求來確(que)定(ding)，通(tong)常(chang)是SQB評估(gu)(Qual Level B)，所(suo)以必須設置3個實驗組，每個實驗組的(de)數量是22+3x77=253 (表5-2)。

    (1) MRT的條件

    MRT的條件如下表(biao)5-3:

    (2)Long Term的條件(jian)

    Long Term的條件(jian)如下表(biao)5-4: