BHAST原理及板子设计加工制造注意事项_专业集成电路测试网-芯片测试技术-ic test

可靠性测试中，一般HTOL大家做的比较多，对其原理和老化板设计相对熟悉些，一般根据芯片应用电路图，结合使用的老化机台，测试pattern和DUT，配置测试通道和外围电路即可。但对于BHAST的原理及板子设计相对陌生一些，本文针对BHAST测试原理，简单介绍一下BHAST原理图设计，PCB layout以及加工制作环节中的注意事项。
BHAST也是芯片可靠性测试中非常重要的一项，他不是验证芯片自身电性能方面的可靠性，而是重点为了验证封装的吸湿性是否会引起pad或substrate的电离腐蚀，造成金属迁移。金属迁移会引起不同信号间的漏电或短路（比如芯片用一段时间就耗电大了，或者坏了）造成金属迁移的有几个条件：1、湿气（带一定离子），2、偏压，3、通道。
所以做BHAST测试时，偏压Bias一定要在测试中施加（否则不是BHAST，而是UHAST），让芯片处于极低的功耗下，尽可能的不让芯片自身发热，因为芯片自身发热升温后，影响湿气的进入，从而影响测试结果。那么如何加偏压呢？
通常情况下的HAST板设计：

电源，GND正常接。Reset, PowerDown等信号置到有效，让芯片功耗低。
外部IO通过电阻上拉或下拉，为IO口提供偏压。
Die上相邻pad距离最近，最易发生金属迁移，所以bias要间隔上下拉，测试最恶劣的条件，偏压的大小由芯片正常工作时可能的电压决定。
上下拉电阻一般选择较大阻值，从而限制电流，并且能够提供静态电压偏置到pad上，所以也要和IO内阻做比较选取外部电阻阻值（分压原理）。

在了解了Bhast板设计原理之后，接下来我们针对板子Layout设计和制造再做一下介绍。
BHAST测试环境要求为130℃/85%RH。正常气温100 ℃以上时，空气不存在湿度。BHAST在130 ℃气温时，为了达到85%的湿度，必须再加空气压力，使得BHAST测试腔体内压力达到2个标准大气压以上，测试条件要比HTOL更恶劣。因而，在PCB板材、元件、布局、布线、焊接等方面需要做针对性的考量：

板材建议使用polyimide，其具有韧性高、耐腐蚀、耐高温、绝缘性好等特点。在高温、高湿环境下具有出色的稳定性。国内板厂普遍使用VT-901、SH260，国外板厂常用Alron 85N。层间距建议大于4mil以上。
由于电容失效后有个主要特性就是两极短路，会造成电源设备过流保护而使实验终止。所以电容的选型至关重要。22uF以下推荐陶瓷电容的X8R系列，封装推荐0805以上。大容值推荐耐高温钽电容。考虑到高温下须降额使用，耐压需要比所加偏压高3-4倍以上为宜。
元件布局时要尽量互相拉开间距，远离螺丝孔、定位孔、贯穿焊接pin。
PCB 4层起，两个表层布线不宜过长，建议用via in pad方式打孔，主要连线在内层完成。线、铜皮、过孔之间尽量拉开距离，间距不建议低于4mil。
焊接建议采用机贴方式，尽量不要手工焊接。焊锡膏选型也需要考虑。焊接完后，需要对板子仔细清洗，再由专业人员对PCB进行coating喷涂。
为了防止板子变形、过度翘曲，最后需要安装铝框将其固定。

下面表格显示了陶瓷电容选择的规范：
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