 可靠性测试芯片设计完成只是完成的芯片量产过程中关键的一步，芯片在fab制造完成，且封装完成之后，除了功能测试以外，还要进行一系列的可靠性测试。 芯片可靠性测试主要是为了评估芯片在各种工作环境下的长期稳定性和故障率。这些测试会在实验室环境中模拟各种极端条件，例如高温、低温、高湿等，然后观察芯片的表现。也可以说，可靠性指产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。你设计好的芯片，总不能说用了一天就坏掉了对吧，所以一个好的产品，可靠性测试必须满足一定的要求。 芯片可靠性测试种类很多，作为芯片设计研发，不需要特别透彻的了解可靠性测试的深入原理，了解每一项可靠性测试在干什么即可，但是可靠性测试工程师要很熟悉，今天我大概总结一下，和大家一起学习一下可靠性测试。 常用的主要有以下几种： Precon、THB、BHAST/UHAST、HTOL、HTST、TCT、TST、SDT、MST等等。 01Precon Preconditioning Test，预处理测试，芯片封装后的可靠性第一关。模拟的是芯片从封测厂到客户手中运输过程，吸收湿气后在回流焊接reflow过程。通过Precon测试，可以充分暴露封装片可能存在的脱焊、脱层、电路失效等问题。我们的wafer给到封装厂完成封装之后，封装厂会做precon测试，确保出厂的封装片都是没问题的，不然客户拿到封装片发现有问题，那后续的测试就无意义了。 Precon包含MSL测试，Moisture Sensitive Level 湿度敏感等级，也就是芯片吸收水汽后的测试。 02THB Temperature and humidity bias life test，即温湿度偏压寿命试验，是一种环境试验，也称为双85老化实验，在85℃，85%相对湿度HR（Relative Humidity）下进行，然后施加工作电压（一般是芯片最大工作电压Vmax），以测试封装片老化前后的抗腐蚀能力。此项测试的Duration（持续时间/hrs小时）分4个等级，时间分别是168hrs、500hrs、1000hrs、2000hrs，业界广泛使用的持续时间为1000小时（42 days），那么相当于产品在25°C，60%湿度下工作了20年。 03BHAST/UHAST HAST：Highly Accelerated Temperature and Humidity Stress Test ,即高加速温湿度应力试验，又细分为Biased HAST/ Unbiased HAST，即BHAST/UHAST。将芯片放置于严苛的高温、高湿、高压力测试环境（BHAST还要给芯片施加电压），促使水汽进入芯片导致芯片发生腐蚀而老化，评估芯片的性能改变。BHAST和UHAST的区别是芯片是否施加工作电压。 可以说HAST实验是THB的升级，相比THB，HAST加入了气压，可以更快的加速芯片的老化。典型的测试条件是121℃，100%RH，2个大气压，Duration一般是96hrs。 HAST 96hrs是THB 1000hrs的快速、替代有效方案。 04HTOL High temperature operating life Test，即高温工作寿命实验。将芯片放置在高温环境中，施加工作电压后进行测试，也是一种老化寿命实验。测试条件一般是125℃，最大工作电压Vmax下测试1000hrs，中间会在168hrs和500hrs读点进行功能回测。 05HTST High Temperature Storage Test ，即高温存储试验。将芯片放置在持续高温环境下，不施加工作电压，验证芯片材料的抗高温的老化能力。HTST和HTOL的区别是不施加工作电压，测试的是芯片本身的物理电性能，不涉及工作模式。测试条件一般是150℃下持续1000hrs。 06TCT Temperature Cycling Test ，即温度循环试验。让芯片在高温与低温之间反复循环，检查因温差引起的任何物理或功能性损坏。模拟的是芯片所在环境温度发生变化或者是开关机造成的温度变化时，对芯片产生疲劳老化从而影响芯片的性能。TCT也分为多个等级，常用的就是温度从-65℃到150℃的温度进行500个cycle测试，测试结果不能有fail的芯片。一般温度变化率是5~15℃/每分钟。 07TST Thermal Shock Test，即热冲击测试。热冲击试验是温度剧烈变化环境下的试验。在热冲击试验前后，对样品进行形貌检查和光电参数检查试验。TST的程序和方法与温度循环试验TCT基本一样，区别是TST温度变化剧烈，一般高温为125℃，低温为-40℃，高温和低温的停留时间为5～30min，转换时间为20s，循环次数为200次，而TCT的温度变化是一个5~15℃/每分钟的一个过程。 TST一般不在封装片做，多在晶圆上做。TCT多在封装品去做。 08SDT Solderability Test，即可焊性测试。顾名思义，可焊性测试的是封装芯片或者电子元器件的引脚的可焊接性，什么意思呢，就是说封装厂给我加工好了芯片，我拿到之后要把它焊接在电路板上做测试，那么能不能焊上呢，焊接的可靠性又是如何，可焊性测试就是这个目的，评估芯片的引脚或者元器件的引脚的粘锡的可靠性。对于芯片，在测试时，首先将芯片做蒸汽老化8个小时，再浸入245℃锡盆中5秒钟，看是否能够正常沾锡。 09MST Mechanical Shock Test，即机械冲击测试。顾名思义，测试的是芯片承受中等/严重冲击力的能力。芯片在处理、运输、使用过程中，突然受到外力或冲击下，会产生芯片某些特性的改变，尤其 是当冲击是连续好几下的时候，对芯片的伤害可能较大。 结语 芯片可靠性测试还有好多种，不同的芯片类型，客户需要的可靠性item 因客户需求而异，没有统一的标准。以上是几个常用的可靠性测试item，作为IC designer需要了解的。 |
