產(chǎn)品可靠性測試失效的預(yù)分析

陳思　丁玉龍　肖云鵬

摘要：在半導(dǎo)體分析中產(chǎn)品可靠性測試的失效分析屬于具有挑戰(zhàn)性的部分，而且在產(chǎn)品的整個可靠性失效分析中物性失效前的預(yù)分析屬于極其重要的步驟，促使進行充分與合理的預(yù)分析，能夠?qū)ξ镄允Х治龅某晒β蔬M行大幅度的提高。所以本文主要通過不同產(chǎn)品的可靠性測試的失效類型與機理，對常用的預(yù)分析方法與手段進行介紹，以及對預(yù)分析的重要作用進行闡述，促使在產(chǎn)品可靠性的失效分析中對預(yù)分析進行融合，從而確保對產(chǎn)品可靠性測試失效的效果進行大幅度的提高。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)品;可靠性;測試;失效;預(yù)分析

由于可靠性測試具有一定的特殊性，因此其失效的樣品比普通測試失效樣品更加寶貴，一般情況產(chǎn)品可靠性測試具有較長的周期，最長的時間可達到兩個月，短的時間也可能是幾天。但是并不會具有較多的失效樣品數(shù)量，有時甚至只有一個，所以在很長時間內(nèi)才得到少量的失效樣品，不僅能夠?qū)に嚫倪M、可靠性表現(xiàn)進行大幅度的提升，也能夠?qū)蛻舻男枨筮M行充分的滿足。同時產(chǎn)品可靠性測試具有不同的項目，不同的項目具有不同的失效機理，確保結(jié)合不同的測試項目，對不同的失效預(yù)分析手段進行運用，從而對產(chǎn)品可靠性失效分析的成功率進行大幅度的提高。

一、產(chǎn)品可靠性測試的分類

集成電路產(chǎn)品的可靠性測試可以劃分為兩種，主要評估芯片相關(guān)的產(chǎn)品可靠性項目與產(chǎn)品封裝相關(guān)的項目，主要評估芯片相關(guān)的產(chǎn)品可靠性項目主要為早夭率測試、忍耐力測試、高溫使用壽命測試、靜電放電測試、數(shù)據(jù)保持力測試等。而且產(chǎn)品封裝相關(guān)的項目主要為，高壓鍋測試、溫度循環(huán)測試、溫度沖擊測試、高溫存儲測試溫濕度偏壓測試等。由于上述兩種主要根據(jù)評估對象劃分，因此封裝提供商極其重視封裝相關(guān)的測試項目，芯片制造商極其重視芯片相關(guān)的測試項目^[1]。所以在產(chǎn)品進行實際的測試過程中，可能通過進行封裝的相關(guān)測試，發(fā)現(xiàn)芯片可能具有相關(guān)的失效，但是還是需要結(jié)合失效分析對產(chǎn)品進行最終判定，確保恰當?shù)念A(yù)分析不僅能夠?qū)Σ糠值恼嫦噙M行揭示，也能夠為最終的失效分析提供發(fā)展方向。

二、不同測試失效的預(yù)分析方法

（一）壽命測試類失效

壽命測試類失效主要是指老化與預(yù)燒等失效，因為壽命測試類失效不僅能夠?qū)Ξa(chǎn)品可靠性中核心的早夭率與使用壽命進行充分的體現(xiàn)，也能夠?qū)υ诋a(chǎn)品設(shè)計或者制造過程中的問題進行充分的反映，所以被廣泛的應(yīng)用。同時壽命測試類失效最為常見的是功能性失效，可以通過功能測試機，對產(chǎn)品進行電性預(yù)分析，而且可以通過利用測試機的位圖功能，對邏輯芯片的內(nèi)建存儲單元，或者存儲器類失效進行精確的失效定位，也可以通過利用不同功能測試程序中的不同測試項目，對其他邏輯與混合信號芯片的失效模塊進行定位^[2]。并且在此類失效預(yù)分析中“什穆”屬于極其重要的一種工具，一般的功能測試機都可以對此功能進行提供，促使“什穆”通過對不同的測試條件進行掃描，對產(chǎn)品是否完全失效進行判斷，從而具備一定測試條件依賴性的部分失效，例如頻率依賴、電壓依賴等。

在產(chǎn)品的壽命測試過程中很有可能發(fā)生測試導(dǎo)致的過電應(yīng)力，一般的電性測量會對開路或者短路進行發(fā)現(xiàn)，而且通過預(yù)分析對產(chǎn)品的外觀進行檢查，最為常見的現(xiàn)象，就是產(chǎn)品外觀具有被電流燒灼的痕跡，也有可能無明顯的癥狀，必須通過后續(xù)的物性分析，對產(chǎn)品的外觀進行判斷。同時一般情況在高溫電壓下對產(chǎn)品進行壽命測試，雖然可能會對一些封裝方面的失效進行加速顯現(xiàn)，例如焊點剝離、金線斷裂等，但是可以通過無損分析對這些問題進行發(fā)現(xiàn)。

（二）環(huán)境測試類失效

環(huán)境測試類失效主要是對產(chǎn)品封裝的可靠性進行評估，最為常見的失效模式為漏電、開路、短路、參數(shù)漂移等，以及根據(jù)產(chǎn)品的短路與開路，預(yù)分析對萬用表進行廣泛的應(yīng)用。而且萬用表與電性曲線量測儀相比較，其使用方法更加快速簡單，能夠?qū)κнM行更快的確認，以及對由于測試制具、管腳的接觸問題導(dǎo)致的錯誤判斷進行有效的排除。同時在對失效進行確認之后，就需要進行極其重要的無損分析，無損分析主要包含在電子元器件領(lǐng)域中，最為常用的兩種工具超聲波斷掃描儀與X射線透視儀。并且樣品局部缺陷所造成的吸收系數(shù)異常，會引起X射線透視像的局部發(fā)生異常，因此通過對其進行應(yīng)用，能夠?qū)Ψ庋b引線斷裂等問題進行發(fā)現(xiàn)。例如焊點意外、焊點剝離也可以通過使用其X射線，以及利用多角度的觀察被發(fā)現(xiàn)。其次在環(huán)境測試中的預(yù)處理所造成的分層問題，X射線透視檢測就無法對其進行有效的檢測，但是這屬于超聲斷層掃描儀的強項。因為超聲波斷層掃描儀能夠通過不同密度的兩種物質(zhì)的界面，將超聲波反射的強弱成像，從而確保能夠?qū)Ψ庋b中的空洞與分層進行發(fā)現(xiàn)。

結(jié)束語：

總而言之，通過對不同產(chǎn)品可靠性測試失效所使用的各種預(yù)失效分析方法進行闡述，例如X射線透視檢測、測試機位圖分析、電線曲線量測等，促使對失效樣品進行詳細的了解，確保更加利于樣品的制備、處理，不僅對失效分析的時間進行有效的縮短，也能夠?qū)κХ治龅某晒β蔬M行大幅度的提高。同時不需要對產(chǎn)品可靠性測試的失效樣品進行開蓋與物性分析，需要結(jié)合測試項目的特性，以及結(jié)合產(chǎn)品相關(guān)信息與失效模式，對樣品進行預(yù)分析。并且通過認真充分的預(yù)分析，不僅能夠?qū)Ξa(chǎn)品進行可靠性測試的失效，也能夠有效的對所有的失效樣品進行分析。

參考文獻

[1] 葉紅波，電能采集器可靠性試驗評估的研究[D].

[2] 劉云海，簡維廷，張榮哲，et al.產(chǎn)品可靠性測試失效的預(yù)分析[J].中國集成電路，2009，18（12）：51-55.