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嘉峪檢測網 2024-10-06 09:30
下圖是非氣密性封裝的資質驗證項:
表中SBS、BPS、BS、SD、WSR等均為產品驗證過程中的品質驗證項,而PC、HTSL、THB、HAST、TC、UHAST、AC等則為可靠性驗證項。我們大致把這幾個可靠性驗證項過一下。
PC:Precondition(JESD22-A113)
Precondition也就是我們常說的預處理,非氣密性器件在長期存儲過程中內部會被水汽侵入,而這些水汽在器件上板經歷回流焊時由于高溫,水汽迅速膨脹,則可能會造成不同材質界面分層而產生應力導致產品失效。預處理則是通過模擬產品從工廠出貨至上板前所經歷的各環節,來考核器件對所處環境的潮濕敏感等級,也就是我們常說的MSL。其流程如下:
Step1:電氣測試,確保用來考核可靠性的產品均是良品。
Step2:外觀檢測與SAT掃描,為考核前后失效判斷做參考。
Step3:溫度循環測試,文中給出的條件是-40℃~60℃測試5個循環,本項主要是模擬產品在運輸過程中所經歷的高低溫變化。測試條件可根據不同的運輸環境按照JESD22-A104進行選擇。實際操作中,傳統塑封類產品大家多用-65℃~150℃這個極致條件進行5個循環的測試。
Step4:烘烤,本項主要是去除外包裝上的水分。
Step5:潮濕敏感等級(MSL)測試,用于評估器件從防潮袋取出后到上板安裝前,在不同溫濕度環境下的可存儲時間(Floor Life),下圖給出了不同測試條件下的Floor Life以及其儲存溫度。
Step6:回流焊*3次,分別為首次安裝時經歷的回流考核,板子存在異常,更換異常器件時的拆、卸對其造成的2次回流焊考核。
Step7~9:均為可選項,目前也沒人做這幾項,我們也就不要給自己增加學習壓力了。
Step10:外觀檢測以及分層掃描,對比實驗前后,產品外觀、分層方面的變化,分層變化標準在J-STD-020F中有做出詳細介紹。
Step11:電氣測試,判斷試驗后產品電氣性能是否正常。
HTSL:High Temperature Storage Life(JESD22-A103/113)
高溫存儲壽命,考核器件在存儲過程中高溫條件下熱激活失效機制對壽命的影響,封裝常見的失效為肯達爾效應(Kirkendall),即兩種不同物質(比如金球與鋁焊盤)在長期使用或存儲過程中分子相互擴散而形成的空洞。
TC:Temperature Cycling(JESD22-A104)
高低溫循環實驗,與預處理中講的一樣,預處理后的高低溫循環主要用于模擬考核產品在裝配、使用過程中外界溫度以及產品開關引起的溫度急劇變化產生的應力影響。實驗條件取決于產品實際裝配、應用過程中的溫度,傳統塑封類產品大家多用-65℃~150℃這個極致條件進行考核。
THB、HAST、UHAST、AC
這幾項均是利用高溫、高濕等手段加速考核非氣密性器件在潮濕環境中的可靠性。
THB:Temperature Humidity Bias穩態溫濕偏置壽命實驗,實驗條件為85℃、85%RH、Vcc Max、1000h,也就是我們常說的雙85實驗。
HAST:Highly Accelerated Temperature and Humidity Stress Test高溫濕度加速應力測試,實驗條件為130℃、85%RH、Vcc max、96h或110℃、85%RH、Vcc max、264h;因為驗證過程加了偏置電壓,因此通常也稱為BHAST。
UHAST:Unbiased HAST無偏壓的高溫濕度加速應力測試,實驗條件同BHAST一致,只是去掉了偏壓,其目的是發現被偏壓掩蓋掉的失效機制,例如電偶腐蝕。
AC:Accelerated Moisture Resistance-Unbiased Autoclave不加偏置的高壓加速防潮測試,翻譯很繞口,其實就是我們常說的高壓蒸煮實驗PCT,實驗條件121℃、100%RH、96h,文中指本實驗不適用于基于層壓板或膠帶的封裝(例如FR4以及聚酰亞胺膠帶),因此適用范圍有限。
JESD47文件中指出THB、BHAST、UHAST、AC只需選擇一個即可(見下圖),由于THB實驗時間長達1000h,AC適用范圍受限,因此通常選擇BHAST或UHAST來加速考核器件在潮濕環境中的可靠性。而UHAST更能體現被偏置電壓掩蓋掉的失效機制,相對更適用于考核封裝的可靠性,BHAST相對更適用于考核器件可靠性,因此封裝常做的是UHAST實驗。
塑封類IC器件封裝可靠性驗證流程
JESD47中介紹TC、THB、BHAST、AC、UHAST需要在PC之后進行,下圖為塑封類IC器件的封裝可靠性驗證流程,供大家參考。
來源:集成電路封裝設計