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下圖是非氣密性封裝的資質(zhì)驗(yàn)證項(xiàng)：

 

 

表中SBS、BPS、BS、SD、WSR等均為產(chǎn)品驗(yàn)證過(guò)程中的品質(zhì)驗(yàn)證項(xiàng)，而PC、HTSL、THB、HAST、TC、UHAST、AC等則為可靠性驗(yàn)證項(xiàng)。我們大致把這幾個(gè)可靠性驗(yàn)證項(xiàng)過(guò)一下。

 

PC：Precondition(JESD22-A113)

 

Precondition也就是我們常說(shuō)的預(yù)處理，非氣密性器件在長(zhǎng)期存儲(chǔ)過(guò)程中內(nèi)部會(huì)被水汽侵入，而這些水汽在器件上板經(jīng)歷回流焊時(shí)由于高溫，水汽迅速膨脹，則可能會(huì)造成不同材質(zhì)界面分層而產(chǎn)生應(yīng)力導(dǎo)致產(chǎn)品失效。預(yù)處理則是通過(guò)模擬產(chǎn)品從工廠(chǎng)出貨至上板前所經(jīng)歷的各環(huán)節(jié)，來(lái)考核器件對(duì)所處環(huán)境的潮濕敏感等級(jí)，也就是我們常說(shuō)的MSL。其流程如下：

 

 

Step1：電氣測(cè)試，確保用來(lái)考核可靠性的產(chǎn)品均是良品。

 

Step2：外觀(guān)檢測(cè)與SAT掃描，為考核前后失效判斷做參考。

 

Step3：溫度循環(huán)測(cè)試，文中給出的條件是-40℃~60℃測(cè)試5個(gè)循環(huán)，本項(xiàng)主要是模擬產(chǎn)品在運(yùn)輸過(guò)程中所經(jīng)歷的高低溫變化。測(cè)試條件可根據(jù)不同的運(yùn)輸環(huán)境按照J(rèn)ESD22-A104進(jìn)行選擇。實(shí)際操作中，傳統(tǒng)塑封類(lèi)產(chǎn)品大家多用-65℃~150℃這個(gè)極致條件進(jìn)行5個(gè)循環(huán)的測(cè)試。

 

Step4：烘烤，本項(xiàng)主要是去除外包裝上的水分。

 

Step5：潮濕敏感等級(jí)(MSL)測(cè)試，用于評(píng)估器件從防潮袋取出后到上板安裝前，在不同溫濕度環(huán)境下的可存儲(chǔ)時(shí)間(Floor Life)，下圖給出了不同測(cè)試條件下的Floor Life以及其儲(chǔ)存溫度。

 

 

 

Step6：回流焊*3次，分別為首次安裝時(shí)經(jīng)歷的回流考核，板子存在異常，更換異常器件時(shí)的拆、卸對(duì)其造成的2次回流焊考核。

 

Step7~9：均為可選項(xiàng)，目前也沒(méi)人做這幾項(xiàng)，我們也就不要給自己增加學(xué)習(xí)壓力了。

 

Step10：外觀(guān)檢測(cè)以及分層掃描，對(duì)比實(shí)驗(yàn)前后，產(chǎn)品外觀(guān)、分層方面的變化，分層變化標(biāo)準(zhǔn)在J-STD-020F中有做出詳細(xì)介紹。

 

Step11：電氣測(cè)試，判斷試驗(yàn)后產(chǎn)品電氣性能是否正常。

 

HTSL：High Temperature Storage Life(JESD22-A103/113)

 

高溫存儲(chǔ)壽命，考核器件在存儲(chǔ)過(guò)程中高溫條件下熱激活失效機(jī)制對(duì)壽命的影響，封裝常見(jiàn)的失效為肯達(dá)爾效應(yīng)(Kirkendall)，即兩種不同物質(zhì)(比如金球與鋁焊盤(pán))在長(zhǎng)期使用或存儲(chǔ)過(guò)程中分子相互擴(kuò)散而形成的空洞。

 

 

TC：Temperature Cycling(JESD22-A104)

 

高低溫循環(huán)實(shí)驗(yàn)，與預(yù)處理中講的一樣，預(yù)處理后的高低溫循環(huán)主要用于模擬考核產(chǎn)品在裝配、使用過(guò)程中外界溫度以及產(chǎn)品開(kāi)關(guān)引起的溫度急劇變化產(chǎn)生的應(yīng)力影響。實(shí)驗(yàn)條件取決于產(chǎn)品實(shí)際裝配、應(yīng)用過(guò)程中的溫度，傳統(tǒng)塑封類(lèi)產(chǎn)品大家多用-65℃~150℃這個(gè)極致條件進(jìn)行考核。

 

 

THB、HAST、UHAST、AC

 

這幾項(xiàng)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(huán)境中的可靠性。

 

THB：Temperature Humidity Bias穩(wěn)態(tài)溫濕偏置壽命實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)條件為85℃、85%RH、Vcc Max、1000h，也就是我們常說(shuō)的雙85實(shí)驗(yàn)。

 

HAST：Highly Accelerated Temperature and Humidity Stress Test高溫濕度加速應(yīng)力測(cè)試，實(shí)驗(yàn)條件為130℃、85%RH、Vcc max、96h或110℃、85%RH、Vcc max、264h；因?yàn)轵?yàn)證過(guò)程加了偏置電壓，因此通常也稱(chēng)為BHAST。

 

UHAST：Unbiased HAST無(wú)偏壓的高溫濕度加速應(yīng)力測(cè)試，實(shí)驗(yàn)條件同BHAST一致，只是去掉了偏壓，其目的是發(fā)現(xiàn)被偏壓掩蓋掉的失效機(jī)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(cè)試，翻譯很繞口，其實(shí)就是我們常說(shuō)的高壓蒸煮實(shí)驗(yàn)PCT，實(shí)驗(yàn)條件121℃、100%RH、96h，文中指本實(shí)驗(yàn)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(gè)即可(見(jiàn)下圖)，由于THB實(shí)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)1000h，AC適用范圍受限，因此通常選擇BHAST或UHAST來(lái)加速考核器件在潮濕環(huán)境中的可靠性。而UHAST更能體現(xiàn)被偏置電壓掩蓋掉的失效機(jī)制，相對(duì)更適用于考核封裝的可靠性，BHAST相對(duì)更適用于考核器件可靠性，因此封裝常做的是UHAST實(shí)驗(yàn)。

 

 

塑封類(lèi)IC器件封裝可靠性驗(yàn)證流程

 

JESD47中介紹TC、THB、BHAST、AC、UHAST需要在PC之后進(jìn)行，下圖為塑封類(lèi)IC器件的封裝可靠性驗(yàn)證流程，供大家參考。