道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 可靠性测试 以及 失效分析 2019/11/4 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 可靠性测试与失效分析 可靠性的基本概念 2019/11/4 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 可靠性测试与失效分析 前言 1.前言 质量（Quality）与可靠性（Reliability）是IC产品的生命，良 好的品质及使用的耐力是一颗优秀IC产品的竞争力所在。在做产品 验证时我们往往会遇到三个问题，验证什么，如何去验证，以及哪 里去验证，验证后的结果分析(Failure analysis), 如何进行提高 (Improvement). 如果解决了这些问题，质量和可靠性就有了保证， 制造商才可以大量地将产品推向市场，客户才会放心地使用产品。 本文中将介绍可靠性的定义,测试方法和标准, 失效机理以及失 效分析方法。 2019/11/4 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 可靠性测试与失效分析 质量与可靠性 2.质量与可靠性 质量是一组固有特性满足要求的程度 质量是对满足程度的描述，满足要求的程度的高低反映为质量的好坏 ，在比较质量的优劣时，应当注意在同一等级上进行比较。 可靠性: 产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力 l可靠性的概率度量称可靠度(即完成规定功能的概率)。 l产品或产品的一部分不能或将不能完成规定功能(Spec)的事件或 状态称故障，对电子元器件来说亦称失效。 2019/11/4 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 可靠性测试与失效分析 质量与可靠性 质量与可靠性的相关性 l质量提高，器件的一致性变好(如参数分布等) l器件的一致性更好，可靠性则更均匀(uniform)。 l质量缺陷的问题被解决，则该缺陷引起的可靠性失效则不 会发生。 l更进一步说，高质量等于高可靠性。 2019/11/4 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 可靠性测试与失效分析 可靠性试验 3.可靠性试验 可靠性试验是评估产品一定时间内可靠性水平,暴露存在的问题。 l 规定条件环境条件(温度/湿度/振动等)，负载大小，工作方式等。 l 规定时间随时间推移，产品可靠度下降。 l 规定功能所有功能和技术指标。 可靠性是设计并制作在产品内的，而不是试验出来的。可靠性试 验只能降低用户的风险。 新的可靠性评估方法是改评估产品为评估生产线，相信合格的生 产线能把可靠性做到产品中去。 2019/11/4 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 可靠性测试与失效分析 失效率 4.失效率(Failure rate) 失效率是可靠性测试中最关键的参数。 失效率某时刻尚未失效的器件继续工作下去时在单位时间内失效的几 率。 通常以 FIT（Failure In Time）作单位，1FIT=10亿个产品1小时 内失效1个或1000小时内1ppm的失效率。 失效率的倒数表示两个失效之间的间隔时间，即MTBF （Mean Time Between Failure）。 2019/11/4 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 可靠性测试与失效分析 失效率 例 有100块IC，在1000小时内失效5块，在10001010小时失效38 块，求t1000，和t1010h的失效率的估计值？ (0）5/1000(100-0)=5105/h50000 Fit (1000)38/(1010-1000)(100-5)0.4% h1 2019/11/4 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 可靠性测试与失效分析 失效率 失效率曲线示意图 (Bathtub curve) Time Failure Rate Infant Mortality Product Life Time Wear Out Commercial5 years Industrial10 years Automotive10-20 years CustomVarious 随机失效早期失效 有用寿命期 磨损失效 2019/11/4 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 可靠性测试与失效分析 失效率 l 早期失效：产品本身存在的缺陷（设计缺陷/工艺缺陷）造成，改进 设计/材料/工艺的质量管理，可明显改善早期失效率 l 偶然失效：失效率低且稳定，不当应用是失效主要原因 l 耗损失效：磨损、老化、疲劳等引起产品性能恶化。如缓慢的化学变 化使材料退化，压焊点氧化等 2019/11/4 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 可靠性测试与失效分析 失效率 TierTypical Application Use- Time Power-On Hours Examples of Typical Applications Commercial5 yearsPart timePCs, consumer electronics, portable telecom products, PDAs, etc. Industrial 10 yearsPart time / Full time Installed telecom equipment, work stations, servers, warehouse equipment, etc. Automotive10-20 yearsPart time / Full time “under the hood”, drive train control, or safety equipment CustomVariousPart time / Full time Applications with specific customer requirements 2019/11/4 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 可靠性测试与失效分析 失效机理 5.失效机理 l 热效应 金线热疲劳而断开、塑封体裂纹引起密封性失效、粘片层空洞引起热 阻增大、钝化层开裂、芯片开裂、铝再结构造成开/短路、键合处出 现紫斑开路等 l 化学效应 引脚腐蚀、塑封/界面/裂纹吸湿引起铝线腐蚀/键合区电化学腐蚀、 水汽带入的离子引起漏电、塑封体中的杂质离子引起漏电等 l 电效应 强电场导致栅氧击穿/MOS电容击穿、 大电流发热导致多晶电阻烧 毁/PN结区硅烧熔/金属间电弧/铝烧熔/塑封碳化等。 l 机械应力 振动、加速度、应力等 2019/11/4 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 可靠性测试与失效分析 抽样数和可接受失效数 6.抽样数和可接受失效数 l 抽样数和可接受失效数由可接受的产品不合格质量水平及可信度推算 。 l 通常的抽样77pcs允许1pc失效对应的可接受不合格质量水平的不合 格率为5%/1000hrs(50ppm) 2019/11/4 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 可靠性测试与失效分析 可靠性测试 2019/11/4 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 可靠性测试与失效分析 可靠性工程师工作内容 1.可靠性工程师工作内容 l 样品准备 l 可靠性测试 l 失效分析 l 数据处理与归档 2019/11/4 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 可靠性测试与失效分析 试验种类 2.试验种类 l 环境试验 温度循环/冲击、高压蒸煮、加速湿热、盐雾、耐焊接热、高温储存 l 寿命试验 早期失效率、动态/静态/间歇高温寿命试验 l 机械试验 振动/冲击、加速度、可焊性、键合强度 l ESD/Latch-up测试 2019/11/4 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 可靠性测试与失效分析 可靠性测试计算工作 3.可靠性测试计算工作 l 可靠性试验参照标准 l 加速试验加速因子的计算 l 加速环境应力与失效机理的对应关系 l 工艺/封装/设计变动与可靠性试验选择 l 样品数量/批次的选择 2019/11/4 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 可靠性测试与失效分析 高温工作寿命 4.圆片工艺相关的可靠性试验 4.1 高温工作寿命(HTOL/Burn-in) l 目的：考核产品在规定条件下全工作时间内的可靠性，发现热/电压 加速失效机理，预估长期工作的失效率。 l 条件：125oC（或使结温等于额定值），Vddmax,168hrs（消除早期 失效元件，把元件带到随机失效区）1000hrs （进入有用寿命期，试 验时间长短对应有用寿命期长短）。 l 失效机理：高温下芯片表面和内部的杂质加速反应，缺陷进一步生 长，使器件性能退化。可动离子富集导致的表面沟道漏电，结特性退 化，电场加速介质击穿，高温加速电迁移等。 l 对大功率器件，可采用常温功率负荷的方式使结温达到额定值。检 验电迁移问题，采用大电流高温加速。 2019/11/4 道德是一定社会、一定阶级调节人与人之间、个体与社会、个体与自然之间各种关系的行为规范的总和。这种规范是靠社会舆论、传统习惯、教育和内心信念来维持的。 可靠性测试与失效分析 高温工作