众所周知芯片产业纷繁复杂,一片晶圆的加工工序几百上千道太司空见惯了,但其后期封测流程相较于wafer还是简单一些的,今天就和大家分享下芯片封测流程中的可靠性和加速老化试验。
可靠性指的是:使元器件在规定的条件下运行,并观测一定的时间发现其无法达到预期设计功能的一项测试。为了尽早发现器件本身/封装材料和工艺/测试项目和覆盖率等不同条件或差异对于产品的影响,确保出给客户的产品没有质量问题。
可靠性测试方法:各种严苛条件来模拟用户在使用很久的元器件状况,来达到其本身稳定可靠的验证,主要包括:
- 湿度敏感性测试
- 高低温循环测试
- 高温湿度测试
- 加速应力老化测试
- 根据元件特性加入的例如:高温存储(Memory),震动(拔插针脚元件)等。
根据不同的元器件其内部失效机理不仅相同,在此以笔者的Memory行业举例,其内部多为多个die叠加(为了扩大单颗unit的容量)。
多达几十种的失效模式,在十几道工序中均有可能发生,并且在封装过程的后半段既塑封后,芯片内部被compound包裹起来,内部的各种失效模式根本检测不到,而且各种缺陷在简单的测试流程又没有有效筛查出来,所以可靠性测试能加速其老化并且快速有效的筛查出来。
各种测试流程就是选取一定数量的产品,根据概率统计计算得出用最少的成本测试出尽可能多的问题,距离来说,一个失效发生的概率是1%,如果我们选取了100颗,那么理论上有1颗物料会显示失效。如果我们选取50颗就有0.5颗有问题,很有可能我们会忽略掉这个问题,所以选取多少去做实验是需要经过科学计算的。
测试流程各种条件都是依托于器件本身的不同特性,例如汽车电子就要求有很宽的温度范围-40~140°C(某些可能更高),为了加速筛查我们通常回家偏置电压,让其带电工作能更加快速有效的筛查出各种电学相关的问题。气压温度和湿度各种参数组合叠加可以在最大限度上对于芯片早期的不良做出筛选,热胀冷缩在一颗芯片内体现的尤为突出,不同材料的组合叠加在各种温度循环下,有着你拉我拽的相互作用。彼此限制又要保证元器件质量可靠,不会失效,是在是对前期设计和加工材料的一大考验。