产品可靠性测试失效的预分析

陈思　丁玉龙　肖云鹏

摘要：在半导体分析中产品可靠性测试的失效分析属于具有挑战性的部分，而且在产品的整个可靠性失效分析中物性失效前的预分析属于极其重要的步骤，促使进行充分与合理的预分析，能够对物性失效分析的成功率进行大幅度的提高。所以本文主要通过不同产品的可靠性测试的失效类型与机理，对常用的预分析方法与手段进行介绍，以及对预分析的重要作用进行阐述，促使在产品可靠性的失效分析中对预分析进行融合，从而确保对产品可靠性测试失效的效果进行大幅度的提高。

关键词：产品;可靠性;测试;失效;预分析

由于可靠性测试具有一定的特殊性，因此其失效的样品比普通测试失效样品更加宝贵，一般情况产品可靠性测试具有较长的周期，最长的时间可达到两个月，短的时间也可能是几天。但是并不会具有较多的失效样品数量，有时甚至只有一个，所以在很长时间内才得到少量的失效样品，不仅能够对工艺改进、可靠性表现进行大幅度的提升，也能够对客户的需求进行充分的满足。同时产品可靠性测试具有不同的项目，不同的项目具有不同的失效机理，确保结合不同的测试项目，对不同的失效预分析手段进行运用，从而对产品可靠性失效分析的成功率进行大幅度的提高。

一、产品可靠性测试的分类

集成电路产品的可靠性测试可以划分为两种，主要评估芯片相关的产品可靠性项目与产品封装相关的项目，主要评估芯片相关的产品可靠性项目主要为早夭率测试、忍耐力测试、高温使用寿命测试、静电放电测试、数据保持力测试等。而且产品封装相关的项目主要为，高压锅测试、温度循环测试、温度冲击测试、高温存储测试温湿度偏压测试等。由于上述两种主要根据评估对象划分，因此封装提供商极其重视封装相关的测试项目，芯片制造商极其重视芯片相关的测试项目^[1]。所以在产品进行实际的测试过程中，可能通过进行封装的相关测试，发现芯片可能具有相关的失效，但是还是需要结合失效分析对产品进行最终判定，确保恰当的预分析不仅能够对部分的真相进行揭示，也能够为最终的失效分析提供发展方向。

二、不同测试失效的预分析方法

（一）寿命测试类失效

寿命测试类失效主要是指老化与预烧等失效，因为寿命测试类失效不仅能够对产品可靠性中核心的早夭率与使用寿命进行充分的体现，也能够对在产品设计或者制造过程中的问题进行充分的反映，所以被广泛的应用。同时寿命测试类失效最为常见的是功能性失效，可以通过功能测试机，对产品进行电性预分析，而且可以通过利用测试机的位图功能，对逻辑芯片的内建存储单元，或者存储器类失效进行精确的失效定位，也可以通过利用不同功能测试程序中的不同测试项目，对其他逻辑与混合信号芯片的失效模块进行定位^[2]。并且在此类失效预分析中“什穆”属于极其重要的一种工具，一般的功能测试机都可以对此功能进行提供，促使“什穆”通过对不同的测试条件进行扫描，对产品是否完全失效进行判断，从而具备一定测试条件依赖性的部分失效，例如频率依赖、电压依赖等。

在产品的寿命测试过程中很有可能发生测试导致的过电应力，一般的电性测量会对开路或者短路进行发现，而且通过预分析对产品的外观进行检查，最为常见的现象，就是产品外观具有被电流烧灼的痕迹，也有可能无明显的症状，必须通过后续的物性分析，对产品的外观进行判断。同时一般情況在高温电压下对产品进行寿命测试，虽然可能会对一些封装方面的失效进行加速显现，例如焊点剥离、金线断裂等，但是可以通过无损分析对这些问题进行发现。

（二）环境测试类失效

环境测试类失效主要是对产品封装的可靠性进行评估，最为常见的失效模式为漏电、开路、短路、参数漂移等，以及根据产品的短路与开路，预分析对万用表进行广泛的应用。而且万用表与电性曲线量测仪相比较，其使用方法更加快速简单，能够对失效进行更快的确认，以及对由于测试制具、管脚的接触问题导致的错误判断进行有效的排除。同时在对失效进行确认之后，就需要进行极其重要的无损分析，无损分析主要包含在电子元器件领域中，最为常用的两种工具超声波断扫描仪与X射线透视仪。并且样品局部缺陷所造成的吸收系数异常，会引起X射线透视像的局部发生异常，因此通过对其进行应用，能够对封装引线断裂等问题进行发现。例如焊点意外、焊点剥离也可以通过使用其X射线，以及利用多角度的观察被发现。其次在环境测试中的预处理所造成的分层问题，X射线透视检测就无法对其进行有效的检测，但是这属于超声断层扫描仪的强项。因为超声波断层扫描仪能够通过不同密度的两种物质的界面，将超声波反射的强弱成像，从而确保能够对封装中的空洞与分层进行发现。

结束语：

总而言之，通过对不同产品可靠性测试失效所使用的各种预失效分析方法进行阐述，例如X射线透视检测、测试机位图分析、电线曲线量测等，促使对失效样品进行详细的了解，确保更加利于样品的制备、处理，不仅对失效分析的时间进行有效的缩短，也能够对失效分析的成功率进行大幅度的提高。同时不需要对产品可靠性测试的失效样品进行开盖与物性分析，需要结合测试项目的特性，以及结合产品相关信息与失效模式，对样品进行预分析。并且通过认真充分的预分析，不仅能够对产品进行可靠性测试的失效，也能够有效的对所有的失效样品进行分析。

参考文献

[1] 叶红波，电能采集器可靠性试验评估的研究[D].

[2] 刘云海，简维廷，张荣哲，et al.产品可靠性测试失效的预分析[J].中国集成电路，2009，18（12）：51-55.