1、概述
    在芯片完（wán）成整個（gè）封裝流程之後，封裝廠會對其產品進行質量和可靠（kào）性兩方麵的（de）檢測。
    質量檢測主要檢測封裝後芯片的可用性，封（fēng）裝後的質量和性能情況，而可靠性則是對（duì）封裝的可靠性相關參數的測試。
    首先（xiān），我們必須理解什麽叫做“可靠性”，產品的可靠性即產品（pǐn）可靠度的性能，具體表（biǎo）現在產品使用時是否容（róng）易出故障，產品使用壽命是否合理等。如果說“品質”是檢測（cè）產（chǎn）品“現在”的（de）質量的話，那麽“可靠性”就是檢測產品“未來”的質量。

    圖（1）所示的統計學上的浴盆曲線（Bathtub Curve）很清晰地描述了（le）生（shēng）產廠（chǎng）商對產品可靠性的控製，也同步描述了客戶對可靠性的需（xū）求。

    上圖所示的早夭區是指短（duǎn）時間內就（jiù）會被損壞的（de）產品，也是（shì）生產廠（chǎng）商需要淘汰的，客戶所不能接受的產品；正常（cháng）使用壽命區代表客戶可以接受的產品;耐用（yòng）區指性能特別好，特別耐用的產品。由圖上的浴缸（gāng）曲線可見，在早天（tiān）區和耐用區，產品的不良率一般比較高。在正常使用區，才（cái）有比較穩定的良率。大部分產品都是在正常使用區的。可靠（kào）性測試就（jiù）是（shì）為了分辨產品是否屬於正常使用區的測試，解決皁期開發中產品不穩定，良率低等問題，提高技術（shù），使封裝生產線達到高良率，穩（wěn）定運行的自的。
    在封裝業的（de）發展史上，早期的封裝廠商並不把可靠性（xìng）測試放在（zài）位，人們（men）重視的是產能，隻要一定生產能力就能贏利。到了（le）90年代，隨著封裝技術的發展，封（fēng）裝廠家也逐漸增多，產品質（zhì）量就擺到了（le）重要位置，誰家（jiā）產品的質量好（hǎo），就占優（yōu）勢，於是（shì）質量問題是主（zhǔ）要的竟爭點和研（yán）究方向。進入21世紀，當質量問題基本（běn）解（jiě）決以後，廣廠商之間的競爭放在了可靠性上，同等質量，消費者自然喜歡高可靠性（xìng）的產品，於是可靠性越發顯示其重（chóng）要性，高可靠性是現（xiàn）代封裝技術的研發的重要指標。
    2、可靠（kào）性測試項目

    一般封裝廠的（de）可靠性測（cè）試項目有6項，如表1所示

    各個測試項都（dōu）有一定（dìng）的（de）目的，針（zhēn）對性和具體方法，但就測試項（xiàng）目而言，基本上都與溫度，濕度，壓強等環境參（cān）數有關，偶爾還會加上偏壓等以製（zhì）造惡劣破壞（huài）環境來達到測試產品可靠性的自的。
    各個測試項目大都采用采樣的方法，即隨機抽查一定數量產品的可（kě）靠性測試結果來斷（duàn）定生產線是否（fǒu）通過可靠性測試。各個封裝廠的可靠性判定標準也各（gè）不相同（tóng），實力雄厚的企（qǐ）業一般會用較高水準的可靠性標準。

    6種測試項目是有先後順序（xù）的，如圖（tú）（2)所（suǒ）示。Preconditioning Test是首先要進（jìn）行的（de）測試項目,之後進行其他5項的測試。之所以有這種先後順序,是由PRECON TEST的（de）目的決定的，在以下的章節中，我們分別講述（shù）各種測試的具體內容，目的。鑒於PRECON TEST特殊性，將放（fàng）在後介紹。

    3、T/C測試（溫度循環（huán）測試（shì））
    T/C (Temperature Cycling)測試，即溫度循環測試。

    溫度循環（huán）試驗箱如圖3所示，由一（yī）個熱（rè）氣腔，一個冷氣腔組成，腔內分別填充著熱冷空氣（熱冷空氣的（de）溫度各個封裝廠有自己的標準，相對溫差越大，通過測試的產品的某（mǒu）特性可靠（kào）性越高)。兩腔之間（jiān）有個閥門，是待測品往返兩腔的通道。

    在封裝芯片做T/C測試的（de）時候，有4個參數，分別為熱腔溫度，冷腔溫度，循環次（cì）數，芯（xīn）片單次單腔（qiāng）停留（liú）時間。

    如表2所示的參數就代表T/C測試（shì）時（shí）把封裝後（hòu）的（de）芯片放在150℃的溫度循環試驗箱15分鍾，再通過閥門放入-65℃的低溫箱（xiāng）15分鍾，再放（fàng）入高溫箱，如此反複（fù）1000次。之（zhī）後測試電路性能以檢測是否通過T/C可靠性測（cè）試。
    從T/C的測試方法已經（jīng）可以看出，T/C測試得主要目的是測試（shì）半導體封裝體熱（rè）脹冷（lěng）縮的（de）耐（nài）久性。

    在封裝（zhuāng）體中（zhōng），有（yǒu）許多（duō）種材料，材料之間都有（yǒu）相應的結合麵，在封（fēng）裝體（tǐ）所處環（huán）境的溫（wēn）度有所變化時，封裝體內各種材料就（jiù）會有熱脹冷縮效應（yīng），而且材料熱膨脹係數不同，其熱脹冷縮的程度就（jiù）有所不同，這樣原來緊密結合的材料（liào）結合（hé）麵就會出現（xiàn）問題。圖示4是以Lead frame封裝為例，熱（rè）脹冷縮是的具體情況：其（qí）中主要的材料（liào）包括lead frame的Cu材料，芯片的矽材（cái）料，連接用的（de）金（jīn）線材料，還有芯片粘接的膠體材料。其中EMC與矽芯片，Lead frame有大麵積基礎，比較容易（yì）脫層，矽芯片與粘合的矽膠，矽膠和leadframe之（zhī）間（jiān）也會在T/C測試中失效。

    再由圖5來看一下T/C測試中的幾個失效模型。

    4、T/S測試（冷熱衝擊測（cè）試）
    T/S test (Thermal Shock test）即（jí）測試封裝體抗熱衝擊（jī）的能力。

    T/S測試和T/C測試有點類似，不同的是T/S測試環境是在高溫液體中轉換，液體的導（dǎo）熱比空氣快，於是（shì）有較強的熱衝擊力。

    例如（rú）表3所示（shì）的參數，就代表在2個（gè）隔離的區域（yù）分別放入150℃的液體和（hé）-65℃的液體，然後把（bǎ）封裝產品放入一個（gè）區，5分鍾後再裝入另一個區，由於溫差大，傳熱環境好，封裝體就受到很強的熱衝擊，如此往複1000次，來測試產品的抗熱衝（chōng）擊性，終也是通（tōng）過測試電路的通斷情況斷定產品是否TS可靠性測試。

    5、HTS測試
    HTS (High temperature Storage)測試，是測試封（fēng）裝體長時（shí）間暴露在高溫環境下的耐久（jiǔ）性實驗。

    HTS測試是（shì）把封裝（zhuāng）產品長時間放置在高溫氮氣烤（kǎo）箱中，然後測試它的電路通（tōng）斷（duàn）情況。

    如表4參數表示封裝放置在150℃高溫氮氣烤箱中1000小時(圖7中）。
    HTS測試是因為在高溫條件（jiàn）下，半導體（tǐ）構成物質的活化性增強，會有物質間的擴散作用，而導（dǎo）致電氣的不良發生，另外因為高溫，機械性較（jiào）弱的（de）物質也容易損壞。

    例如圖8所示的kirkendall孔洞產生就是因為（wéi）物質可擴散作用造成的。

    在金線和芯片的結合麵上，它的材料結構依次為:鋁，鋁金合金，金，在高溫（wēn）的（de）狀態下，金和鋁金屬都變（biàn）得很活躍，相互會擴散，但是由於鋁的擴散速度比金要快，所以在鋁的界麵物質就變少，就形成了（le）孔洞。這樣就造成電路性（xìng）能不好，甚至導致斷路。
    那（nà）麽如何解決HTS可靠性測試不良的問題呢?
    首先在特定情況下，我們可以選擇使用（yòng）同種物質結合電路，比如軍事（shì）上，金線用鋁線代替（tì），這樣就不會因（yīn）為金屬間的（de）擴散而產生不良了。
    我們也可以（yǐ）用摻雜物質作（zuò）中介層來抑（yì）製物質間的相互擴散。當然還有一種方法就是避免把封裝體長時間在高（gāo）溫下（xià）放置，沒有長時間的（de）高溫環境，自然不會有擴散導致失效的結果了。
    6、TH測試

    TH (Temperature & Humidity)測試，是測試封裝在高（gāo）溫潮濕環境下的耐久性的實驗

    實驗結束時（shí）也是靠測定封裝體電路的通斷特（tè）性來斷定產品是否有優良的耐高溫濕性。
在TH測試中，由（yóu）於EMC材料有一定的吸濕性，而內部電路在潮濕的環境下，很容易導致漏電，短路等效應。
    為了（le）有更（gèng）好的防濕性（xìng）,我們會選擇使用陶瓷封裝來代替塑料封裝，因為塑（sù）料封裝（zhuāng）的（de）EMC材料比較容易吸水。當然也可控製EMC的材料成分，以達到其吸（xī）濕性的目的。

    如（rú）圖9所（suǒ）示（shì），TH測（cè）試是在（zài）一個能保持恒定溫度和適度的恒（héng）溫恒濕試驗箱中進行的，一般測試參數如表（biǎo）5

    7、PCT測（cè）試

    PCT (Pressure Cooker Test)，是對封裝體抵（dǐ）抗抗潮（cháo）濕環境能力的測試。PCT測試與TH測試類似，隻是增加了壓強環境以縮短測試時間（jiān）,通常做PCT測試（shì）的工具我們叫“高壓鍋、高壓加速老（lǎo）化試驗箱”。

    PCT測試的參數（shù）如表6所示:

    在PCT測試後，也同樣（yàng）是測試產品的電路通斷（duàn）性能。在Leadframe封裝中（zhōng），Leadframe材料和EMC材料結合處很容易水分滲入，這（zhè）樣就容易腐蝕內部的電路，腐蝕（shí）鋁（lǚ）而破壞產品功能。這種（zhǒng）情（qíng）況，一般建議用（yòng）UV光來照射產品檢測Leadframe材料和EMC材料結合情況。
    PCT針對性（xìng）的解決方法就是提高Leadframe和EMC之（zhī）間的結合力度（dù），我們（men）可以調節EMC材料成分，也可以（yǐ）針對性地處理Leadframe的表麵。
    8、Precon測試
    Precon測試，即Pre-conditioning測試。從集成電路芯片封裝完成以後到實（shí）際再組裝，這個產品還有很長（zhǎng）一段過程，這個過程包括包裝、運輸（shū）等（děng），這些都會損壞產品，所以我們就需要先模（mó）擬這個過程，測（cè）試產品的可靠性。這就是Precon測試（shì）。其實在Precon測試中，包括了前（qián）麵的T/IC,TH等多項（xiàng）測試的組合。

    Precon測試模擬的過程如下圖所示:

    產品完成封裝後（hòu）需要包裝好，運輸到組裝廠，然（rán）後（hòu）拆開包裝把封裝後（hòu）芯片組裝在下一（yī）級板子（zǐ）上，並且組裝（zhuāng）還要經（jīng）過焊錫（xī）的過程，整個過程既（jì）有類似TC的經過,也有類似TH的過程，焊錫過程也需要模擬測試。
    整個Precon測試有一定的測（cè）試流程，測試前檢查電氣性能和（hé）內部結構(用（yòng）超聲波檢測）,確定沒有問（wèn）題，開始各項惡劣（liè）環境的考驗，先是T/C測試模擬運輸過程中的（de）溫度變化，再模擬水分子幹（gàn）燥過程(一般的包裝都是真空包裝，類似於水分（fèn）幹燥），然後恒溫,定時放置一段時間(隨著（zhe）參數的（de）不同，分為6個等級，用於模擬（nǐ）開封後吸濕的過（guò）程（chéng）），後模擬焊錫過程後再檢查電氣特性和內部結構（gòu）。

    模擬吸濕過程的6個等級如表7所示，1的等級，依次下降，看需（xū）要選擇等級。

    在Precon測試中，會出現的問題有:爆米花效應，脫層，電路（lù）失效等問題。這（zhè）些問題都是因為封裝體會在吸濕後再遭遇高溫而造成的，高溫時，封裝體內的水分變為氣體從而體積急（jí）劇膨脹（zhàng），造（zào）成對封裝體的破壞。我們應該減弱EMC的吸濕性解決（jué）爆米花效（xiào）應，減（jiǎn）少封裝的熱膨脹係數，增強附著能力來脫層問題,防止電路失效發生。
    隻有（yǒu）在順利通過（guò）了Precon測試（shì）以後，才能保證產品能順利送到終用戶端,這就是Precon被（bèi）放在個測試（shì）位置的原因所在。
    終上（shàng）所述,一個好（hǎo）的封（fēng）裝要有（yǒu）好的可靠性能，必須有較強（qiáng）的（de）耐濕，耐熱，耐高溫的能力，6個可靠性（xìng）測試都逃不脫（tuō）溫度，濕度這些內容。我們通過可靠性測試能夠評估產品的可靠度，有利於回饋來封裝設計工藝，從而提高產品的可靠度。