質(zhì)量（Quality）和可靠性（Reliability）在一定程度上可以說(shuō)是IC產(chǎn)品的生命。質(zhì)量（Quality）就是產(chǎn)品性能的測(cè)量，它回答了一個(gè)產(chǎn)品是否合乎規(guī)格（SPEC）的要求，是否符合各項(xiàng)性能指標(biāo)的問(wèn)題；可靠性（Reliability）則是對(duì)產(chǎn)品耐久力的測(cè)量，它回答了一個(gè)產(chǎn)品生命周期有多長(zhǎng)，簡(jiǎn)單說(shuō)，它能用多久的問(wèn)題。所以說(shuō)質(zhì)量（Quality）解決的是現(xiàn)階段的問(wèn)題，可靠性（Reliability）解決的是一段時(shí)間以后的問(wèn)題。知道了兩者的區(qū)別，我們發(fā)現(xiàn)，Quality的問(wèn)題解決方法往往比較直接，設(shè)計(jì)和制造單位在產(chǎn)品生產(chǎn)出來(lái)后，通過(guò)簡(jiǎn)單的高壓加速老化試驗(yàn)箱測(cè)試，就可以知道產(chǎn)品的性能是否達(dá)到SPEC的要求，這種測(cè)試在IC的設(shè)計(jì)和制造單位就可以進(jìn)行。相對(duì)而言，Reliability的問(wèn)題似乎就變的十分棘手，這個(gè)產(chǎn)品能用多久，誰(shuí)會(huì)能保證今天產(chǎn)品能用，明天就一定能用？
    為了解決這個(gè)問(wèn)題，人們制定了各種各樣的標(biāo)準(zhǔn)，如: JESD22-A108-A、EIAJED- 4701-D101，注：JEDEC（Joint Electron Device Engineering Council）電子設(shè)備工程聯(lián)合委員會(huì)，著名國(guó)際電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化組織之一；EIAJED：日本電子工業(yè)協(xié)會(huì)，著名國(guó)際電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化組織之一。
    在介紹一些目前較為流行的Reliability的測(cè)試方法之前，我們先來(lái)認(rèn)識(shí)一下IC產(chǎn)品的生命周期。典型的IC產(chǎn)品的生命周期可以用一條浴缸曲線（Bathtub Curve）來(lái)表示。
    Region (I) 被稱為早夭期（Infancy period）
    這個(gè)階段產(chǎn)品的 failure rate 快速下降，造成失效的原因在于IC設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中的缺陷；
    Region (II) 被稱為使用期（Useful life period）
    在這個(gè)階段產(chǎn)品的failure rate保持穩(wěn)定，失效的原因往往是隨機(jī)的，比如溫度變化等等；
    Region (III) 被稱為磨耗期（Wear-Out period）
    在這個(gè)階段failure rate 會(huì)快速升高，失效的原因就是產(chǎn)品的長(zhǎng)期使用所造成的老化等。 
    認(rèn)識(shí)了典型IC產(chǎn)品的生命周期，我們就可以看到，Reliability的問(wèn)題就是要力圖將處于早夭期failure的產(chǎn)品去除并估算其良率，預(yù)計(jì)產(chǎn)品的使用期，并且找到failure的原因，尤其是在IC生產(chǎn)，封裝，存儲(chǔ)等方面出現(xiàn)的問(wèn)題所造成的失效原因。 
    下面就是一些 IC產(chǎn)品可靠性等級(jí)測(cè)試項(xiàng)目（IC Product Level reliability test items ）
    一、使用壽命測(cè)試項(xiàng)目（Life test items）：EFR, OLT (HTOL), LTOL 
    ①EFR:早期失效等級(jí)測(cè)試（ Early fail Rate Test ）
    目的：評(píng)估工藝的穩(wěn)定性，加速缺陷失效率，去除由于天生原因失效的產(chǎn)品。 
    測(cè)試條件： 在特定時(shí)間內(nèi)動(dòng)態(tài)提升溫度和電壓對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試 
    失效機(jī)制：材料或工藝的缺陷，包括諸如氧化層缺陷，金屬刻鍍，離子玷污等由于生產(chǎn)造成的失效。
    具體的測(cè)試條件和估算結(jié)果可參考以下標(biāo)準(zhǔn)：JESD22-A108-A ;EIAJED- 4701-D101 。
    ②HTOL/ LTOL：高/低溫操作生命期試驗(yàn)（High/ Low Temperature Operating Life ）
    目的：評(píng)估器件在超熱和超電壓情況下一段時(shí)間的耐久力 
    測(cè)試條件：125℃，1.1VCC, 動(dòng)態(tài)測(cè)試 
    失效機(jī)制：電子遷移，氧化層破裂，相互擴(kuò)散，不穩(wěn)定性，離子玷污等 
    參考標(biāo)準(zhǔn)： 
    125℃條件下1000小時(shí)測(cè)試通過(guò)IC可以保證持續(xù)使用4年，2000小時(shí)測(cè)試持續(xù)使用8年；
    150℃ 1000小時(shí)測(cè)試通過(guò)保證使用8年，2000小時(shí)保證使用28年。
    具體的測(cè)試條件和估算結(jié)果可參考以下標(biāo)準(zhǔn) :MIT-STD-883E Method 1005.8 ;JESD22-A108-A ;EIAJED- 4701-D101 。
    二、環(huán)境測(cè)試項(xiàng)目（Environmental test items） 
    PRE-CON, THB, HAST, PCT, TCT, TST, HTST, Solderability Test, Solder Heat Test 
    ①PRE-CON:預(yù)處理測(cè)試（ Precondition Test ）
    目的：模擬IC在使用之前在一定濕度，溫度條件下存儲(chǔ)的耐久力，也就是IC從生產(chǎn)到使用之間存儲(chǔ)的可靠性。 
    測(cè)試流程（Test Flow）：
    Step 1：超聲掃描儀 SAM (Scanning Acoustic Microscopy) 
    Step 2： 高低溫循環(huán)（Temperature cycling ）
    -40℃(or lower) ~ 60℃(or higher) for 5 cycles to simulate shipping conditions 
    Step 3：烘烤（ Baking ）
    At minimum 125℃ for 24 hours to remove all moisture from the package 
    Step 4：浸泡（Soaking ）
    Using one of following soak conditions 
    -Level 1: 85℃ / 85%RH for 168 hrs （儲(chǔ)運(yùn)時(shí)間多久都沒(méi)關(guān)系） 
    -Level 2: 85℃ / 60%RH for 168 hrs （儲(chǔ)運(yùn)時(shí)間一年左右） 
    -Level 3: 30℃ / 60%RH for 192 hrs （儲(chǔ)運(yùn)時(shí)間一周左右）
    Step5：Reflow （回流焊）
    240℃ (- 5℃) / 225℃ (-5℃) for 3 times (Pb-Sn) 
    245℃ (- 5℃) / 250℃ (-5℃) for 3 times (Lead-free) 
    * choose according the package size 
    Step6：超聲掃描儀 SAM (Scanning Acoustic Microscopy)
    具體的測(cè)試條件和估算結(jié)果可參考以下標(biāo)準(zhǔn):JESD22-A113-D;EIAJED- 4701-B101。
    評(píng)估結(jié)果：八種耐潮濕分級(jí)和車間壽命(floor life),請(qǐng)參閱 J-STD-020。
    注：對(duì)于6級(jí)，元件使用之前必須經(jīng)過(guò)烘焙，并且必須在潮濕敏感注意標(biāo)貼上所規(guī)定的時(shí)間限定內(nèi)回流。
    提示：濕度總是困擾在電子系統(tǒng)背后的一個(gè)難題。不管是在空氣流通的熱帶區(qū)域中，還是在潮濕的區(qū)域中運(yùn)輸，潮濕都是顯著增加電子工業(yè)開支的原因。由于潮濕敏感性元件使用的增加，諸如薄的密間距元件(fine-pitch device)和球柵陣列(BGA, ball grid array)，使得對(duì)這個(gè)失效機(jī)制的關(guān)注也增加了?；诖嗽?，電子制造商們必須為預(yù)防潛在災(zāi)難支付高昂的開支。吸收到內(nèi)部的潮氣是半導(dǎo)體封裝的問(wèn)題。當(dāng)其固定到PCB板上時(shí)，回流焊快速加熱將在內(nèi)部形成壓力。這種高速膨脹，取決于不同封裝結(jié)構(gòu)材料的熱膨脹系數(shù)（CTE）速率不同，可能產(chǎn)生封裝所不能承受的壓力。當(dāng)元件暴露在回流焊接期間升高的溫度環(huán)境下，陷于塑料的表面貼裝元件(SMD, surface mount device)內(nèi)部的潮濕會(huì)產(chǎn)生足夠的蒸汽壓力損傷或毀壞元件。常見的失效模式包括塑料從芯片或引腳框上的內(nèi)部分離(脫層)、金線焊接損傷、芯片損傷、和不會(huì)延伸到元件表面的內(nèi)部裂紋等。在一些極端的情況中，裂紋會(huì)延伸到元件的表面；嚴(yán)重的情況就是元件鼓脹和爆裂(叫做“爆米花”效益)。盡管現(xiàn)在，進(jìn)行回流焊操作時(shí)，在180℃ ~200℃時(shí)少量的濕度是可以接受的。然而，在230℃ ~260℃的范圍中的無(wú)鉛工藝?yán)?，任何濕度的存在都能夠形成足夠?qū)е缕茐姆庋b的小爆炸（爆米花狀）或材料分層。必須進(jìn)行明智的封裝材料選擇、仔細(xì)控制的組裝環(huán)境和在運(yùn)輸中采用密封包裝及放置干燥劑等措施。實(shí)際上國(guó)外經(jīng)常使用裝備有射頻標(biāo)簽的濕度跟蹤系統(tǒng)、局部控制單元和專用軟件來(lái)顯示封裝、測(cè)試流水線、運(yùn)輸/操作及組裝操作中的濕度控制。
    ②THB: 加速式溫濕度及偏壓測(cè)試（Temperature Humidity Bias Test ）
    目的：評(píng)估IC產(chǎn)品在高溫，高濕，偏壓條件下對(duì)濕氣的抵抗能力，加速其失效進(jìn)程。
    測(cè)試條件：85℃，85%RH, 1.1 VCC, Static bias 
    失效機(jī)制：電解腐蝕 
    具體的測(cè)試條件和估算結(jié)果可參考以下標(biāo)準(zhǔn)：JESD22-A101-D；EIAJED- 4701-D122 
    Leakage failure
    ③高加速溫濕度及偏壓測(cè)試（HAST: Highly Accelerated Stress Test ）
    目的：評(píng)估IC產(chǎn)品在偏壓下高溫，高濕，高氣壓條件下對(duì)濕度的抵抗能力，加速其失效過(guò)程。
    測(cè)試條件：130℃， 85%RH, 1.1 VCC, Static bias，2.3 atm 
    失效機(jī)制：電離腐蝕，封裝密封性 
    具體的測(cè)試條件和估算結(jié)果可參考以下標(biāo)準(zhǔn)：JESD22-A110 
    Au Wire Ball Bond with Kirkendall Voiding
    ④PCT:高壓蒸煮試驗(yàn) Pressure Cook Test (Autoclave Test) 
    目的：評(píng)估IC產(chǎn)品在高溫，高濕，高氣壓條件下對(duì)濕度的抵抗能力，加速其失效過(guò)程。
    測(cè)試條件：130℃， 85%RH, Static bias，15PSIG（2 atm） 
    失效機(jī)制：化學(xué)金屬腐蝕，封裝密封性 
    具體的測(cè)試條件和估算結(jié)果可參考以下標(biāo)準(zhǔn)：JESD22-A102；EIAJED- 4701-B123 
    *HAST試驗(yàn)箱與THB試驗(yàn)箱的區(qū)別在于溫度更高，并且考慮到壓力因素，實(shí)驗(yàn)時(shí)間可以縮短， 而PCT試驗(yàn)箱則不加偏壓，但濕度增大。 
    Bond pad corrosion
    ⑤TCT: 高低溫循環(huán)試驗(yàn)（Temperature Cycling Test ）
    目的：評(píng)估IC產(chǎn)品中具有不同熱膨脹系數(shù)的金屬之間的界面的接觸良率。方法是通過(guò)循環(huán)流動(dòng)的空氣從高溫到低溫重復(fù)變化。 
    測(cè)試條件：
    Condition B：-55℃ to 125℃ 
    Condition C： -65℃ to 150℃ 
    失效機(jī)制：電介質(zhì)的斷裂，導(dǎo)體和絕緣體的斷裂，不同界面的分層 
    具體的測(cè)試條件和估算結(jié)果可參考以下標(biāo)準(zhǔn)：MIT-STD-883E Method 1010.7；JESD22-A104-A；EIAJED- 4701-B-131 
    Ball neck broken by die top de-lamination after Temp cycling
    ⑥TST: 高低溫沖擊試驗(yàn)（Thermal Shock Test ）
    目的：評(píng)估IC產(chǎn)品中具有不同熱膨脹系數(shù)的金屬之間的界面的接觸良率。方法是通過(guò)循環(huán)流動(dòng)的液體從高溫到低溫重復(fù)變化。
    測(cè)試條件: 
    Condition B： - 55℃ to 125℃ 
    Condition C：- 65℃ to 150℃ 
    失效機(jī)制：電介質(zhì)的斷裂，材料的老化（如bond wires）, 導(dǎo)體機(jī)械變形 
    具體的測(cè)試條件和估算結(jié)果可參考以下標(biāo)準(zhǔn)：MIT-STD-883E Method 1011.9；JESD22-B106；EIAJED- 4701-B-141 
    * TCT與TST的區(qū)別在于TCT偏重于package 的測(cè)試，而TST偏重于晶園的測(cè)試 
    Metal crack and metal shift after thermal Shock
    ⑦HTST: 高溫儲(chǔ)存試驗(yàn)（High Temperature Storage Life Test ）
    目的：評(píng)估IC產(chǎn)品在實(shí)際使用之前在高溫條件下保持幾年不工作條件下的生命時(shí)間。 
    測(cè)試條件：150℃ 
    失效機(jī)制：化學(xué)和擴(kuò)散效應(yīng)，Au-Al 共金效應(yīng) 
    具體的測(cè)試條件和估算結(jié)果可參考以下標(biāo)準(zhǔn)：MIT-STD-883E Method 1008.2；JESD22-A103-A； EIAJED- 4701-B111 
    Kirkendall Void
    ⑧可焊性試驗(yàn)（Solderability Test ）
    目的：評(píng)估IC leads在粘錫過(guò)程中的可靠度 
    測(cè)試方法：
    Step1：蒸汽老化8 小時(shí) 
    Step2：浸入245℃錫盆中 5秒 
    失效標(biāo)準(zhǔn)（Failure Criterion）：至少95％良率 
    具體的測(cè)試條件和估算結(jié)果可參考以下標(biāo)準(zhǔn)：MIT-STD-883E Method 2003.7；JESD22-B102。
    poor solderability of the pad surface
    ⑨SHT Test:焊接熱量耐久測(cè)試（ Solder Heat Resistivity Test ）
    目的：評(píng)估IC 對(duì)瞬間高溫的敏感度 
    測(cè)試方法：侵入260℃ 錫盆中10秒 
    失效標(biāo)準(zhǔn)（Failure Criterion）：根據(jù)電測(cè)試結(jié)果 
    具體的測(cè)試條件和估算結(jié)果可參考以下標(biāo)準(zhǔn):MIT-STD-883E Method 2003.7；EIAJED- 4701-B106。
    三、耐久性測(cè)試項(xiàng)目（Endurancetest items ）
    Endurance cycling test, Data retention test 
    ①周期耐久性測(cè)試（EnduranceCycling Test ）
    目的：評(píng)估非揮發(fā)性memory器件在多次讀寫算后的持久性能
    測(cè)試方法：將數(shù)據(jù)寫入memory的存儲(chǔ)單元，在擦除數(shù)據(jù)，重復(fù)這個(gè)過(guò)程多次
    測(cè)試條件：室溫，或者更高，每個(gè)數(shù)據(jù)的讀寫次數(shù)達(dá)到100k~1000k
    具體的測(cè)試條件和估算結(jié)果可參考以下標(biāo)準(zhǔn)：MIT-STD-883E Method 1033
    ②數(shù)據(jù)保持力測(cè)試（Data Retention Test）
    目的：在重復(fù)讀寫之后加速非揮發(fā)性memory器件存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的電荷損失 
    測(cè)試方法：在高溫條件下將數(shù)據(jù)寫入memory存儲(chǔ)單元后，多次讀取驗(yàn)證單元中的數(shù)據(jù) 
    測(cè)試條件：150℃ 
    具體的測(cè)試條件和估算結(jié)果可參考以下標(biāo)準(zhǔn)：MIT-STD-883E Method 1008.2；MIT-STD-883E Method 1033 
    在了解上述的IC測(cè)試方法之后，IC的設(shè)計(jì)制造商就需要根據(jù)不用IC產(chǎn)品的性能，用途以及需要測(cè)試的目的，選擇合適的測(cè)試方法，限度的降低IC測(cè)試的時(shí)間和成本，從而有效控制IC產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠度。