集成電路封裝與測(cè)試第九章：質(zhì)量鑒定和保證

對(duì)于電子產(chǎn)品來(lái)講，其是否符合預(yù)期的質(zhì)量和可靠性要求，是人們很看重的。質(zhì)量是某一產(chǎn)品與其相關(guān)的規(guī)范、指南和工藝標(biāo)準(zhǔn)相符合的程度。電子封裝必須表現(xiàn)出在規(guī)定容差范圍內(nèi)的相關(guān)特征和特性。可靠性則是產(chǎn)品在規(guī)定的時(shí)間、規(guī)定的壽命周期應(yīng)用條件下，完成其功能且在規(guī)定的性能限值內(nèi)而沒有失效的能力。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，質(zhì)量就產(chǎn)品當(dāng)下的情況，而可靠性是預(yù)測(cè)產(chǎn)品以后的情況，可靠性就是產(chǎn)品生存的概率，或不失效的概率。鑒定過(guò)程包括虛擬鑒定、產(chǎn)品鑒定和量產(chǎn)鑒定。虛擬鑒定用于證明電子封裝的設(shè)計(jì)符合可靠性要求，產(chǎn)品鑒定用于評(píng)價(jià)電子封裝的原型，量產(chǎn)鑒定用于檢驗(yàn)其質(zhì)量和功能。有缺陷的封裝可以通過(guò)一系列的質(zhì)量保證試驗(yàn)或篩選試驗(yàn)來(lái)識(shí)別和剔除。失效物理（PoF）促使了鑒定過(guò)程中電子封裝中失效機(jī)理的理解，使其更有效率。企業(yè)測(cè)試

企業(yè)通常在芯片封裝完成后會(huì)進(jìn)行兩方面檢測(cè)：質(zhì)量測(cè)試和可靠性測(cè)試—二者的區(qū)別？二者區(qū)別：質(zhì)量測(cè)試—產(chǎn)品的可用性，是否符合使用要求：非破壞性測(cè)試?？煽啃詼y(cè)試—產(chǎn)品的耐用性：壽命和壽命合理性，通常為破壞性實(shí)驗(yàn)或?qū)Ξa(chǎn)品性能有影響的測(cè)試。企業(yè)測(cè)試

產(chǎn)品的可靠性即產(chǎn)品可靠度的性能，具體表現(xiàn)在產(chǎn)品使用時(shí)是否容易出故障，產(chǎn)品使用壽命是否合理等。如果說(shuō)“品質(zhì)”是檢測(cè)產(chǎn)品“現(xiàn)在”的質(zhì)量的話，那么“可靠性”就是檢測(cè)產(chǎn)品“未來(lái)”的質(zhì)量。

對(duì)于浴盆曲線，早夭區(qū)是指短時(shí)間內(nèi)就會(huì)被損壞的產(chǎn)品，也是生產(chǎn)廠商需要淘汰的，客戶所不能接受的產(chǎn)品；正常使用壽命區(qū)（偶然失效區(qū)）代表客戶可以接受的產(chǎn)品；耐用區(qū)指性能特別好，特別耐用的產(chǎn)品。由圖上的浴盆曲線可見，在早夭區(qū)和耐用區(qū)，產(chǎn)品的不良率一般比較高。在正常使用區(qū)，才有比較穩(wěn)定的良率。大部分產(chǎn)品都是在正常使用區(qū)的?？煽啃詼y(cè)試就是為了分辨產(chǎn)品是否屬于正常使用區(qū)的測(cè)試，解決早期開發(fā)中產(chǎn)品不穩(wěn)定，良率低等問(wèn)題，提高技術(shù)，使封裝生產(chǎn)線達(dá)到高良率，穩(wěn)定運(yùn)行的目的。浴盆曲線過(guò)山車曲線各種可靠性預(yù)計(jì)方法的比較已包含或已明確外場(chǎng)數(shù)據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)力和損傷模型手冊(cè)方法MIL-HDBK-217RACPRISMSAEHDBKTelecordiaSR332CNETHCBK方法來(lái)源有有有無(wú)有無(wú)無(wú)無(wú)假設(shè)有有有無(wú)有有有無(wú)不確定性來(lái)源能能能無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)結(jié)果限制有有有有有有有有失效模式能能有無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)失效機(jī)理能能有無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)置信水平有有有無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)壽命周期環(huán)境條件能能有無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)材料、形狀、結(jié)構(gòu)能能有無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)部件質(zhì)量能能有有無(wú)無(wú)有有可靠性數(shù)據(jù)或經(jīng)驗(yàn)有有有無(wú)有無(wú)有無(wú)鑒定必須包括適當(dāng)?shù)目煽啃灶A(yù)計(jì)方法，以識(shí)別失效模式、失效機(jī)理、產(chǎn)品特征、壽命周期環(huán)境應(yīng)力。鑒定過(guò)程與產(chǎn)品的失效率特征相關(guān)，包括早期失效、隨機(jī)失效和耗損失效。早期失效可通過(guò)制造工藝改進(jìn)、統(tǒng)計(jì)控制及必要的篩選等質(zhì)量保證方法減少和排除。耗損失效可在設(shè)計(jì)和產(chǎn)品鑒定中預(yù)計(jì)和加固設(shè)計(jì)。先進(jìn)的可靠性模型和預(yù)計(jì)方法將帶來(lái)更全面和更有效的鑒定過(guò)程。（1）如果外場(chǎng)數(shù)據(jù)是在相同或相似的環(huán)境下收集，可計(jì)入全壽命周期條件。（2）可考慮用于評(píng)估產(chǎn)品可靠性的試驗(yàn)設(shè)計(jì)。（3）作為失效機(jī)理物理模型的輸入。（4）沒有考慮到環(huán)境的不同方面。鑒定流程概述鑒定過(guò)程由三個(gè)階段組成：虛擬鑒定、產(chǎn)品鑒定、量產(chǎn)鑒定。虛擬鑒定，也稱“設(shè)計(jì)鑒定”，是不做任何物理測(cè)試，對(duì)產(chǎn)品的功能和可靠性能力進(jìn)行評(píng)估。虛擬鑒定采用基于失效物理的計(jì)算機(jī)輔助建模和仿真方法，因此，它也可稱為基于失效物理的方法。

產(chǎn)品開發(fā)流程中的虛擬鑒定和產(chǎn)品鑒定鑒定流程概述鑒定過(guò)程應(yīng)做到：（1）根據(jù)正常設(shè)計(jì)目標(biāo)和應(yīng)用要求來(lái)確定特定鑒定過(guò)程的目標(biāo)。例如，要求電子部件的失效數(shù)500只內(nèi)不得超過(guò)4只，即等效于0.8%的失效或99.2%的可靠度。（2）明確相關(guān)過(guò)程中（制造、系統(tǒng)組裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用）的潛在失效模式和失效機(jī)理，以及確定相關(guān)的加速模型和加速因子。（3）確定產(chǎn)品在環(huán)境和工作條件下的耐受應(yīng)力極限。環(huán)境應(yīng)力包括溫度、濕度、污染物、熱機(jī)械應(yīng)力。典型的工作應(yīng)力包括與時(shí)間和空間相關(guān)的靜電放電、電流和電壓。（4）根據(jù)已明確的失效機(jī)理選擇鑒定的應(yīng)力類型和應(yīng)力水平，應(yīng)考慮加速因子和耐受應(yīng)力極限來(lái)選擇適當(dāng)?shù)膽?yīng)力水平。（5）開展鑒定試驗(yàn)和收集必要的失效數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)估產(chǎn)品的質(zhì)量可可靠性。試驗(yàn)樣本量的選擇應(yīng)達(dá)到鑒定的目標(biāo)要求，但也應(yīng)考慮成本和時(shí)間的權(quán)衡。制定合適的失效判據(jù)，以便、通過(guò)參數(shù)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)失效。（6）解釋試驗(yàn)數(shù)據(jù)以評(píng)價(jià)產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。評(píng)價(jià)結(jié)果可以用來(lái)修正失效物理預(yù)計(jì)模型，應(yīng)反饋試驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論以便設(shè)計(jì)和工藝的持續(xù)改進(jìn)。鑒定試驗(yàn)的目的是：（1）評(píng)價(jià)產(chǎn)品的質(zhì)量，判斷其是否符合設(shè)計(jì)要求；（2）獲得器件及其結(jié)構(gòu)完整性的信息；（3）估計(jì)其預(yù)期工作壽命和可靠性；（4）評(píng)價(jià)材料、工藝和設(shè)計(jì)的效能。鑒定試驗(yàn)評(píng)估器件的預(yù)測(cè)壽命和設(shè)計(jì)完整性。大多數(shù)試驗(yàn)并不是正常應(yīng)用條件下開展，而是在加速應(yīng)力水平進(jìn)行以加速器件相關(guān)部位的潛在失效機(jī)理。成功的微電子封裝抽樣鑒定，并不能保證相同制造商根據(jù)相同規(guī)格生產(chǎn)的封裝都會(huì)滿足鑒定要求。鑒定應(yīng)由制造商開展，盡管用戶也會(huì)對(duì)特殊的應(yīng)用開展鑒定試驗(yàn)。所有可能來(lái)源的數(shù)據(jù)應(yīng)用于鑒定，這些來(lái)源包括材料、元器件供應(yīng)商試驗(yàn)數(shù)據(jù)、相似項(xiàng)目的鑒定數(shù)據(jù)以及材料、元件和組件的加速試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造工藝過(guò)程中的鑒定和質(zhì)量保證試驗(yàn)鑒定流程概述虛擬鑒定

虛擬鑒定是整個(gè)鑒定過(guò)程中的第一個(gè)階段，它是應(yīng)用基于失效物理的可靠性評(píng)估確定被試驗(yàn)產(chǎn)品是否能經(jīng)受住其預(yù)期的壽命周期。在其材料、結(jié)構(gòu)、工作特性的預(yù)期壽命周期剖面，虛擬鑒定（也稱模擬輔助的可靠性評(píng)估）用于評(píng)估部件或系統(tǒng)是否滿足其可靠性目標(biāo)。這種方法包括應(yīng)用模擬軟件來(lái)建立物理硬件模型，確定系統(tǒng)滿足預(yù)期壽命目標(biāo)的概率。壽命周期載荷良好設(shè)計(jì)的電子封裝必須能經(jīng)受儲(chǔ)存、處理、運(yùn)輸和工作中施加的載荷。此外，產(chǎn)品的部件裝配也必須經(jīng)受住隨后的制造和組裝載荷。因此，鑒定過(guò)程必須模擬封裝在其壽命周期內(nèi)受到的全部載荷，即“壽命周期載荷”。應(yīng)用類型使用環(huán)境生產(chǎn)過(guò)程條件/℃儲(chǔ)存條件/℃

循環(huán)次數(shù)/年濕度振動(dòng)消費(fèi)類產(chǎn)品0603513365低低25~215-40~85電低25~260-40~85電信設(shè)備-40853512365高中25~260

商用飛機(jī)-55952023000高高25~260-55~125汽車（引擎）-551251001300~2200高高25~215-55~125導(dǎo)彈-6512510011低煙霧、沖擊、噪聲25~260-60~70產(chǎn)品特征產(chǎn)品設(shè)計(jì)的特性量如封裝尺寸、材料、類型、結(jié)構(gòu)應(yīng)納入虛擬鑒定過(guò)程中。由于內(nèi)部或外部載荷及其損傷累計(jì)過(guò)程，產(chǎn)品所用材料可能會(huì)影響產(chǎn)品內(nèi)潛在失效部位的應(yīng)力。為了確定材料對(duì)應(yīng)力損傷和影響的程度，材料的物理特性也要作為基于失效機(jī)理的失效模型的輸入量。例如，焊接失效可能是由于溫度反復(fù)變化引發(fā)疲勞失效機(jī)理而導(dǎo)致的應(yīng)力增加所致。這種情況下，需要明確在周期應(yīng)力狀態(tài)下材料的熱膨脹系數(shù)（CTE）。在另一種情況下，應(yīng)力釋放機(jī)理使連接元件的接觸力減小，也會(huì)發(fā)生失效。這時(shí)，則需要連接元件的彈性模量、載荷單元及其結(jié)構(gòu)等條件，以確定接觸力度及其退化。應(yīng)用要求

環(huán)境載荷定義為產(chǎn)品工作時(shí)所必須經(jīng)歷的條件，應(yīng)用要求定義為在該條件下在其使用壽命期間產(chǎn)生的預(yù)期表現(xiàn)。應(yīng)用要求是基于消費(fèi)者的需要和供應(yīng)商的能力。這些要求可能涉及器件的功能、物理性能、可測(cè)試性、可維修性和安全特征。

應(yīng)用要求直接影響到工作載荷和產(chǎn)品的特征。應(yīng)用要求通常表現(xiàn)為標(biāo)稱和參數(shù)的容限范圍如電學(xué)輸出、機(jī)械強(qiáng)度、耐腐蝕、外觀、濕氣保護(hù)和占空比等。通常多種要求同時(shí)存在，并可能會(huì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)（例如：許多產(chǎn)品希望功能強(qiáng)大而又輕巧，或同時(shí)具有熱傳導(dǎo)性和電阻特性）。

為了確定合理的簽訂試驗(yàn)，所有的要求都必須被供應(yīng)商和用戶所接受。這通常較為困難，如果不清楚所有的要求，就需要給出合理的假設(shè)。有時(shí)，用戶的要求不明確，或他們又不愿意讓步給出一些假設(shè)。在這種情況下，制造商唯一可做的就是給出最適當(dāng)?shù)募僭O(shè)并通知用戶，簡(jiǎn)單的忽視掉可能的要求是不可行的。利用PoF方法進(jìn)行可靠性分析PoF方法和模型是虛擬鑒定流程中重要的一部分。因?yàn)樵谔摂M鑒定過(guò)程中沒有進(jìn)行物理試驗(yàn)，所以模型的準(zhǔn)確性、完整性和基于PoF機(jī)制的仿真工具非常關(guān)鍵。

基于PoF的失效時(shí)間（TTF）和可靠性預(yù)計(jì)和評(píng)估工具也應(yīng)具有滿足不同需求的能力，它應(yīng)能預(yù)測(cè)在較寬范圍環(huán)境條件下的產(chǎn)品可靠性，應(yīng)能預(yù)測(cè)基于主要失效產(chǎn)品的TTF，應(yīng)該考慮不同加工工藝對(duì)可靠性的影響。軟件工具是虛擬鑒定過(guò)程的基礎(chǔ)。

失效物理方法可在整個(gè)產(chǎn)品研發(fā)周期內(nèi)應(yīng)用，以評(píng)估應(yīng)力極限和建立過(guò)程控制，持續(xù)改進(jìn)器件的可靠性。采用失效物理方法，制造商可提供給用戶更高置信度的可靠性保證。用戶也能更好地評(píng)估和最小化其風(fēng)險(xiǎn)。這是很重要的，因?yàn)楫a(chǎn)品在市場(chǎng)中的失效會(huì)破壞用戶對(duì)制造商的信心，用戶獲得不滿意的產(chǎn)品也會(huì)損害自己的利益，影響潛在的其他消費(fèi)者。產(chǎn)品鑒定

完成虛擬鑒定，產(chǎn)品原型制造和產(chǎn)品鑒定流程就開始了。在產(chǎn)品鑒定過(guò)程中，物理試驗(yàn)包括強(qiáng)度極限、高加速壽命試驗(yàn)（HALT）和加速試驗(yàn)，被用于原型制造以驗(yàn)證其是否滿足功能和可靠性要求。如果在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程之初就考慮了虛擬鑒定，其流程不會(huì)改變，產(chǎn)品鑒定過(guò)程實(shí)質(zhì)上就從強(qiáng)度極限或HALT試驗(yàn)開始。相反地，任何產(chǎn)品特征的改變超出了設(shè)計(jì)和制造容限范圍，那么就需要重新虛擬鑒定，或產(chǎn)品鑒定過(guò)程需要包括產(chǎn)品特征的重新定義和重復(fù)FMMEA過(guò)程。鑒定加速試驗(yàn)當(dāng)決定采用哪些試驗(yàn)來(lái)鑒定時(shí)，需要考慮如下重要因素：

（1）制造商相同批號(hào)之間，是否存在顯著差異；

（2）相同制造商不同批號(hào)之間是否存在顯著差異；

（3）分配方法可能影響可靠性；

（4）下一級(jí)工藝過(guò)程如加裝熱沉或印刷線路板組裝可能影響其可靠性。可靠性測(cè)試項(xiàng)目

不同企業(yè)間的的可靠性測(cè)試類型不完全相同，但所包含的測(cè)試項(xiàng)目基本一致。可靠性測(cè)試項(xiàng)目

各測(cè)試項(xiàng)目均有一定的針對(duì)性和具體操作方法，測(cè)試有一定的順序。各試驗(yàn)均采用隨機(jī)抽樣進(jìn)行測(cè)試，不同的企業(yè)采用的標(biāo)準(zhǔn)不盡相同：不同水準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)。熱致失效：長(zhǎng)時(shí)間高溫或溫度循環(huán)熱應(yīng)力來(lái)源：PCB制造過(guò)程中的熱沖擊或熱循環(huán)組裝過(guò)程中的熱沖擊或熱循環(huán)工作過(guò)程中的熱循環(huán)機(jī)械失效：過(guò)載與沖擊失效、振動(dòng)失效電子組裝失效機(jī)理測(cè)試目的在于確定組裝完成的電路具有性能優(yōu)劣程度和壽命：失效主要出現(xiàn)在三個(gè)方面：【元器件、PCB和互連焊點(diǎn)】，從失效原因角度來(lái)看又分為機(jī)械失效、熱致失效和電化學(xué)失效，其中元器件失效以熱致失效為主。導(dǎo)電污染物引起橋連電化學(xué)腐蝕導(dǎo)電陽(yáng)極絲生長(zhǎng)-陰極孔洞錫（晶）須失效機(jī)理-電化學(xué)失效預(yù)處理測(cè)試（Precon測(cè)試）預(yù)處理的必要性：電子產(chǎn)品的成品與半成品在到達(dá)客戶之前有一段較長(zhǎng)時(shí)間間隔，且需要經(jīng)歷包裝和運(yùn)輸?shù)入A段的外界干擾，存在有潛在損壞產(chǎn)品的因素：國(guó)際合作化和代工加工

預(yù)處理測(cè)試是指在產(chǎn)品出廠前模擬產(chǎn)品達(dá)到客戶端前可能經(jīng)歷的實(shí)際階段，并將模擬后的產(chǎn)品用于后續(xù)可靠性試驗(yàn)的樣品。預(yù)處理測(cè)試模擬了產(chǎn)品由芯片制造企業(yè)到最終用戶端的全過(guò)程，只有通過(guò)了Precon測(cè)試，產(chǎn)品才能進(jìn)入到后續(xù)測(cè)試項(xiàng)目。預(yù)處理測(cè)試（Precon測(cè)試）預(yù)處理測(cè)試流程產(chǎn)品抽樣檢查電氣性能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)T/C測(cè)試：模擬實(shí)際運(yùn)輸過(guò)程水分干燥處理：模擬實(shí)際真空包裝恒溫放置吸濕模擬焊接：電氣特性和內(nèi)部結(jié)構(gòu)測(cè)試越接近實(shí)際狀況，測(cè)試結(jié)果越有指導(dǎo)意義預(yù)處理模擬環(huán)境等級(jí)

加速試驗(yàn)—不改變失效機(jī)理前提下,通過(guò)強(qiáng)化試驗(yàn)條件使受試產(chǎn)品加速失效,便于較短時(shí)間內(nèi)獲得必要信息評(píng)估產(chǎn)品在正常條件下的可靠性指標(biāo)。加速試驗(yàn)有助于產(chǎn)品盡早投放市場(chǎng)，但不能引入正常使用中不發(fā)生的故障模式。在加速試驗(yàn)中要單獨(dú)或者綜合使用加速因子，包括更高頻率功率循環(huán)、更高的振動(dòng)水平、高溫高濕、更嚴(yán)酷的溫度循環(huán)。

芯片測(cè)試常見產(chǎn)品問(wèn)題預(yù)處理測(cè)試中常見芯片問(wèn)題：爆米花效應(yīng)、分層開裂和電路失效等：隨工藝溫度提升，元器件吸入的潮氣在高溫作用下汽化并急劇膨脹，形成很大的壓力。爆米花現(xiàn)象（popcorneffect）高溫下，由于元器件吸收過(guò)多潮氣產(chǎn)生的塑封體開裂現(xiàn)象T/C測(cè)試T/C測(cè)試即溫度循環(huán)測(cè)試，測(cè)試進(jìn)行時(shí)需要控制測(cè)試設(shè)備四個(gè)參數(shù)：熱腔溫度、冷腔溫度、循環(huán)次數(shù)和芯片停留時(shí)間。各材料界面間隨環(huán)境溫度變化熱脹冷縮，進(jìn)而引起裂紋、脫層和電性能失效等。溫度循環(huán)測(cè)試脫層與開裂模型解決方案：材料選擇匹配性要好；增加緩沖材料層T/S測(cè)試

T/S（ThermalShockTest）測(cè)試指溫度沖擊試驗(yàn)，用來(lái)測(cè)試封裝體抗熱沖擊的能力。與溫度循環(huán)區(qū)別在于熱量的加載速度：驟冷驟熱。測(cè)試參數(shù)選擇及產(chǎn)品性能測(cè)試與溫度循環(huán)相類似。HTS測(cè)試

HTS（HighTemperatureStorage）測(cè)試指測(cè)試樣品長(zhǎng)時(shí)間暴露于高溫環(huán)境下的耐久性試驗(yàn)。將封裝產(chǎn)品放置在惰性氣體保護(hù)環(huán)境下測(cè)試其電性能和其他性能。高溫下，半導(dǎo)體材料活化性增強(qiáng)，物質(zhì)間擴(kuò)散加劇：機(jī)械特性差的材料易損壞?？驴线_(dá)爾空洞：物質(zhì)間擴(kuò)散-Al和Au解決辦法：采用同種物質(zhì)連接電路；增加擴(kuò)散阻擋層；避免產(chǎn)品長(zhǎng)時(shí)間處于高溫環(huán)境。TS測(cè)試機(jī)理TH測(cè)試

TH測(cè)試常稱為蒸煮測(cè)試，是測(cè)試芯片封裝體在高溫、潮濕環(huán)境下的耐久性試驗(yàn)。測(cè)試在等壓、恒溫、恒濕鍋體中進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后測(cè)定封裝體電路通斷特性。塑封EMC（EpoxyMoldingCompound環(huán)氧塑料）材料吸濕性強(qiáng)，內(nèi)部電路在潮濕環(huán)境下很容易漏電和短路。可通過(guò)改善材料成分控制吸濕性。PC測(cè)試

PC（PressureCooker）測(cè)試又稱為高壓蒸煮測(cè)試，是在TH測(cè)試基礎(chǔ)上增加環(huán)境壓強(qiáng)以縮短測(cè)試時(shí)間，實(shí)驗(yàn)工具為“高壓鍋”。PC測(cè)試最后，同樣是測(cè)試產(chǎn)品的電路通斷特性，特別是LeadFrame(鉛涂料)和EMC材料的結(jié)合處：采用UV光（紫外光）照射檢測(cè)?？煽啃詼y(cè)試可靠性測(cè)試的目的在于檢驗(yàn)封裝芯片的可靠度性能，一個(gè)良好的封裝體必須具有良好的耐濕、耐高溫能力，以上六個(gè)測(cè)試項(xiàng)目均與溫度和濕度密不可分，芯片封裝體的失效或壽命不合格多是因?yàn)闊帷褚鸬木C合作用?？煽啃詼y(cè)試結(jié)果應(yīng)如實(shí)反饋回封裝設(shè)計(jì)工藝端，從而有助于通過(guò)調(diào)整材料和工藝來(lái)改善產(chǎn)品的可靠性：正反饋與負(fù)反饋質(zhì)量保證

電子產(chǎn)品必須滿足規(guī)定的質(zhì)量要求。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的定義，質(zhì)量是反映某一產(chǎn)品或服務(wù)滿足明確和隱含需要的能力的特征總和。質(zhì)量不良通常是由于材料缺陷、制造過(guò)程失控和處理不當(dāng)導(dǎo)致的。質(zhì)量和可靠性不同，可靠性是產(chǎn)品在規(guī)定的條件下、規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成特定功能的概率。表9-8是一些質(zhì)量保證相關(guān)的一些術(shù)語(yǔ)定義。術(shù)語(yǔ)定義質(zhì)量某一產(chǎn)品或服務(wù)滿足明確和隱含需要的能力的特征總和質(zhì)量一致性監(jiān)測(cè)和控制關(guān)鍵參數(shù)在可接受的變化范圍之內(nèi)質(zhì)量控制為實(shí)現(xiàn)質(zhì)量要求而采用的操作方法和措施質(zhì)量保證為了提供確信某一產(chǎn)品或服務(wù)滿足給定質(zhì)量要求而采取必要的計(jì)劃和系統(tǒng)性的措施質(zhì)量監(jiān)督持續(xù)監(jiān)督和檢查過(guò)程、方法、條件、工藝、產(chǎn)品和服務(wù)、分析記錄和參考值之間的狀態(tài)，以確保滿足規(guī)定的質(zhì)量要求質(zhì)量檢查某一產(chǎn)品或服務(wù)的測(cè)量、檢查、試驗(yàn)、檢測(cè)一個(gè)或多個(gè)特性等活動(dòng)，以及比較它們與規(guī)定要求之間的一致性成品率通過(guò)所有測(cè)試的產(chǎn)品的百分率缺陷不能達(dá)到預(yù)期的特征和使用要求質(zhì)量保證質(zhì)量一致性可以使產(chǎn)品成品率增加，在質(zhì)量一致性中要控制因?yàn)槿缦乱环N因素或多種因素共同作用使得參數(shù)發(fā)生變化：

（1）供應(yīng)商和批次性原材料特性發(fā)生變化；

（2）由于工程監(jiān)測(cè)和控制器件不精確而導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)的變化；

（3）人為錯(cuò)誤，工藝不充分；

（4）制造環(huán)境中不希望引入的應(yīng)力（如污染物、粒子、振動(dòng)）。

質(zhì)量保證過(guò)程包括統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制、在線公益監(jiān)測(cè)和必要時(shí)代篩選試驗(yàn)。質(zhì)量保證對(duì)制造商有如下要求：

（1）采用在線監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制來(lái)確認(rèn)潛在缺陷；

（2）開展根本原因分析來(lái)確定可能導(dǎo)致產(chǎn)品早期失效的缺陷和失效機(jī)理；

（3）確定工藝中缺陷激發(fā)的環(huán)節(jié)，改進(jìn)工藝以解決工藝問(wèn)題；

（4）評(píng)價(jià)篩選的經(jīng)濟(jì)性，選擇能夠激發(fā)其失效機(jī)理并暴露潛在缺陷的篩選；

（5）減少或消除一些必要的篩選。篩選概述篩選是一種對(duì)批次性器件100%地施加電學(xué)和環(huán)境應(yīng)力以確認(rèn)和剔除缺陷的過(guò)程。篩選可以分成應(yīng)力篩選和非應(yīng)力篩選。應(yīng)力篩選給電子元件施加電和環(huán)境應(yīng)力，從而加速了失效。非應(yīng)力篩選包括外目檢、X射線檢查、聲學(xué)顯微鏡檢查、功能測(cè)試和電學(xué)參數(shù)測(cè)試。如果篩選必要開展，則首先應(yīng)選擇非應(yīng)力篩選，然后才是應(yīng)力篩選。在篩選過(guò)程中有兩種主要的缺陷：潛在缺陷和顯著缺陷。顯著缺陷是固有或引入的缺陷，它可以通過(guò)非應(yīng)力篩選試驗(yàn)檢測(cè)出來(lái)，如目檢和功能測(cè)試。潛在缺陷不能通過(guò)直接的檢測(cè)或功能檢測(cè)來(lái)發(fā)現(xiàn)，但可通過(guò)篩選應(yīng)力加速其早期失效。隨著電子技術(shù)的改進(jìn)和可靠性的顯著提高，許多研究對(duì)篩選在發(fā)現(xiàn)缺陷的有效性方面提出了質(zhì)疑，認(rèn)為篩選過(guò)程對(duì)產(chǎn)品可能弊大于利。應(yīng)力篩選和老化許多制造商淘汰了老化，取而代之的是元件系統(tǒng)的評(píng)估和鑒定，系統(tǒng)的元件評(píng)估與供應(yīng)商有關(guān)，供應(yīng)商必須：

（1）周期性地驗(yàn)證元件；

（2）實(shí)施統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制；

（3）有可接受的鑒定試驗(yàn)結(jié)果；

（4）履行組織損傷或退化的程序（如處理程序，像靜電釋放袋）；

（5）提供變更通知。

然后對(duì)從供應(yīng)商得到的合格元件進(jìn)行制造鑒定程序。鑒定試驗(yàn)的結(jié)果可用于評(píng)估是否有必要進(jìn)行老化。如果鑒定試驗(yàn)沒有產(chǎn)生失效，制造過(guò)程處于控制狀態(tài)，那么就可以對(duì)元件質(zhì)量評(píng)估具有信心，而不需要老化。篩選篩選試驗(yàn)暴露的缺陷有效性費(fèi)用局限目檢（光學(xué)顯微鏡）?封裝不平整?表面缺陷，如打標(biāo)位置不當(dāng)、鈍化層裂紋、沾污、外來(lái)物、引腳沾附物?引線偏離?鍵合不良，引線拉脫或斷裂?芯片碎裂或剝離?芯片粘接位置不當(dāng)?尺寸不精確?芯片腐蝕?焊料不當(dāng)，基板扭曲?金屬化空洞?導(dǎo)電通道橋連?局部腐蝕?鍵合金屬間化合物?芯片崩損和金屬化不良好便宜?人力密集?復(fù)雜度和放大倍數(shù)的增加使漏檢的概率增加?優(yōu)先選擇自動(dòng)檢查以減少人的主觀性和人為誤差X射線顯微鏡?封裝不平整?未對(duì)準(zhǔn)引腳?引線拉脫或斷裂?引線變形?焊盤移位?空洞好中等?服從操作人員解釋聲學(xué)顯微鏡?塑封料空洞或含有異物?基板移位?引線變形?芯片裂紋?界面裂紋、分層、未鍵合區(qū)域?芯片粘接空洞好中等?服從操作人員解釋，僅激光聲學(xué)掃描顯微鏡是面向量產(chǎn)的溫度循環(huán)（空氣-空氣）?塑封料裂紋，界面分層好便宜?是損傷積累方法，消耗可用壽命溫度沖擊?分層差高?高加速應(yīng)力，會(huì)導(dǎo)致不預(yù)期的問(wèn)題出現(xiàn)（最好用抽樣的方法，而不是篩選）耐潮濕?封裝內(nèi)、引腳或芯片上的污染物差高?會(huì)消耗可用壽命（最好用抽樣的方法，而不是篩選）篩選1．篩選應(yīng)力水平

步進(jìn)應(yīng)力分析是一種用于確定篩選應(yīng)力水平的常用方法。在這個(gè)過(guò)程中，逐步增強(qiáng)的應(yīng)力施加在樣品上。對(duì)失效產(chǎn)品開展失效分析以確定導(dǎo)致每個(gè)失效的原因，如果是潛在缺陷導(dǎo)致失效且沒有過(guò)應(yīng)力，則增加應(yīng)力水平會(huì)到更高一級(jí)。這個(gè)過(guò)程不斷持續(xù)，直到觀察到過(guò)應(yīng)力失效。導(dǎo)致過(guò)應(yīng)力失效的應(yīng)力水平就是產(chǎn)品的應(yīng)力上限，篩選應(yīng)力的確定基于它能激發(fā)的缺陷。

另一種確定篩選應(yīng)力水平的方法叫做“缺陷植入”，即在產(chǎn)品中引入可測(cè)量的缺陷。這時(shí)，失效機(jī)理和激發(fā)缺陷的應(yīng)力都是已知的。應(yīng)力水平步進(jìn)增加，直到樣品中所有植入的缺陷全部被激發(fā)。該應(yīng)力水平被確定下來(lái)用于剔除已知缺陷。原理上很簡(jiǎn)單，但是在操作時(shí)缺陷植入?yún)s非常困難和昂貴。

除上述的兩種方法外，結(jié)合失效機(jī)理與失效部位也可有效地用于篩選試驗(yàn)選擇。該方法與可能的制造變量或缺陷的模型發(fā)展有關(guān)。應(yīng)力要求能激發(fā)潛在缺陷，然后進(jìn)行計(jì)算。量化模型能提供一種方法來(lái)評(píng)價(jià)無(wú)缺陷產(chǎn)品通過(guò)篩選所引入的損傷，這些模型通常采用有限元分析方法。篩選2．篩選時(shí)間

在應(yīng)力篩選中，看到的往往是由早期失效（由缺陷導(dǎo)致）和磨損失效（由物理化學(xué)過(guò)程決定）共同導(dǎo)致的多模分布。失效時(shí)間（TTF）分布有許多種不同變化方式。

當(dāng)產(chǎn)品、設(shè)計(jì)、供應(yīng)商或生產(chǎn)線混雜時(shí)，失效密度可能會(huì)出現(xiàn)多模分布。這種不同失效時(shí)間分布的組合形成了多峰分布。對(duì)于已知失效分布，篩選應(yīng)力施加的持續(xù)時(shí)間，應(yīng)滿足使產(chǎn)品的剩余壽命大于或等于其預(yù)期壽命的條件。

少數(shù)器件分布于第一個(gè)子峰區(qū)域，多數(shù)器件分布于最大峰的區(qū)域，中間被一個(gè)低失效率的可用壽命區(qū)分開。這可以采用篩選應(yīng)力，即在工作條件下消耗時(shí)間ts來(lái)暴露缺陷產(chǎn)品。則剩余產(chǎn)品的可用壽命被縮短了ts的時(shí)間。

如果雙峰靠得比較近，則篩選會(huì)消耗掉