
芯片封裝可靠性環境應力試驗的目的主要是針對半導體零件的封裝(Package Assembly)質量進行試驗。影響封裝質量的關鍵環境包括:封裝結構的耐溫水平、封裝結構的抗溫濕水平、封裝結構的疲勞老化因素,最后是有關保存與管制的要求。
| 芯片封裝可靠性環境試驗
提供完整的半導體產品芯片可靠性試驗項目,協助客戶通過JEDEC、MIL—STD、AEC-Q等可靠性國際試驗標準
美信檢測可提供完整的芯片封裝可靠性環境試驗項目,包含技術整合咨詢、實驗設計規劃、硬件設計制作、環境應力試驗、封裝品質試驗等一站式服務,協助客戶通過JEDEC、MIL—STD、AEC-Q等可靠性國際試驗標準。
| 什么是芯片封裝可靠性環境試驗
芯片封裝可靠性環境應力試驗的目的主要是針對半導體零件的封裝(Package Assembly)質量進行試驗。影響封裝質量的關鍵環境包括:封裝結構的耐溫水平、封裝結構的抗溫濕水平、封裝結構的疲勞老化因素,最后是有關保存與管制的要求。
封裝可靠性環境應力試驗的復雜度受到環境變遷影響而更加多元,傳統的單一試驗逐漸的被復合式效益所取代。離如諸多空氣污染衍生的酸雨、廢氣等,在高溫下所產生的加速腐蝕模式,已非傳統觀念可以有效驗證。
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| 環境應力試驗
1).濕度敏感等級區分 (Moisture Sensitive Level / MSL)
針對表面黏著型(SMD)且非密封型(Non-hermetic)零件或得經過SMT回焊制程(Reflow)之其他零件類別進行驗證。判斷標準主要以超音波掃描(SAT、SAM或CSAM)判斷脫層(Delamination)位置與脫層比率,藉以制定濕度敏感等級。濕度敏感等級區分后,作為可靠度試驗前處理 (Precondition Test)的應用。可靠度前處理的目的在于仿真零件自生產、運輸至客戶上線使用這個循環過程。前處理的吸濕條件是根據零件之濕度敏感等級而來,也是工廠使用時的管理參考。多項可靠度環境應力試驗均需要先執行前處理后才展開。
2).溫度循環試驗 (Temperature Cycling Test)
溫度循環測試又稱為可靠度試驗之母,是可靠度試驗中相當重要的一項。利用溫度循環加諸于零件上,產生膨脹系數不匹配的影響,長期造成零件的疲勞老化(Fatigue),發生失效的結果。以零件封裝體來看,常出現的問題包括:打線脫落、結構脫層、金屬斷裂、焊點疲勞龜裂等現象,是最貼近真實使用的模擬。
3).溫濕度偏壓試驗(Temperature Humidity Bias Test)
以高溫潮濕的環境并加上電壓,形成加速模式化學反應,產生腐蝕現象。除靜態環境試驗外,常使用偏壓測試,更能看出封裝體內部金屬材料之離子遷移風險,也可同步測試產品的抗腐蝕性。由于實驗時間長,可使用高加速溫濕度試驗 (HAST,Highly Accelerated Stress Test)替代。其差異點在加濕過程中,由于更高的溫度,產生更大的大氣壓力,加速了腐蝕速度。根據JEDEC的定義,96小時的HAST試驗可以替代1000小時的高溫高濕試驗(85℃ / 85% RH)。
4).高低溫貯存試驗(High / Low Temperature Storage Test)
此試驗的目的在于驗證包材料的耐溫老化狀態,在持續高溫或者低溫的狀態下,使封裝材料加速老化。而低溫試驗,在極低的溫度下,利用膨脹收縮造成機械變型。對組件結構上造成脆化而引發的裂痕。高低溫儲存試驗由于非針對封裝結構,而是針對封裝體材料的老化,因此實驗可以不經過前處理程序。
5).耐熱性試驗(Thermal Resistance Test)
由于多數電子產品需要經過熱的環境進行組裝、拆解、維修等的程序,因此必須承受各種耐熱的模擬,以確保過程不受熱沖擊損傷,常用的方式包括回焊(Reflow)、烙鐵(Solder Iron)、熱風槍(Hot Air Gun)、浸錫(Solder Dipping)等方式。
| 封裝品質試驗
1).焊錫性試驗(Solderability Test)
焊錫性試驗的目的在確保零件腳的電鍍質量或錫球是否有污染問題。標準實驗方式采取錫槽法(Solder Pot),必須達到95%以上的覆蓋率。針對BGA錫球沾錫試驗,目前雖無法規標準,但業界普遍采取SMT制程模擬,更貼近實際使用狀態。
2).沾錫天平試驗(Wetting Balance Test)
沾錫天平的實驗目的在于焊錫性爭議分析,透過靈敏的沾錫天平,可以確定零件腳與錫的接觸反應速度,可以預知零件腳的潛在風險,補強焊錫性試驗的盲點,也試過期物料驗證的有效益方式。
3).推拉力試驗(Pull / Shear Test)
推拉力試驗主要針對封裝打線制程的質量,透過此試驗,并收集推拉力值進行SPC計算,確定其變異量,進行持續優化。此外,針對BGA錫球,可進行錫球推力,并參考AEC的錫球推力值,判定是否合格,以確保焊點結合強度符合標準。
4).無鉛制程試驗(Pb-Free Test)
無鉛制程試驗是一個廣義的定義,電子產品導入無鉛制程大約十五年,也已經相當成熟。近幾年由于車用市場開始采用無鉛制程,也重新開啟錫須(Tin Whisker)試驗需求,因此無鉛制程在車用產品領域,成為標準試驗項目。
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