第 1 部分 – 簡介

無論我們走到哪里，我們都時刻被科技所包圍。事實上，我們的智能手機已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡墓ぞ?。如果不使用此設備，您將很難過一天。

這些不同類型的技術(shù)都需要一個必不可少的組件——半導體。將其視為現(xiàn)代電子產(chǎn)品的大腦。與任何電子設備類似，我們需要確保這個關(guān)鍵部件的可靠性，以便我們的設備正常運行。

那么制造商如何提高向最終用戶提供最佳產(chǎn)品的可能性呢？嗯，這是通過嚴格的半導體測試完成的。最常見和最重要的測試協(xié)議之一是老化測試。該測試過程旨在檢測組件的早期故障并減少使用時出現(xiàn)缺陷和故障的可能性。

無論您是否熟悉老化測試的復雜性，不可否認它的重要性。但是，如果您屬于后一類，請不要擔心！本指南將概述您需要了解的有關(guān)該過程的所有信息。

第 2 部分 – 關(guān)于老化測試您需要了解的內(nèi)容

2.1. 半導體進行老化測試的目的

技術(shù)人員將半導體放入老化系統(tǒng)

來源：wpo-altertechnology

消費者為他們的電子設備支付高價。他們最不希望看到的是產(chǎn)品在購買后的幾年內(nèi)出現(xiàn)故障。雖然無法保證 100% 的成功率，但進行老化測試以復制實際的現(xiàn)場壓力環(huán)境可以幫助降低故障率。

這些在大量樣本上進行的老化測試使制造商能夠更好地了解半導體在實際應用中的性能。任何在測試期間發(fā)生故障的組件都將被丟棄。

通過這個消除過程，制造商可以最大限度地減少他們運送給客戶的有缺陷半導體的數(shù)量。這種方法增加了電子設備達到消費者預期的可靠性水平的可能性。因此，老化測試對于確保生產(chǎn)線的質(zhì)量控制至關(guān)重要。

2.2. 老化測試是如何進行的？

老化系統(tǒng)半導體板

來源：abrel

正如我們所討論的，進行老化測試有助于減少過早失效的設備數(shù)量。但是整個過程是如何進行的呢？這是通過將半導體元件置于特定的高應力條件下以復制增強的現(xiàn)場環(huán)境來實現(xiàn)的。通過此程序，制造商可以識別并消除有缺陷的部件。

在測試階段，半導體元件被固定在老化板上，然后被放置在老化系統(tǒng)（如環(huán)境室）中。在這個試驗室中，零件在正常工作條件下或高于正常工作條件下進行壓力測試，以逐步淘汰在半導體額定壽命之前發(fā)生故障的任何組件。

根據(jù)測試場景，這些工作條件可能包括將半導體元件暴露在極端溫度、變化的電壓/電流、高工作頻率或任何其他被歸類為上限的條件下。

上述因素充當增強的應激源，導致這些設備發(fā)生故障。通過在受控環(huán)境中使部件經(jīng)受仔細校準的嚴酷條件，技術(shù)人員可以在不影響優(yōu)質(zhì)部件使用壽命的情況下識別性能不佳的部件。

這些老化測試的目的是讓制造商收集足夠的數(shù)據(jù)以形成浴盆曲線（下例）并降低半導體故障率。

顯示半導體速率的圖形視圖

在最初的測試階段——被歸類為嬰兒死亡期——許多半導體都會經(jīng)歷早期的組件故障。這些故障通常是制造缺陷的結(jié)果，由于激進的技術(shù)縮放和增加的電路復雜性，制造缺陷變得越來越普遍。

這些缺陷的根本原因可以確定為導體故障、電遷移、電介質(zhì)故障、金屬化故障等等。這些缺陷無法通過傳統(tǒng)的質(zhì)量保證測試發(fā)現(xiàn)，因為這些類型的故障通常處于休眠狀態(tài)，并且可能在設備的生命周期中隨機出現(xiàn)。因此，半導體元器件需要經(jīng)過密集測試才能將此類問題表現(xiàn)為故障。

然而，盡管故障率隨時間下降，但在嬰兒死亡率期間的結(jié)果并不理想，因為在短時間內(nèi)仍有大量故障發(fā)生。在此階段交付半導體將導致客戶不滿和高昂的保修費用。

希望通過從老化測試中收集的反饋，可以改進制造過程，從而降低故障率。雖然組件可能仍會隨著時間的推移而發(fā)生故障，但目的是確保這些故障通常發(fā)生在產(chǎn)品使用壽命的正常生命階段。如果設備能持續(xù)到磨損階段，那將是理想的。

從理論上講，在半導體的正常使用壽命期間，故障仍然可能隨機發(fā)生。然而，當在相當長的一段時間內(nèi)進行測量時，這些問題通常會以相對恒定的速度出現(xiàn)。因此，它可能被視為非問題，并作為達到其使用壽命終點的產(chǎn)品注銷。

盡管如此，這些問題仍然會給制造商帶來保修費用。因此，他們會希望浴缸曲線的底部（故障率）越低越好。在半導體的預期使用壽命期間發(fā)生的任何磨損故障也必須在產(chǎn)品準備好運送給客戶之前得到解決。

另一個需要注意的關(guān)鍵細節(jié)是，老化測試通常是在可交付產(chǎn)品上進行的。因此，這些評估不如加速壽命測試那么密集。這些半導體元件在老化測試中花費的時間也比在 ALT 測試中花費的時間少。畢竟，制造商不想影響其產(chǎn)品的使用壽命。

老化測試中使用的溫度通常達到 150 攝氏度或更低，并且測試增量可以跨越幾小時到幾天，具體取決于測試要求。這與 ALT 測試形成對比，在 ALT 測試中，設備暴露在高達 300 – 400 攝氏度的溫度下很長時間（數(shù)千到數(shù)萬小時）以達到組件的故障點。

2.3. 老化測試的類型

突出顯示老化測試類型的圖表

現(xiàn)在您對老化測試過程有了更好的了解，您可能想知道測試類型和測試方法是否有任何差異。答案是肯定的！測試過程中使用的老化測試類型取決于您的要求。

如果您不確定哪種測試方法最符合您的需求，請允許我們對可用的三種不同類型的測試及其優(yōu)缺點進行分解，以便您做出明智的決定。

靜態(tài)測試

在靜態(tài)老化測試期間，極端溫度和電壓會施加到每個部件，而不會操作或鍛煉每個組件。這個過程相對簡單。在環(huán)境室升溫至必要溫度之前，只需將探頭安裝到環(huán)境室中。隨后，將所需電壓施加到半導體元件。由于成本低且簡單，許多制造商選擇使用靜態(tài)老化。

然而，這種測試方法并不能為制造商提供組件可靠性的全面視圖。這是因為測試期間施加的靜態(tài)電壓不會激活半導體中的所有節(jié)點。它僅用作熱測試，用于測量半導體在極端溫度下儲存時的狀況。

動態(tài)測試

在動態(tài)老化測試期間，老化系統(tǒng)將對每個組件施加多個電刺激，同時半導體暴露在高溫和高壓下。這種測試方法提供了更全面的組件可靠性視圖，因為它使制造商能夠?qū)Ω鄡?nèi)部電路施加壓力，從而導致其他問題浮出水面。

在評估過程中可以監(jiān)控輸出，使制造商能夠更好地了解電路板上的哪些點最容易出現(xiàn)故障。但是這種方法也有一個缺點。動態(tài)老化無法完全模擬半導體的實際應用，因此不會對所有電路節(jié)點進行壓力測試。

動態(tài)老化測試

帶有測試過程的動態(tài)老化允許技術(shù)人員在老化過程中的不同點監(jiān)控設備輸出，確認每個組件都在運行。這種方法適用于希望快速確定老化“后果”隨時間變化的制造商，從而允許老化過程在最佳點終止。

此外，這種測試方法允許制造商識別在臨界條件下會發(fā)生故障但不會在設備的正常工作點發(fā)生故障的組件。通過在測試階段檢測并排除這些故障設備，他們可以顯著提高產(chǎn)品質(zhì)量。

通常，大多數(shù)制造商會結(jié)合使用靜態(tài)和動態(tài)老化測試來獲得最佳結(jié)果。畢竟，從這些評估中收集的性能數(shù)據(jù)對于改進制造流程至關(guān)重要。因此，即使成本更高，更全面的測試也是有益的。

歸根結(jié)底，實施老化系統(tǒng)的目的是確保提高對制造的半導體在壓力下的表現(xiàn)的可見性和洞察力。每個測試階段都應該產(chǎn)生更具統(tǒng)計意義的數(shù)據(jù)，為這些設備繪制出更清晰的故障概率圖。事實證明，這些數(shù)據(jù)有助于顯著提高產(chǎn)品產(chǎn)量和改進制造工藝，從而制造出更高質(zhì)量的半導體。

對于尋求對其產(chǎn)品進行更全面評估的制造商，我們建議將老化測試與其他可靠性測試服務結(jié)合起來。為了確保半導體的可靠性，已經(jīng)開發(fā)了各種新工藝，這些工藝被用作替代品或與老化測試一起使用。

在谷易電子工程師提供的資料中顯示：IC老化測試座分為不同的封裝類型，如QFN老化座、BGA老化座、QFP老化座、SOP老化座等等封裝芯片老化座，需要注意的是在提供老化測試要求時需要提供詳細的測試參數(shù)以及老化座結(jié)構(gòu)等信息。