封装可靠性测试包括哪些:五大测试大类
封装可靠性测试包括环境应力测试、机械应力测试、电耐久性测试、湿气抗老化测试、板级互连可靠性测试五大类别,整套项目严格遵循JEDECJESD22系列标准,正式测试前必须先完成JESD22-A113预处理;消费类芯片优先选用基础项目,汽车电子AEC-Q100等级器件需要叠加更严苛的条件,气密性封装器件可省去高压蒸煮类湿气测试,只做温湿度稳态测试即可。
封装可靠性测试之环境应力项目
这一组测试用来验证封装材料在高低温交变环境下的抗开裂能力,是所有封装都必须执行的基础项。
- 温度循环TC(JESD22-A104):高低温反复切换,检测塑封料、引脚、焊球因热胀冷缩出现分层、断裂的概率。
- 热冲击TST:快速切换冷热槽,比普通温度循环应力更强,多用于军工与车规器件。
- 高温存储HTS(JESD22-A103):无偏压长时间高温放置,检验封装内部金属引线氧化与塑封老化。
- 低温存储LTS:长期低温环境考核,重点排查封装材料低温脆裂问题。
封装可靠性测试之湿气抗老化项目
非气密性塑封器件必须做这一类测试,用来排查水汽渗入造成的分层、腐蚀、内部电路短路。
| 测试项目 | 执行标准 | 适用场景 | 失效现象 |
|---|---|---|---|
| THB温湿度偏压 | JESD22-A101 | 常规消费级IC | 引脚腐蚀、漏电超标 |
| PCT高压蒸煮 | JESD22-A102 | 普通塑封器件 | 塑封分层、界面进水 |
| HAST高压加速应力 | JESD22-A110、IEC60749-4 | 车规、高可靠器件 | 更快析出水汽腐蚀缺陷 |
气密性金属封装器件不适用PCT与HAST,仅需执行稳态温湿度测试,高压环境会造成外壳密封结构额外损伤。
封装可靠性测试之电耐久性项目
通电长期老化,同时验证封装结构与芯片电路的综合稳定性,模拟整机长期通电工况。
- HTOL高温工作寿命(JESD22-A108):高温加额定工作电压,考核引线键合疲劳、封装内部热失效。
- 功率循环PTC(IEC60749-34):反复通断电产生剧烈温升,专门检测功率器件键合点脱落。
- HTRB高温反偏、HTGB高温栅偏:针对半导体芯片PN结与栅氧,同时监控封装内部漏电。
- ESD静电放电(JS-001、JS-002):包含HBM人体模式、MM机器模式、CDM器件带电模式,防止封装引脚静电击穿;闩锁测试用来验证封装抗电流锁定能力。
封装可靠性测试之机械应力项目
考核封装外壳、引脚、焊球抗外力破坏的能力,对应生产装配与运输震动场景。
- 机械冲击MST:瞬间冲击载荷,检验引脚断裂、塑封崩角。
- 振动测试VIB:持续往复振动,排查键合丝断线、焊球脱落。
- 焊球剪切与拉力(JESD22-B117B):BGA、CSP封装必做,检测焊球界面强度,识别虚焊与界面脆化。
- 引脚弯曲、封装弯曲测试:模拟SMT贴装时的外力形变。
- PIND颗粒碰撞噪声检测:只用于气密性封装,检查腔体内部有无多余金属碎屑。
封装可靠性测试之板级互连可靠性项目
把器件焊接到PCB板上再做应力测试,评估封装焊球与电路板焊点的长期寿命,遵循IEC62137-4标准。
主要包含板级温度循环、板级弯曲疲劳、板级跌落测试;BGA、QFN这类面阵列封装必须增加此项测试,仅做器件级测试无法反映焊点真实疲劳寿命。
普通消费电子封装只需要选取TC、HTS、THB、HTOL、振动、焊球强度6项即可完成基础认证;车规AEC-Q100器件要额外增加HAST、功率循环、热冲击、板级可靠性全套项目,测试时长与循环次数同步提高。
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