1、概述
    在芯片完成整個封裝流程之后，封裝廠會對其產品進行質量和可靠性兩方面的檢測。
    質量檢測主要檢測封裝后芯片的可用性，封裝后的質量和性能情況，而可靠性則是對封裝的可靠性相關參數的測試。
    首先，我們必須理解什么叫做“可靠性”，產品的可靠性即產品可靠度的性能，具體表現在產品使用時是否容易出故障，產品使用壽命是否合理等。如果說“品質”是檢測產品“現在”的質量的話，那么“可靠性”就是檢測產品“未來”的質量。

    圖（1）所示的統計學上的浴盆曲線（Bathtub Curve）很清晰地描述了生產廠商對產品可靠性的控制，也同步描述了客戶對可靠性的需求。

    上圖所示的早夭區是指短時間內就會被損壞的產品，也是生產廠商需要淘汰的，客戶所不能接受的產品；正常使用壽命區代表客戶可以接受的產品;耐用區指性能特別好，特別耐用的產品。由圖上的浴缸曲線可見，在早天區和耐用區，產品的不良率一般比較高。在正常使用區，才有比較穩定的良率。大部分產品都是在正常使用區的。可靠性測試就是為了分辨產品是否屬于正常使用區的測試，解決皁期開發中產品不穩定，良率低等問題，提高技術，使封裝生產線達到高良率，穩定運行的自的。
    在封裝業的發展史上，早期的封裝廠商并不把可靠性測試放在位，人們重視的是產能，只要一定生產能力就能贏利。到了90年代，隨著封裝技術的發展，封裝廠家也逐漸增多，產品質量就擺到了重要位置，誰家產品的質量好，就占優勢，于是質量問題是主要的竟爭點和研究方向。進入21世紀，當質量問題基本解決以后，廣廠商之間的競爭放在了可靠性上，同等質量，消費者自然喜歡高可靠性的產品，于是可靠性越發顯示其重要性，高可靠性是現代封裝技術的研發的重要指標。
    2、可靠性測試項目

    一般封裝廠的可靠性測試項目有6項，如表1所示

    各個測試項都有一定的目的，針對性和具體方法，但就測試項目而言，基本上都與溫度，濕度，壓強等環境參數有關，偶爾還會加上偏壓等以制造惡劣破壞環境來達到測試產品可靠性的自的。
    各個測試項目大都采用采樣的方法，即隨機抽查一定數量產品的可靠性測試結果來斷定生產線是否通過可靠性測試。各個封裝廠的可靠性判定標準也各不相同，實力雄厚的企業一般會用較高水準的可靠性標準。

    6種測試項目是有先后順序的，如圖（2)所示。Preconditioning Test是首先要進行的測試項目,之后進行其他5項的測試。之所以有這種先后順序,是由PRECON TEST的目的決定的，在以下的章節中，我們分別講述各種測試的具體內容，目的。鑒于PRECON TEST特殊性，將放在后介紹。

    3、T/C測試（溫度循環測試）
    T/C (Temperature Cycling)測試，即溫度循環測試。

    溫度循環試驗箱如圖3所示，由一個熱氣腔，一個冷氣腔組成，腔內分別填充著熱冷空氣（熱冷空氣的溫度各個封裝廠有自己的標準，相對溫差越大，通過測試的產品的某特性可靠性越高)。兩腔之間有個閥門，是待測品往返兩腔的通道。

    在封裝芯片做T/C測試的時候，有4個參數，分別為熱腔溫度，冷腔溫度，循環次數，芯片單次單腔停留時間。

    如表2所示的參數就代表T/C測試時把封裝后的芯片放在150℃的溫度循環試驗箱15分鐘，再通過閥門放入-65℃的低溫箱15分鐘，再放入高溫箱，如此反復1000次。之后測試電路性能以檢測是否通過T/C可靠性測試。
    從T/C的測試方法已經可以看出，T/C測試得主要目的是測試半導體封裝體熱脹冷縮的耐久性。

    在封裝體中，有許多種材料，材料之間都有相應的結合面，在封裝體所處環境的溫度有所變化時，封裝體內各種材料就會有熱脹冷縮效應，而且材料熱膨脹系數不同，其熱脹冷縮的程度就有所不同，這樣原來緊密結合的材料結合面就會出現問題。圖示4是以Lead frame封裝為例，熱脹冷縮是的具體情況：其中主要的材料包括lead frame的Cu材料，芯片的硅材料，連接用的金線材料，還有芯片粘接的膠體材料。其中EMC與硅芯片，Lead frame有大面積基礎，比較容易脫層，硅芯片與粘合的硅膠，硅膠和leadframe之間也會在T/C測試中失效。

    再由圖5來看一下T/C測試中的幾個失效模型。

    4、T/S測試（冷熱沖擊測試）
    T/S test (Thermal Shock test）即測試封裝體抗熱沖擊的能力。

    T/S測試和T/C測試有點類似，不同的是T/S測試環境是在高溫液體中轉換，液體的導熱比空氣快，于是有較強的熱沖擊力。

    例如表3所示的參數，就代表在2個隔離的區域分別放入150℃的液體和-65℃的液體，然后把封裝產品放入一個區，5分鐘后再裝入另一個區，由于溫差大，傳熱環境好，封裝體就受到很強的熱沖擊，如此往復1000次，來測試產品的抗熱沖擊性，終也是通過測試電路的通斷情況斷定產品是否TS可靠性測試。

    5、HTS測試
    HTS (High temperature Storage)測試，是測試封裝體長時間暴露在高溫環境下的耐久性實驗。

    HTS測試是把封裝產品長時間放置在高溫氮氣烤箱中，然后測試它的電路通斷情況。

    如表4參數表示封裝放置在150℃高溫氮氣烤箱中1000小時(圖7中）。
    HTS測試是因為在高溫條件下，半導體構成物質的活化性增強，會有物質間的擴散作用，而導致電氣的不良發生，另外因為高溫，機械性較弱的物質也容易損壞。

    例如圖8所示的kirkendall孔洞產生就是因為物質可擴散作用造成的。

    在金線和芯片的結合面上，它的材料結構依次為:鋁，鋁金合金，金，在高溫的狀態下，金和鋁金屬都變得很活躍，相互會擴散，但是由于鋁的擴散速度比金要快，所以在鋁的界面物質就變少，就形成了孔洞。這樣就造成電路性能不好，甚至導致斷路。
    那么如何解決HTS可靠性測試不良的問題呢?
    首先在特定情況下，我們可以選擇使用同種物質結合電路，比如軍事上，金線用鋁線代替，這樣就不會因為金屬間的擴散而產生不良了。
    我們也可以用摻雜物質作中介層來抑制物質間的相互擴散。當然還有一種方法就是避免把封裝體長時間在高溫下放置，沒有長時間的高溫環境，自然不會有擴散導致失效的結果了。
    6、TH測試

    TH (Temperature & Humidity)測試，是測試封裝在高溫潮濕環境下的耐久性的實驗

    實驗結束時也是靠測定封裝體電路的通斷特性來斷定產品是否有優良的耐高溫濕性。
在TH測試中，由于EMC材料有一定的吸濕性，而內部電路在潮濕的環境下，很容易導致漏電，短路等效應。
    為了有更好的防濕性,我們會選擇使用陶瓷封裝來代替塑料封裝，因為塑料封裝的EMC材料比較容易吸水。當然也可控制EMC的材料成分，以達到其吸濕性的目的。

    如圖9所示，TH測試是在一個能保持恒定溫度和適度的恒溫恒濕試驗箱中進行的，一般測試參數如表5

    7、PCT測試

    PCT (Pressure Cooker Test)，是對封裝體抵抗抗潮濕環境能力的測試。PCT測試與TH測試類似，只是增加了壓強環境以縮短測試時間,通常做PCT測試的工具我們叫“高壓鍋、高壓加速老化試驗箱”。

    PCT測試的參數如表6所示:

    在PCT測試后，也同樣是測試產品的電路通斷性能。在Leadframe封裝中，Leadframe材料和EMC材料結合處很容易水分滲入，這樣就容易腐蝕內部的電路，腐蝕鋁而破壞產品功能。這種情況，一般建議用UV光來照射產品檢測Leadframe材料和EMC材料結合情況。
    PCT針對性的解決方法就是提高Leadframe和EMC之間的結合力度，我們可以調節EMC材料成分，也可以針對性地處理Leadframe的表面。
    8、Precon測試
    Precon測試，即Pre-conditioning測試。從集成電路芯片封裝完成以后到實際再組裝，這個產品還有很長一段過程，這個過程包括包裝、運輸等，這些都會損壞產品，所以我們就需要先模擬這個過程，測試產品的可靠性。這就是Precon測試。其實在Precon測試中，包括了前面的T/IC,TH等多項測試的組合。

    Precon測試模擬的過程如下圖所示:

    產品完成封裝后需要包裝好，運輸到組裝廠，然后拆開包裝把封裝后芯片組裝在下一級板子上，并且組裝還要經過焊錫的過程，整個過程既有類似TC的經過,也有類似TH的過程，焊錫過程也需要模擬測試。
    整個Precon測試有一定的測試流程，測試前檢查電氣性能和內部結構(用超聲波檢測）,確定沒有問題，開始各項惡劣環境的考驗，先是T/C測試模擬運輸過程中的溫度變化，再模擬水分子干燥過程(一般的包裝都是真空包裝，類似于水分干燥），然后恒溫,定時放置一段時間(隨著參數的不同，分為6個等級，用于模擬開封后吸濕的過程），后模擬焊錫過程后再檢查電氣特性和內部結構。

    模擬吸濕過程的6個等級如表7所示，1的等級，依次下降，看需要選擇等級。

    在Precon測試中，會出現的問題有:爆米花效應，脫層，電路失效等問題。這些問題都是因為封裝體會在吸濕后再遭遇高溫而造成的，高溫時，封裝體內的水分變為氣體從而體積急劇膨脹，造成對封裝體的破壞。我們應該減弱EMC的吸濕性解決爆米花效應，減少封裝的熱膨脹系數，增強附著能力來脫層問題,防止電路失效發生。
    只有在順利通過了Precon測試以后，才能保證產品能順利送到終用戶端,這就是Precon被放在個測試位置的原因所在。
    終上所述,一個好的封裝要有好的可靠性能，必須有較強的耐濕，耐熱，耐高溫的能力，6個可靠性測試都逃不脫溫度，濕度這些內容。我們通過可靠性測試能夠評估產品的可靠度，有利于回饋來封裝設計工藝，從而提高產品的可靠度。