IC芯片可靠性測(cè)試技術(shù)的深度剖析

一、IC芯片可靠性測(cè)試技術(shù)的基本概念

IC芯片可靠性測(cè)試是指通過對(duì)芯片進(jìn)行各種應(yīng)力條件下的測(cè)試，評(píng)估其在規(guī)定時(shí)間內(nèi)能否正常工作，以及出現(xiàn)故障的概率和故障原因的測(cè)試過程 。這一測(cè)試至關(guān)重要，因?yàn)镮C芯片已成為各種電子設(shè)備的核心組件，像手機(jī)、電腦等設(shè)備都依賴IC芯片運(yùn)行。其可靠性直接影響設(shè)備的性能和穩(wěn)定性，是保證設(shè)備正常運(yùn)行的關(guān)鍵因素。并且有助于提高芯片的質(zhì)量和可靠性，避免因芯片故障而導(dǎo)致的損失和安全問題，例如在航空航天設(shè)備或者醫(yī)療設(shè)備中，如果芯片出現(xiàn)故障可能會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的后果 。

從測(cè)試類型看，IC芯片可靠性測(cè)試包含多種類型。環(huán)境應(yīng)力篩選是通過模擬芯片實(shí)際工作環(huán)境中的應(yīng)力條件，從而篩選出存在潛在故障的芯片。芯片在不同工作環(huán)境下會(huì)面臨諸如溫度、濕度等各種應(yīng)力，通過環(huán)境應(yīng)力篩選可以將那些在正常工作環(huán)境中可能出現(xiàn)故障的芯片找出來。例如在高溫高濕環(huán)境中，芯片可能會(huì)發(fā)生短路或者性能下降等問題，該測(cè)試就能提前發(fā)現(xiàn)此類隱患 。

高加速壽命試驗(yàn)的目的在于加速芯片的老化過程，進(jìn)而評(píng)估其在使用壽命期間的可靠性。由于隨著芯片技術(shù)發(fā)展，正常使用壽命內(nèi)的自然老化檢測(cè)耗時(shí)太長(zhǎng)，所以該測(cè)試可在短時(shí)間內(nèi)模擬長(zhǎng)時(shí)間使用的效果。這是利用更高的電壓、溫度等作為加速因子，通過與實(shí)際正常使用下的壽命曲線對(duì)比，可以預(yù)測(cè)芯片在實(shí)際使用中的壽命情況 。

高溫反偏試驗(yàn)則是在高溫條件下對(duì)芯片施加反向電壓，檢測(cè)其耐受能力和可靠性。這種工況在芯片實(shí)際運(yùn)行中是可能遇到的極端情況之一，例如某些特殊電路中，芯片可能會(huì)處于高溫且有反向電壓的工作環(huán)境。通過該試驗(yàn)，可以知道芯片在此極端狀況下的性能表現(xiàn) 。

電氣特性測(cè)試主要專注于測(cè)試芯片的電流、電壓等電氣特性，以評(píng)估其性能和可靠性。芯片的各項(xiàng)功能實(shí)現(xiàn)都基于其內(nèi)部的電學(xué)環(huán)境，通過測(cè)試電流、電壓等特性，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)電路是否存在短路、斷路或者其他異常情況，保障芯片的正常工作 。

功能測(cè)試是通過輸入預(yù)設(shè)的測(cè)試模式，檢查芯片的輸出是否符合預(yù)期，從而驗(yàn)證其功能正常。從設(shè)計(jì)角度看，每個(gè)芯片都有其特定功能，功能測(cè)試就是確保這種設(shè)計(jì)功能在實(shí)際測(cè)試中得到實(shí)現(xiàn)，這是確保芯片滿足設(shè)計(jì)功能要求最基本的測(cè)試類型 。

故障模擬與仿真包含故障注入和仿真分析。故障注入是通過模擬故障情況，評(píng)估芯片在異常條件下的可靠性，進(jìn)一步挖掘芯片在特殊工況下故障應(yīng)對(duì)能力及穩(wěn)定性隱患，為芯片設(shè)計(jì)和可靠性優(yōu)化提供依據(jù)；仿真分析是利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，模擬芯片在實(shí)際工作環(huán)境中的性能表現(xiàn)。仿真分析的優(yōu)勢(shì)是能在更短時(shí)間內(nèi)覆蓋更多測(cè)試場(chǎng)景，從理論層面評(píng)估芯片可靠性，相比實(shí)際測(cè)試更加高效 。

二、常見的IC芯片可靠性測(cè)試方法

（一）溫度循環(huán)測(cè)試

溫度循環(huán)測(cè)試旨在評(píng)估芯片在不同溫度條件下的性能和可靠性，以模擬實(shí)際使用環(huán)境中的溫度變化 。其測(cè)試溫度通常涵蓋了芯片所需的操作溫度范圍，包括常溫、極端高溫和低溫，如- 40°C到125°C之間的循環(huán)變化 。測(cè)試中會(huì)進(jìn)行多個(gè)溫度循環(huán)，一個(gè)典型的循環(huán)包括一段時(shí)間的高溫暴露和一段時(shí)間的低溫暴露，循環(huán)次數(shù)可依據(jù)芯片的設(shè)計(jì)壽命要求來確定。

具體的測(cè)試過程中，模擬在高溫循環(huán)期間，芯片被暴露在高溫環(huán)境中，可能通過熱板、熱箱來實(shí)現(xiàn)。這種高溫環(huán)境下的測(cè)試能夠揭示芯片在高溫條件下的性能特性，如功耗可能會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間高溫存儲(chǔ)使芯片內(nèi)部電路中的漏電流增加而變化，并且內(nèi)部的特性參數(shù)可能會(huì)隨著溫度的變化而發(fā)生漂移，導(dǎo)致性能降低 。同理，在低溫環(huán)境下，芯片的性能同樣可能受到影響，如材料變脆等。通過多個(gè)溫度循環(huán)，可以檢測(cè)到由于溫度變化引起的結(jié)構(gòu)應(yīng)力、熱膨脹差異、焊點(diǎn)疲勞等問題，這些問題有可能導(dǎo)致接觸不良、焊接斷裂、金屬疲勞等故障 。

（二）濕熱測(cè)試

濕熱測(cè)試是將芯片放置在高溫高濕環(huán)境中，例如85°C和85%相對(duì)濕度的環(huán)境中持續(xù)一段時(shí)間 。該測(cè)試是對(duì)芯片在潮濕環(huán)境下性能的評(píng)估。芯片的封裝材料、內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)等都會(huì)受到濕度的影響。在高濕度環(huán)境下，水分可能會(huì)滲透到芯片內(nèi)部，導(dǎo)致電氣性能下降，例如使絕緣性能降低而產(chǎn)生短路現(xiàn)象，也可能引起芯片表面或內(nèi)部的材料腐蝕、膨脹或者剝離。在測(cè)試過程中，需要檢查芯片的電氣性能和物理完整性，從而評(píng)估其對(duì)潮濕環(huán)境的抵抗能力，對(duì)于驗(yàn)證芯片在惡劣環(huán)境下能否正常工作具有重要意義。

（三）高加速壽命測(cè)試（HALT）

HALT通過加速應(yīng)力（如溫度、振動(dòng)等）快速評(píng)估芯片的失效模式和壽命 。在實(shí)際中，芯片的正常使用壽命可能很長(zhǎng)，像很多電子設(shè)備中的芯片可能有5 - 10年甚至更長(zhǎng)的使用壽命，但是為了能在短時(shí)間內(nèi)評(píng)估芯片的可靠性，就采用這種加速測(cè)試方法。加速應(yīng)力例如溫度，可以提高到超出正常工作范圍的溫度，通過這種極端條件，識(shí)別潛在的設(shè)計(jì)缺陷和材料問題，從而確定芯片的可靠性極限。這樣可以在芯片研發(fā)和生產(chǎn)的早期階段就發(fā)現(xiàn)問題，以便采取改進(jìn)措施提高芯片的可靠性。

（四）電氣應(yīng)力測(cè)試

電氣應(yīng)力測(cè)試是施加超出正常工作范圍的電壓和電流，然后觀察芯片的響應(yīng) 。在正常工作情況下，芯片的電壓和電流是有一定的標(biāo)準(zhǔn)范圍的，而該測(cè)試故意偏離這個(gè)范圍。例如，對(duì)于一個(gè)正常工作電壓為3.3V的芯片，可能會(huì)施加4V或者更高的電壓，在更高的電壓下，芯片內(nèi)部的電子遷移速度加快，可能會(huì)引起材料的電遷移問題，使芯片的某些部分性能下降，如金屬導(dǎo)線電阻增大或者出現(xiàn)斷路等。通過這個(gè)測(cè)試可以檢查芯片在過載條件下的耐受能力和失效模式，這對(duì)于評(píng)估芯片在特殊工況下或者在受到電源波動(dòng)時(shí)的安全性和可靠性具有重要價(jià)值。

（五）機(jī)械應(yīng)力測(cè)試

機(jī)械應(yīng)力測(cè)試包含振動(dòng)、沖擊和跌落測(cè)試等，主要目的是評(píng)估芯片在機(jī)械應(yīng)力下的性能 。在芯片的生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用過程中，都可能會(huì)遭遇各種機(jī)械應(yīng)力。例如，在一些便攜式電子設(shè)備中，如手機(jī)，芯片可能會(huì)因?yàn)樵O(shè)備的不慎跌落而受到?jīng)_擊；在振動(dòng)環(huán)境比較大的設(shè)備中，如汽車內(nèi)部的電子控制系統(tǒng)中的芯片，會(huì)持續(xù)受到振動(dòng)影響。通過振動(dòng)、沖擊和跌落測(cè)試，可以觀察芯片的物理完整性和功能穩(wěn)定性，檢測(cè)到由于跌落或震動(dòng)引起的連接斷裂、結(jié)構(gòu)損壞、材料破裂等問題，從而分析芯片在實(shí)際使用條件下的抗沖擊和抗振動(dòng)能力，并為改進(jìn)設(shè)計(jì)和制造過程提供參考。

（六）老化測(cè)試

老化測(cè)試通常是在高溫下讓芯片持續(xù)工作一段時(shí)間，以加速老化過程 。高溫是加速老化的一個(gè)有效手段，一般的測(cè)試溫度會(huì)在較高的范圍內(nèi)選取，如100°C - 150°C。在這個(gè)過程中，芯片的電氣特性、性能和可靠性會(huì)隨著時(shí)間發(fā)生變化。長(zhǎng)時(shí)間的高溫可能會(huì)導(dǎo)致芯片內(nèi)部出現(xiàn)諸如熱擴(kuò)散、結(jié)構(gòu)破壞或材料衰變等問題，從而引起電阻變化、電流漏泄、接觸不良、金屬遷移等故障。通過在老化過程中對(duì)芯片的性能監(jiān)測(cè)，可以評(píng)估芯片的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，確保芯片可以在長(zhǎng)時(shí)間使用過程中保持穩(wěn)定的性能。

（七）電磁干擾測(cè)試

芯片在工作過程中可能會(huì)受到電磁干擾（EMI），也需要滿足電磁兼容性（EMC）的要求。電磁干擾測(cè)試就是測(cè)試芯片在電磁干擾和電磁兼容性條件下的表現(xiàn) 。在現(xiàn)代電子設(shè)備日益復(fù)雜的電磁環(huán)境中，一個(gè)芯片可能會(huì)受到來自其他電子元件、外部環(huán)境產(chǎn)生的電磁輻射影響。例如，在一個(gè)布滿眾多電子設(shè)備的機(jī)房?jī)?nèi)，芯片可能會(huì)受到其他設(shè)備的電磁輻射干擾。如果芯片的電磁兼容性不好，就可能在受到干擾時(shí)出現(xiàn)功能不穩(wěn)定或者性能下降的情況。通過該測(cè)試，可以檢查芯片在干擾環(huán)境中的功能和穩(wěn)定性，確保芯片不會(huì)因?yàn)殡姶鸥蓴_而出現(xiàn)錯(cuò)誤動(dòng)作或者功能喪失。

（八）靜電放電（ESD）測(cè)試

ESD測(cè)試是通過施加靜電放電，來測(cè)試芯片對(duì)靜電的耐受能力 。在芯片的生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用過程中，都有可能會(huì)產(chǎn)生靜電。比如在干燥的環(huán)境中，當(dāng)人們將芯片從一個(gè)地方轉(zhuǎn)移到另一個(gè)地方時(shí)，由于摩擦等原因很容易產(chǎn)生靜電。而芯片是一個(gè)對(duì)靜電比較敏感的電子元件，當(dāng)芯片遇到靜電放電時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)內(nèi)部電路被擊穿、性能參數(shù)改變、功能失效等問題。ESD測(cè)試通過對(duì)芯片施加不同程度的靜電放電，模擬實(shí)際可能出現(xiàn)的靜電情況，從而檢測(cè)芯片能否在一定程度的靜電影響下保持正常的性能和功能。

（九）功能測(cè)試

在不同的環(huán)境條件下進(jìn)行功能測(cè)試，是確保芯片在預(yù)期工作條件下的性能的最佳方式 。功能測(cè)試是從功能角度驗(yàn)證芯片是否符合設(shè)計(jì)要求的基本測(cè)試方法。芯片的設(shè)計(jì)功能復(fù)雜多樣，不同的芯片有不同的功能要求。例如，一個(gè)圖像處理芯片，需要對(duì)輸入的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行特定的濾波、增強(qiáng)等圖形處理功能，功能測(cè)試就需要輸入各種不同的圖像數(shù)據(jù)，檢查芯片的輸出是否按照設(shè)計(jì)預(yù)期進(jìn)行處理。無論是在理想的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，還是在經(jīng)過一些其他可靠性測(cè)試（如高溫、濕度、機(jī)械應(yīng)力等測(cè)試后），功能測(cè)試都是必不可少的，這是保證芯片功能可靠性的最低防線。

（十）失效分析

失效分析是對(duì)已經(jīng)失效的芯片進(jìn)行詳細(xì)分析，找出失效原因的測(cè)試方法。在芯片的研發(fā)、生產(chǎn)、使用過程中，不可避免會(huì)出現(xiàn)芯片失效的情況。通過失效分析，可以圍繞芯片的設(shè)計(jì)、制造、使用等多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行深入排查。比如，從設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)看是否存在不合理之處，從制造工藝上看是否存在一些可導(dǎo)致芯片失效的操作失誤或者工藝誤差，從使用過程看是否受到了一些不正常的應(yīng)用環(huán)境或者操作失誤影響。例如利用顯微鏡等設(shè)備對(duì)芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，檢查是否存在金屬短路、開路點(diǎn)等物理缺陷或者材料異常；也可以對(duì)芯片的電學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試分析，看是否存在電學(xué)參數(shù)的異常變動(dòng)導(dǎo)致芯片失效，一旦找到失效原因，就可以對(duì)后續(xù)的芯片生產(chǎn)或者設(shè)計(jì)提出改進(jìn)建議，從而提高芯片的可靠性。

三、IC芯片可靠性測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范

（一）JEDEC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

JEDEC（Joint Electron Device Engineering Council）電子設(shè)備工程聯(lián)合委員會(huì)制定了許多IC芯片可靠性測(cè)試相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。例如JEP47標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了基于高加速條件下的測(cè)試要求，如果產(chǎn)品通過基于該標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試，則表示器件能用于大多數(shù)使用情況。其中的溫度循環(huán)（TC）測(cè)試，按照J(rèn)ED22 - A104標(biāo)準(zhǔn)，是讓部件經(jīng)受極端高溫和低溫之間的轉(zhuǎn)換，將部件反復(fù)暴露于這些條件下經(jīng)過預(yù)定的循環(huán)次數(shù)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)適用于多種芯片產(chǎn)品，可以有效地檢測(cè)芯片在溫度變化過程中的性能穩(wěn)定性，評(píng)估其對(duì)溫度變化的耐受能力 。

（二）高溫工作壽命（HTOL）標(biāo)準(zhǔn)

HTOL測(cè)試通常根據(jù)JESD22 - A108標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行，該測(cè)試用于確定高溫工作條件下的器件可靠性 。這對(duì)于那些在高溫環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間工作的芯片，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中的芯片或者一些高溫工業(yè)用途的芯片具有重要意義。按照該標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試能夠讓芯片在規(guī)定的高溫環(huán)境下工作一定的時(shí)間，然后監(jiān)測(cè)芯片的各種性能參數(shù)，從而判斷芯片是否還能正常工作并且滿足性能要求。

（三）溫濕度偏壓高加速應(yīng)力測(cè)試（BHAST）標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)JESD22 - A110標(biāo)準(zhǔn)，BHAST可以讓器件經(jīng)受高溫高濕條件下的可靠性試驗(yàn)。處于高溫高濕環(huán)境并且?guī)в幸欢ǖ钠珘菏呛芏嘈酒瑢?shí)際工作環(huán)境的一種較為惡劣的等效情況，通過這個(gè)測(cè)試可以確保芯片在這種極端環(huán)境下的穩(wěn)定性和可靠性。

（四）其他標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范

• 濕度測(cè)試：將芯片置于不同濕度環(huán)境下，檢測(cè)芯片性能是否受到濕度影響，如在高濕度環(huán)境下是否會(huì)出現(xiàn)短路等問題。這是確認(rèn)芯片環(huán)境適應(yīng)性的一個(gè)重要測(cè)試方面，類似于濕熱測(cè)試但更側(cè)重于濕度單一因素對(duì)芯片性能的影響。

• 靜電放電（ESD）測(cè)試：檢測(cè)芯片在靜電場(chǎng)中的穩(wěn)定性和抗擾動(dòng)能力，防止芯片在受到靜電放電時(shí)出現(xiàn)損壞或性能異常，該測(cè)試有一定的通用測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和要求，以確保測(cè)試的一致性和有效性。

• 熱老化測(cè)試：進(jìn)行高溫長(zhǎng)時(shí)間的老化測(cè)試，目的是檢測(cè)芯片在高溫下的穩(wěn)定性和壽命。不同的芯片產(chǎn)品類型或者應(yīng)用場(chǎng)景可能對(duì)熱老化測(cè)試的溫度、時(shí)間等參數(shù)有不同的規(guī)定或者參考標(biāo)準(zhǔn)。

• 震動(dòng)測(cè)試：模擬芯片在工作過程中的振動(dòng)，以評(píng)估其機(jī)械強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝等方面的可靠性。震動(dòng)測(cè)試一般有對(duì)應(yīng)的速度、幅度、頻率等參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范測(cè)試過程，使測(cè)試具有可重復(fù)性和可比性。

• 壓力測(cè)試：對(duì)芯片結(jié)構(gòu)進(jìn)行壓力測(cè)試，以測(cè)試其脆性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。針對(duì)不同類型芯片、不同封裝結(jié)構(gòu)，壓力測(cè)試的壓力范圍、加載方式等也有相應(yīng)的測(cè)試要求或者參考標(biāo)準(zhǔn)。

• 焊接可靠性測(cè)試：測(cè)試芯片焊接點(diǎn)的疲勞壽命和抗裂性。這個(gè)測(cè)試對(duì)于確保芯片在PCB板或其他應(yīng)用載體上的電氣連接穩(wěn)定性至關(guān)重要，有專門針對(duì)焊接質(zhì)量檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)和要求。

四、先進(jìn)的IC芯片可靠性測(cè)試技術(shù)案例

（一）采用3D - IC（三維集成電路）結(jié)構(gòu)芯片的可靠性測(cè)試

隨著芯片技術(shù)向小型化、多功能化發(fā)展，3D - IC結(jié)構(gòu)的芯片應(yīng)運(yùn)而生。3D - IC芯片是通過將多個(gè)芯片分層疊放并進(jìn)行垂直互聯(lián)的方式構(gòu)建的，這種結(jié)構(gòu)可以大大提高芯片的集成度和性能。但是，它也帶來了新的可靠性挑戰(zhàn)。

例如，在進(jìn)行電氣特性測(cè)試時(shí)，由于疊層結(jié)構(gòu)使得電路連接更加復(fù)雜，電流傳輸路徑中的電阻、電容等參數(shù)受到層間介質(zhì)、互聯(lián)結(jié)構(gòu)等因素的影響更大。傳統(tǒng)的平面芯片測(cè)試方法不再適用，需要采用更加先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)。利用微納探針可以實(shí)現(xiàn)對(duì)3D - IC芯片內(nèi)部不同層級(jí)間的精準(zhǔn)電學(xué)性能測(cè)試，針對(duì)于不同層級(jí)結(jié)構(gòu)之間的的信號(hào)傳輸損耗、信號(hào)完整性等進(jìn)行測(cè)量和評(píng)估，從而確保整個(gè)芯片在電氣特性上的可靠性 。

在熱性能測(cè)試方面，3D - IC結(jié)構(gòu)芯片的散熱問題更為嚴(yán)重。因?yàn)槎鄬咏Y(jié)構(gòu)限制了熱量的散發(fā)，熱量容易在芯片內(nèi)部積聚。使用紅外熱成像技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)芯片在工作過程中的溫度分布，能夠直觀地發(fā)現(xiàn)芯片內(nèi)部的熱熱點(diǎn)位置，并且可以據(jù)此優(yōu)化散熱結(jié)構(gòu)或者調(diào)整工作負(fù)載，提高芯片的熱可靠性。

（二）車載芯片的高可靠性測(cè)試

車載芯片面臨著更為復(fù)雜和惡劣的工作環(huán)境。例如，汽車啟動(dòng)和停止瞬間的電源電壓波動(dòng)非常大，而且車輛行駛過程中會(huì)不斷受到震動(dòng)、溫度變化（從寒冷的冬天到炎熱的夏季）以及潮濕、灰塵等環(huán)境因素的影響。

針對(duì)車載芯片的高加速壽命測(cè)試（HALT），采用更為復(fù)雜和極端的加速應(yīng)力。除了傳統(tǒng)的溫度、電壓加速因子外，還考慮到震動(dòng)頻率、加速度等機(jī)械應(yīng)力。通過模擬汽車在各種極端路況（如顛簸的鄉(xiāng)村道路、高速公路的高速行駛）下的機(jī)械震動(dòng)，與溫度、電壓變化相結(jié)合，全面評(píng)估車載芯片在使用壽命期間的可靠性。

另外，對(duì)于車載芯片的電磁兼容性（EMC）測(cè)試，由于車輛內(nèi)部有眾多的電子設(shè)備，如發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、多媒體系統(tǒng)、安全系統(tǒng)等，這些設(shè)備之間的電磁干擾情況復(fù)雜多樣。采用更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)腅MC測(cè)試設(shè)備和環(huán)境，模擬各個(gè)設(shè)備同時(shí)工作時(shí)產(chǎn)生的電磁干擾場(chǎng)景，確保車載芯片在這種高強(qiáng)度電磁干擾環(huán)境下依然能夠正常工作。

五、IC芯片可靠性測(cè)試技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

（一）更加自動(dòng)化和智能化

隨著芯片技術(shù)不斷發(fā)展，芯片的結(jié)構(gòu)和工作原理變得日益復(fù)雜，傳統(tǒng)的人工測(cè)試已經(jīng)很難滿足大規(guī)模生產(chǎn)和高可靠性要求。自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備（ATE）技術(shù)不斷進(jìn)步，能夠快速、準(zhǔn)確地執(zhí)行大量的測(cè)試，提高測(cè)試效率的同時(shí)還能保證高精度的測(cè)量，有效檢測(cè)微小的性能差異 。

并且，隨著人工智能（AI）和機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）的發(fā)展，在IC芯片可靠性測(cè)試中的應(yīng)用也越來越廣泛。例如，機(jī)器學(xué)習(xí)算法可以分析大量的測(cè)試數(shù)據(jù)，自動(dòng)識(shí)別芯片潛在的可靠性問題或者異常模式。智能優(yōu)化技術(shù)可以自動(dòng)優(yōu)化測(cè)試流程，根據(jù)芯片的類型、測(cè)試項(xiàng)目的優(yōu)先級(jí)等因素，合理安排測(cè)試順序，減少測(cè)試時(shí)間。同時(shí)，利用AI技術(shù)還可以對(duì)芯片在實(shí)際工作環(huán)境中的可靠性進(jìn)行預(yù)測(cè)，提前發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)故障的芯片，為芯片的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和維護(hù)提供指導(dǎo)意見。

（二）多物理場(chǎng)耦合測(cè)試

伴隨著新型芯片因具備高密度、高集成度、多功能等特征所帶來的更為復(fù)雜的熱、電、力等多物理場(chǎng)耦合效應(yīng)，多物理場(chǎng)耦合測(cè)試逐漸成為IC芯片可靠性測(cè)試的發(fā)展方向。芯片在工作過程中，溫度、濕度、應(yīng)力、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等物理因素相互交織影響芯片的可靠性。傳統(tǒng)的單一物理場(chǎng)測(cè)試方法難以對(duì)這種復(fù)雜的耦合效應(yīng)進(jìn)行全面準(zhǔn)確的評(píng)估。

多物理場(chǎng)耦合測(cè)試則是將熱、電、力等多個(gè)物理場(chǎng)的測(cè)試條件進(jìn)行綜合考慮并同時(shí)施加，模擬芯片在實(shí)際復(fù)雜工作環(huán)境中的真實(shí)狀態(tài)。例如，在模擬一個(gè)服務(wù)器芯片的工作場(chǎng)景時(shí)，不僅要考慮芯片內(nèi)部的電學(xué)特性和散熱導(dǎo)致的溫度場(chǎng)變化，還要考慮服務(wù)器機(jī)箱的機(jī)械振動(dòng)對(duì)芯片結(jié)構(gòu)造成的應(yīng)力場(chǎng)影響，在測(cè)試過程中將這幾種物理場(chǎng)同時(shí)作用在芯片上進(jìn)行評(píng)估，以此得到接近真實(shí)環(huán)境下芯片的可靠性狀況，并且可以對(duì)芯片設(shè)計(jì)、封裝等過程進(jìn)行優(yōu)化，提高芯片在多物理場(chǎng)耦合環(huán)境下的可靠性表現(xiàn)。

（三）原位測(cè)試技術(shù)

原位測(cè)試技術(shù)是指在芯片的實(shí)際工作環(huán)境或者狀態(tài)下直接進(jìn)行測(cè)試，而不需要將芯片從設(shè)備中取出或者改變其運(yùn)行狀態(tài)。這種測(cè)試技術(shù)使得測(cè)試結(jié)果更能反映芯片的實(shí)際可靠性。例如，對(duì)于植入人體的醫(yī)療芯片，傳統(tǒng)的測(cè)試方法需要將芯片從使用環(huán)境中取出進(jìn)行測(cè)試，這不僅操作復(fù)雜而且可能會(huì)影響芯片的正常工作。而原位測(cè)試技術(shù)可以利用微型傳感器、無線通信技術(shù)等手段，直接在芯片處于植入人體正常運(yùn)作的狀態(tài)下進(jìn)行性能和可靠性的測(cè)試，這樣獲取到的數(shù)據(jù)更接近實(shí)際情況，對(duì)芯片的后續(xù)改進(jìn)以及醫(yī)療設(shè)備整體性能的提高都有重要意義。

（四）非破壞性與無接觸測(cè)試

在芯片測(cè)試過程中，為了避免傳統(tǒng)測(cè)試方法對(duì)芯片造成的損壞或者污染，非破壞性、無接觸的測(cè)試方法備受關(guān)注與發(fā)展。例如，光學(xué)探測(cè)技術(shù)，通過反射、折射、散射等光學(xué)原理對(duì)芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行檢測(cè)，無需與芯片進(jìn)行物理接觸，不會(huì)對(duì)芯片造成任何機(jī)械損傷。另外，電容耦合非接觸式測(cè)試方法，利用芯片在電場(chǎng)中的電容效應(yīng)來獲取芯片的電學(xué)特性信息，無需在芯片上進(jìn)行電極連接等操作，有效保護(hù)了芯片的完整性。這些非破壞性與無接觸測(cè)試技術(shù)可以大大提高測(cè)試后芯片的可用性，對(duì)于一些對(duì)芯片完整性要求較高，如航空航天、高端醫(yī)療設(shè)備中的芯片，有著重要的應(yīng)用價(jià)值。

IC芯片封裝清洗介紹

·         合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

·         水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對(duì)清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會(huì)作為一個(gè)長(zhǎng)期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

·         污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長(zhǎng)枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

·         這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤(rùn)濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

·         合明科技運(yùn)用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù)，滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求，打破國(guó)外廠商在行業(yè)中的壟斷地位，為芯片封裝材料全面國(guó)產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。