半導(dǎo)體芯片測(cè)試分類與對(duì)比：功能、參數(shù)及可靠性測(cè)試的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用

在當(dāng)今數(shù)字化時(shí)代，半導(dǎo)體芯片已成為現(xiàn)代科技產(chǎn)業(yè)的核心基礎(chǔ)。隨著芯片制程工藝不斷進(jìn)步，復(fù)雜度日益提高，芯片測(cè)試環(huán)節(jié)的重要性愈發(fā)凸顯。據(jù)統(tǒng)計(jì)，測(cè)試成本已占芯片總成本的25%-30%，成為影響產(chǎn)品良率和可靠性的關(guān)鍵因素。

本文科準(zhǔn)測(cè)控小編全面介紹半導(dǎo)體芯片測(cè)試的完整流程，包括晶圓制造階段的WAT和CP測(cè)試、封裝環(huán)節(jié)的FT測(cè)試，以及成品芯片的功能測(cè)試、參數(shù)測(cè)試、可靠性測(cè)試和焊接強(qiáng)度測(cè)試，幫助讀者系統(tǒng)了解半導(dǎo)體測(cè)試領(lǐng)域的技術(shù)要點(diǎn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

焊接強(qiáng)度測(cè)試作為封裝可靠性的關(guān)鍵評(píng)估手段，能夠確保芯片在后續(xù)組裝和使用過程中不會(huì)因機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致失效，是半導(dǎo)體測(cè)試流程中重要的一環(huán)。

一、半導(dǎo)體芯片測(cè)試概述

半導(dǎo)體芯片測(cè)試是指對(duì)芯片在制造和封裝環(huán)節(jié)進(jìn)行的，為檢查其電氣特性、功能和性能等進(jìn)行的驗(yàn)證，目的是判斷其是否符合設(shè)計(jì)要求。集成電路測(cè)試分為三部分：

芯片設(shè)計(jì)驗(yàn)證

晶圓制造環(huán)節(jié)測(cè)試

封裝環(huán)節(jié)測(cè)試

這三個(gè)部分構(gòu)成了芯片從設(shè)計(jì)到量產(chǎn)的完整測(cè)試生命周期，確保最終產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。

二、晶圓制造環(huán)節(jié)測(cè)試

1、 WAT測(cè)試（晶圓接受測(cè)試）

WAT（Wafer Acceptance Test）又稱工藝控制監(jiān)測(cè)（Process Control Monitor，PCM），是對(duì)專門的測(cè)試圖形（test key）的測(cè)試，通過電參數(shù)來(lái)監(jiān)控各步工藝是否正常和穩(wěn)定。

測(cè)試內(nèi)容：

電氣性能測(cè)量：使用WAT4082測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量晶圓上不同測(cè)試結(jié)構(gòu)的電壓、電流等

工藝穩(wěn)定性評(píng)估：通過對(duì)wafer的不同區(qū)域進(jìn)行取樣，評(píng)估制程的均勻性和穩(wěn)定性

2、CP晶圓測(cè)試（晶圓探針測(cè)試）

a、主要設(shè)備：自動(dòng)探針臺(tái)和ATE測(cè)試機(jī)臺(tái)系統(tǒng)

在晶圓尚未切割前，通過探針卡（Probe Card）接觸芯片Pad，利用自動(dòng)探針臺(tái)和ATE測(cè)試機(jī)臺(tái)系統(tǒng)對(duì)每顆裸片（Die）進(jìn)行功能和參數(shù)篩選。

b、測(cè)試項(xiàng)目：

I/O Open/Short測(cè)試

芯片ID讀取

閾值電壓（Vt）測(cè)量

導(dǎo)通電阻（Rdson）測(cè)試

漏電流（Idss）測(cè)試

擊穿電壓（BVdss）測(cè)試

三、封裝環(huán)節(jié)測(cè)試（FT測(cè)試）

a、主要設(shè)備：ATE測(cè)試系統(tǒng)、溫箱以及Handler上下料設(shè)備

在芯片完成封裝后，通過測(cè)試座子（Test Socket）開展最終功能、電氣和可靠性測(cè)試，確認(rèn)封裝過程中無(wú)新增缺陷，并根據(jù)需要進(jìn)行Burn-in（老化）環(huán)境測(cè)試和壓力測(cè)試，確保芯片品質(zhì)達(dá)到出廠標(biāo)準(zhǔn)。

b、測(cè)試項(xiàng)目：包括功能測(cè)試、電氣特性測(cè)試以及一些特殊的耐久性測(cè)試。例如，高電流測(cè)試、待機(jī)測(cè)試、功耗測(cè)試等項(xiàng)目都需要在封裝后的FT階段進(jìn)行，因?yàn)榇藭r(shí)的芯片更接近實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，測(cè)試設(shè)備也能承受更大的電流和電壓。

四、成品芯片測(cè)試分類

1、功能測(cè)試（Functional Test）

a、主要設(shè)備：ATE自動(dòng)測(cè)試設(shè)備 、邏輯分析儀。

b、目的：驗(yàn)證芯片邏輯功能是否符合設(shè)計(jì)規(guī)范。

c、方法：利用自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（ATE），根據(jù)測(cè)試矢量（Test Vector）對(duì)芯片施加輸入信號(hào)，檢測(cè)輸出是否與預(yù)期一致。

d、測(cè)試內(nèi)容：

邏輯單元驗(yàn)證

接口協(xié)議測(cè)試

基本功能驗(yàn)證

2、參數(shù)測(cè)試（Parametric Test）

a、主要設(shè)備：參數(shù)測(cè)試儀（Parametric Tester）、源表（SMU）、示波器、高精度電源。

b、目的：測(cè)量電壓、電流、時(shí)序、功耗、噪聲等關(guān)鍵參數(shù)，保證芯片的電氣性能達(dá)標(biāo)。

c、方法：利用探針臺(tái)+參數(shù)測(cè)試儀對(duì)各引腳進(jìn)行IV特性測(cè)試。

d、測(cè)試內(nèi)容：

靜態(tài)參數(shù)測(cè)試（使用參數(shù)分析儀）

動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試（使用測(cè)試系統(tǒng)）

功耗測(cè)試

噪聲測(cè)試

3、可靠性測(cè)試（Reliability Test）

a、主要設(shè)備：環(huán)境測(cè)試箱（溫濕度箱）、老化測(cè)試系統(tǒng)、ESD測(cè)試儀。

b、目的：評(píng)估芯片在不同環(huán)境（溫度、濕度、振動(dòng)等）下的穩(wěn)定性和壽命，驗(yàn)證長(zhǎng)期工作能力。

c、測(cè)試項(xiàng)目：

Pre-condition測(cè)試（使用環(huán)境試驗(yàn)箱）

高溫高濕試驗(yàn)（HAST）

高溫工作壽命測(cè)試（HTOL）

溫度循環(huán)測(cè)試（TCT）

靜電放電測(cè)試（ESD）

4、焊接強(qiáng)度測(cè)試

a、主要設(shè)備：Alpha W260推拉力測(cè)試機(jī)

b、目的：評(píng)估芯片引腳或焊點(diǎn)的機(jī)械強(qiáng)度和可靠性，確保在后續(xù)組裝和使用過程中不會(huì)因機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致失效。

c、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：

IPC/JEDEC J-STD-002（焊線拉力測(cè)試）

IPC/JEDEC J-STD-020（元件焊接可靠性）

MIL-STD-883（微電子器件測(cè)試方法）

d、測(cè)試原理：

推拉力測(cè)試機(jī)通過精密的力傳感器和位移控制系統(tǒng)，對(duì)焊點(diǎn)或焊線施加精確控制的拉力或推力，測(cè)量其斷裂前的最大承受力。測(cè)試過程可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)力-位移曲線，分析焊點(diǎn)的機(jī)械性能。

e、測(cè)試流程：

樣品準(zhǔn)備：將待測(cè)芯片固定在測(cè)試平臺(tái)上（使用Alpha W260推拉力測(cè)試機(jī)）

探針定位：使用顯微鏡精確定位測(cè)試位置

測(cè)試參數(shù)設(shè)置：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置測(cè)試速度、最大位移等參數(shù)

執(zhí)行測(cè)試：自動(dòng)施加拉力/推力直至焊點(diǎn)斷裂

數(shù)據(jù)分析：記錄最大斷裂力，分析斷裂模式

結(jié)果判定：與標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)比，判斷是否合格

f、關(guān)鍵指標(biāo)：

最大斷裂力（單位：gf或N）

斷裂位置（焊線、焊球或界面）

斷裂模式（脆性斷裂或韌性斷裂）

以上就是小編介紹的有關(guān)于半導(dǎo)體芯片各類測(cè)試相關(guān)內(nèi)容了，希望可以給大家?guī)?lái)幫助！如果您還想了解更多BGA封裝料件焊點(diǎn)的可靠性測(cè)試方法、視頻和操作步驟，推拉力測(cè)試機(jī)怎么使用視頻和圖解，使用步驟及注意事項(xiàng)、作業(yè)指導(dǎo)書，原理、怎么校準(zhǔn)和使用方法視頻，推拉力測(cè)試儀操作規(guī)范、使用方法和測(cè)試視頻 ，焊接強(qiáng)度測(cè)試儀使用方法和鍵合拉力測(cè)試儀等問題，歡迎您關(guān)注我們，也可以給我們私信和留言，【科準(zhǔn)測(cè)控】小編將持續(xù)為大家分享推拉力測(cè)試機(jī)在鋰電池電阻、晶圓、硅晶片、IC半導(dǎo)體、BGA元件焊點(diǎn)、ALMP封裝、微電子封裝、LED封裝、TO封裝等領(lǐng)域應(yīng)用中可能遇到的問題及解決方案。