IEC 63215-2:2023

Endurance test methods for die attach materials - Part 2: Temperature cycling test method for die attach materials applied to discrete type power electronic devices

IEC 63215-2:2023 applies to the die attach materials and joining system applied to discrete type power electronic devices.
This document specifies the temperature cycling test method which takes into account the actual usage conditions of discrete type power electronic devices to evaluate reliability of the die attach joint materials and joining system, and establishes a classification level for joining reliability (reliability performance index).
The test method specified in this document is not intended to evaluate power semiconductor devices themselves.
The test method specified in this document is not regarded as the one for use to guarantee the reliability of the power semiconductor device packages.
NOTE The test result obtained using this document will not be used as absolute quantitative data, but for intercomparison with the other die attach materials results using the same setup.

Méthodes d’essai d’endurance pour les matériaux de fixation de puce - Partie 2: Méthode d’essai de cycle thermique pour les matériaux de fixation de puce, appliquée aux dispositifs électroniques de puissance de type discret

L’IEC 63215-2:2023 concerne les matériaux de fixation de puce et le système d’assemblage appliqués aux dispositifs électroniques de puissance de type discret.
Le présent document spécifie le procédé d’essai de cycle thermique qui prend en compte les conditions d’usage réelles des dispositifs électroniques de puissance de type discret pour apprécier la fiabilité des matériaux de joint de fixation de puce et du système d’assemblage, et elle établit le niveau de classification concernant la fiabilité des assemblages (indice de performance de fiabilité).
La méthode d’essai spécifiée dans le présent document n’a pas pour objectif d’évaluer les dispositifs à semiconducteurs de puissance eux-mêmes.
La méthode d’essai spécifiée dans le présent document n’est pas considérée comme étant celle à utiliser pour garantir la fiabilité des boîtiers de dispositifs à semiconducteurs de puissance.
NOTE Le résultat d’essai obtenu à l’aide du présent document ne sera pas utilisé comme des données quantitatives absolues, mais comme comparaison entre les résultats des autres matériaux de fixation de puces utilisant le même montage.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 23-Oct-2023
• ICS: 31.190 - Electronic component assemblies
• Technical Committee: TC 91 - Electronics assembly technology
• Drafting Committee: WG 3 - TC 91/WG 3
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 17-Nov-2023
• Completion Date: 24-Oct-2023

Standards Content (Sample)

IEC 63215-2 ®
Edition 1.0 2023-10
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
colour
inside
Endurance test methods for die attach materials –
Part 2: Temperature cycling test method for die attach materials applied to
discrete type power electronic devices

Méthodes d’essai d’endurance pour les matériaux de fixation de puce –
Partie 2: Méthode d’essai de cycle thermique pour les matériaux de fixation de
puce, appliquée aux dispositifs électroniques de puissance de type discret
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from
either IEC or IEC's member National Committee in the country of the requester. If you have any questions about IEC
copyright or have an enquiry about obtaining additional rights to this publication, please contact the address below or
your local IEC member National Committee for further information.

Droits de reproduction réservés. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni
utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et
les microfilms, sans l'accord écrit de l'IEC ou du Comité national de l'IEC du pays du demandeur. Si vous avez des
questions sur le copyright de l'IEC ou si vous désirez obtenir des droits supplémentaires sur cette publication, utilisez
les coordonnées ci-après ou contactez le Comité national de l'IEC de votre pays de résidence.

IEC Secretariat Tel.: [phone]
3, rue de Varembé [e-mail]
CH-1211 Geneva 20 www.iec.ch
Switzerland
About the IEC
The International Electrotechnical Commission (IEC) is the leading global organization that prepares and publishes
International Standards for all electrical, electronic and related technologies.

About IEC publications
The technical content of IEC publications is kept under constant review by the IEC. Please make sure that you have the
latest edition, a corrigendum or an amendment might have been published.

IEC publications search - webstore.iec.ch/advsearchform IEC Products & Services Portal - products.iec.ch
The advanced search enables to find IEC publications by a Discover our powerful search engine and read freely all the
variety of criteria (reference number, text, technical publications previews. With a subscription you will always have
committee, …). It also gives information on projects, replaced access to up to date content tailored to your needs.
and withdrawn publications.
Electropedia - www.electropedia.org
IEC Just Published - webstore.iec.ch/justpublished
The world's leading online dictionary on electrotechnology,
Stay up to date on all new IEC publications. Just Published
containing more than 22 300 terminological entries in English
details all new publications released. Available online and once
and French, with equivalent terms in 19 additional languages.
a month by email.
Also known as the International Electrotechnical Vocabulary

(IEV) online.
IEC Customer Service Centre - webstore.iec.ch/csc

If you wish to give us your feedback on this publication or need
further assistance, please contact the Customer Service
Centre: [e-mail].
A propos de l'IEC
La Commission Electrotechnique Internationale (IEC) est la première organisation mondiale qui élabore et publie des
Normes internationales pour tout ce qui a trait à l'électricité, à l'électronique et aux technologies apparentées.

A propos des publications IEC
Le contenu technique des publications IEC est constamment revu. Veuillez vous assurer que vous possédez l’édition la
plus récente, un corrigendum ou amendement peut avoir été publié.

Recherche de publications IEC -  IEC Products & Services Portal - products.iec.ch
webstore.iec.ch/advsearchform Découvrez notre puissant moteur de recherche et consultez
La recherche avancée permet de trouver des publications IEC gratuitement tous les aperçus des publications. Avec un
en utilisant différents critères (numéro de référence, texte, abonnement, vous aurez toujours accès à un contenu à jour
comité d’études, …). Elle donne aussi des informations sur les adapté à vos besoins.
projets et les publications remplacées ou retirées.

Electropedia - www.electropedia.org
IEC Just Published - webstore.iec.ch/justpublished
Le premier dictionnaire d'électrotechnologie en ligne au monde,
Restez informé sur les nouvelles publications IEC. Just
avec plus de 22 300 articles terminologiques en anglais et en
Published détaille les nouvelles publications parues.
français, ainsi que les termes équivalents dans 19 langues
Disponible en ligne et une fois par mois par email.
additionnelles. Egalement appelé Vocabulaire

Electrotechnique International (IEV) en ligne.
Service Clients - webstore.iec.ch/csc

Si vous désirez nous donner des commentaires sur cette
publication ou si vous avez des questions contactez-nous:
[e-mail].
IEC 63215-2 ®
Edition 1.0 2023-10
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
colour
inside
Endurance test methods for die attach materials –

Part 2: Temperature cycling test method for die attach materials applied to

discrete type power electronic devices

Méthodes d’essai d’endurance pour les matériaux de fixation de puce –

Partie 2: Méthode d’essai de cycle thermique pour les matériaux de fixation de

puce, appliquée aux dispositifs électroniques de puissance de type discret

INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
INTERNATIONALE
ICS 31.190  ISBN 978-2-8322-7677-8

– 2 – IEC 63215-2:2023 © IEC 2023
CONTENTS
FOREWORD . 4
1 Scope . 6
2 Normative references . 6
3 Terms, definitions and abbreviated terms . 7
3.1 Terms and definitions . 7
3.2 Abbreviated terms . 7
4 General . 7
5 Test apparatus . 8
5.1 Die bonding equipment . 8
5.2 Temperature cycling chamber . 8
5.3 Thermal resistance measuring equipment . 8
5.4 Ultrasonic flaw inspection equipment . 8
6 Specimen . 8
6.1 General . 8
6.2 Preparation of specimen . 9
7 Evaluation test . 9
7.1 Test method . 9
7.1.1 General . 9
7.1.2 Temperature cycling test . 9
7.1.3 Test conditions . 10
7.1.4 End of test criteria . 10
7.2 Inspection and measurement . 10
7.2.1 Visual inspection . 10
7.2.2 Thermal resistance measurement . 10
7.2.3 Ultrasonic flaw inspection . 11
7.3 Test procedure . 11
7.3.1 Test preparation . 11
7.3.2 Preconditioning . 11
7.3.3 Initial measurement . 11
7.3.4 Test . 11
7.3.5 Intermediate measurement . 11
7.3.6 Post-test treatment . 11
7.3.7 Final judgment . 11
8 Failure cycle . 12
9 Items to be specified in the product specification . 12
Annex A (normative) Thermal resistance measuring method at die attach region . 13
A.1 Thermal resistance measuring method . 13
A.1.1 General . 13
A.1.2 Temperature characteristics measurement for TEG chip . 13
A.1.3 Thermal resistance measurement method for TEG chip . 14
A.2 Correction of thermal resistance criteria . 15
Annex B (informative) Discrete type specimen preparation using a heating resistor
TEG chip . 18
B.1 Power electronic device specimen . 18
B.1.1 General . 18
B.1.2 Power electronic device chip . 18

B.1.3 Base substrate . 18
B.1.4 Package mould . 19
B.1.5 Surface treatment . 19
B.2 Die attach materials . 19
B.3 Specimen preparation . 19
Annex C (informative) Reliability performance index for die attach joint – Discrete type
power electronic device . 22
Bibliography . 23

Figure 1 – Regions for evaluation for discrete type power electronic device . 8
Figure 2 – Temperature cycling test . 9
Figure A.1 – Example of the structure of the specimen using a TEG chip . 13
Figure A.2 – Example of temperature characteristics – TEG chip . 14
Figure A.3 – Example of structure for thermal resistance measurement for a power
electronic device . 15
Figure A.4 – Example of relationship between thermal resistance and die attach
damage . 16
Figure A.5 – Example of ultrasonic flaw inspection result . 17
Figure B.1 – Example of TEG chip . 18
Figure B.2 – Typical reflow soldering profile for Sn96,5Ag3Cu,5 solder alloy . 20
Figure B.3 – Example of specimen – TEG chip . 21

Table 1 – Temperature cycling test conditions . 10
Table A.1 – Example of thermal resistance value (R ) result . 16
th
Table C.1 – Reliability performance index for die attach joint – Discrete type power
electronic device . 22

–
...