封裝的目的除了提供芯片運作的電力、訊號、散熱外, 還提供芯片物理上的保護。一般商用芯片的封裝材料主要以塑料為主,終端的使用可能在世界的各個角落, 環境的差異對于芯片的運作有一定的影響, 以下介紹的是針對濕度抗性的可靠性測試項目。

THB(Temperature & Humidity Bias life test ): 【溫濕度偏壓壽命測試】

屬于芯片封裝可靠性實驗的一環, 目的在評估芯片封裝的抗濕能力。其失效機理為加速以下腐蝕模型:

1.       伽凡尼(galvanic corrosion)(電化學)

2.       化學腐蝕, 并加速離子遷移。

顧名思義, 測試時須提供一定程度的溫度與濕度環境, 此外施以電壓設置來達到實驗目的。實驗的溫濕度條件為85℃/85 %RH, 因此又稱雙85測試。

HAST(High Accelerated temperature and humidity Stress Test):【高加速溫濕度應力測試】和THB的測試目的大致相同, 但條件更為嚴苛, 主要兩種測試條件:

1.       130℃/85%RH,2.3atm

2.       110℃/85%,1.2atm

試驗需在密閉的腔體內進行, 高溫高濕加上大氣壓力的惡劣條件下, 更加速了濕度侵入封裝體的力道。

濕氣滲入封裝有以下幾個路徑

1.       封裝塑料本身吸收水氣。

2.       透過封裝不同材料間的接口縫隙。

3.    透過封裝缺陷: 如孔洞, 脫層, 與裂痕滲入。

測試要點

設備

?      必須能提供溫濕度與壓力的受控條件之腔體。

?      達到穩定溫度和相對濕度條件的時間應少于 3 小時。

?      升降溫過程確保干球溫度>濕球溫度。

?      應使用室溫下電阻率至少為 1 MΩ-cm 的去離子水。

治具

?      插座(Socket) 與 HAST Board PCB必須特別選擇,盡量減少污染的釋放。 

?      HAST BIB設計指南: 

?      最小化功耗。

?      盡可能多的交替引腳偏壓設置。

?      盡可能在芯片金屬部位分布電位差。

?      應設置限流電阻, 以防止DUT在測試過程中損壞。

電源供給(偏壓設置)                       

?      連續供給:

結溫大于環境溫度<=10℃時,采用連續供給方式可達到較大應力。                         

?      循環供給:

結溫大于環境溫度>10℃時,意味著較大的功耗, 將因此驅散芯片表面濕氣, 影響作用,須采周期性的供電。

讀點

讀點的目的在于確認芯片受測后的電性功能, 必須在應力效果仍存在時進行:

?  電性測試應在試驗結束48hrs內進行。如需繼續試驗則須在96hrs內回復應力。

?  可透過包裝物品來延長保留水分, 以密封防潮袋包裝DUT(不可放置干燥劑)使讀點窗口延長至144hrs, 回復應力時間則延長至288hrs。

芯片的應用無所不在,透過以上測試項目的驗證, 可確保芯片封裝的保護能力以適應在不同的終端應用環境。