封装的目的除了提供芯片运作的电力、讯号、散热外, 还提供芯片物理上的保护。一般商用芯片的封装材料主要以塑料为主,终端的使用可能在世界的各个角落, 环境的差异对于芯片的运作有一定的影响, 以下介绍的是针对湿度抗性的可靠性测试项目。

THB(Temperature & Humidity Bias life test ): 【温湿度偏压寿命测试】

属于芯片封装可靠性实验的一环, 目的在评估芯片封装的抗湿能力。其失效机理为加速以下腐蚀模型:

1.       伽凡尼(galvanic corrosion)(电化学)

2.       化学腐蚀, 并加速离子迁移。

顾名思义, 测试时须提供一定程度的温度与湿度环境, 此外施以电压设置来达到实验目的。实验的温湿度条件为85℃/85 %RH, 因此又称双85测试。

HAST(High Accelerated temperature and humidity Stress Test):【高加速温湿度应力测试】和THB的测试目的大致相同, 但条件更为严苛, 主要两种测试条件:

1.       130℃/85%RH,2.3atm

2.       110℃/85%,1.2atm

试验需在密闭的腔体内进行, 高温高湿加上大气压力的恶劣条件下, 更加速了湿度侵入封装体的力道。

湿气渗入封装有以下几个路径

1.       封装塑料本身吸收水气。

2.       透过封装不同材料间的接口缝隙。

3.    透过封装缺陷: 如孔洞, 脱层, 与裂痕渗入。

测试要点

设备

•      必须能提供温湿度与压力的受控条件之腔体。

•      达到稳定温度和相对湿度条件的时间应少于 3 小时。

•      升降温过程确保干球温度>湿球温度。

•      应使用室温下电阻率至少为 1 MΩ-cm 的去离子水。

治具

•      插座(Socket) 与 HAST Board PCB必须特别选择,尽量减少污染的释放。 

•      HAST BIB设计指南: 

•      最小化功耗。

•      尽可能多的交替引脚偏压设置。

•      尽可能在芯片金属部位分布电位差。

•      应设置限流电阻, 以防止DUT在测试过程中损坏。

电源供给(偏压设置)                       

•      连续供给:

结温大于环境温度<=10℃时,采用连续供给方式可达到较大应力。                         

•      循环供给:

结温大于环境温度>10℃时,意味着较大的功耗, 将因此驱散芯片表面湿气, 影响作用,须采周期性的供电。

读点

读点的目的在于确认芯片受测后的电性功能, 必须在应力效果仍存在时进行:

Ø  电性测试应在试验结束48hrs内进行。如需继续试验则须在96hrs内回复应力。

Ø  可透过包装物品来延长保留水分, 以密封防潮袋包装DUT(不可放置干燥剂)使读点窗口延长至144hrs, 回复应力时间则延长至288hrs。

芯片的应用无所不在,透过以上测试项目的验证, 可确保芯片封装的保护能力以适应在不同的终端应用环境。