第三章 可靠度驗證評估系統
3.1. 可靠度測試
3.1.4. 強健度測試
表 3.9. 無鉛製程迴銲爐溫度分類表（Reference JESD-STD）
Package Thickness Volume < 350 mm
3Volume 350 ~ 2000 mm
3Volume > 2000 mm
3<1.6 mm 260 °C 260 °C 260 °C
1.6 mm ~ 2.5 mm 260 °C 250 °C 245 °C
>2.5 mm 250 °C 245 °C 245 °C
失效機制：
封裝體破裂，脫層。
（Package crack, delamination, procon）
注意事項：
JESD-STD：
◊ 高溫儲存後，須於 2 小時內將樣品放入溫濕度儲存內。
◊ 在溫濕度儲存完成後，不能快過 15 分鐘，且不能慢於 4 小時須完成過 迴銲爐（Reflow）動作。
◊ 過迴銲爐（Reflow）與迴銲爐中間，時間須間隔 5 分鐘以上且不能超 過 60 分鐘。
◊ 如果在溫濕度儲存完成後不能達到上述規定，則實驗須重頭來過。
靜電放電（ESD）產生的原因及其對積體電路放電的方式不同，目前被分類為 三類：
◎ 人體放電模式（Human-Body Model，HBM）[33][34][35]：
人體放電模式（HBM）的 ESD 是指因人體在地上走動磨擦或其他因素在人體 上已累積了靜電，當此人去碰觸到 IC 時，人體上的靜電便會經由 IC 的腳（pin）
而進入 IC 內，再經由 IC 放電到地去，此放電的過程會在短到幾百毫微秒（ns）的 時間內產生數安培的瞬間放電電流，此電流會把 IC 內的元件給燒毀。對一般商用 IC 的 2 KV ESD 放電電壓而言，其瞬間放電電流的尖峰值大約是 1.33 A。
有關於 HBM 的 ESD 已有工業測試的標準，為現今各國用來判斷 IC 之 ESD 可靠度的重要依據。其中人體的等效電容定為 100 pF，人體的等效放電電阻定為 1.5 KΩ。人體放電模式（HBM）的工業標準耐壓能力等級分類及其測試等效電路 如表 3.10. 及圖 3.4. 所示。通常以通過 Class B（HBM – 2000 V）為判定標準。
表 3.10. 人體放電模式工業標準耐壓能力等級分類
Classification Sensitivity
Class A 0 ~ 1999 V
Class B 2000 ~ 3999 V
Class C 4000 ~ 15999 V
圖 3.4. 人體放電模式工業標準測試等效電路
◎ 機器放電模式（Machine Model，MM）[33][36]：
機器放電模式的 ESD 是指機器（例如機械手臂）本身累積了靜電，當此機器 去碰觸到 IC 時，該靜電便經由 IC 的 pin 放電。因為大多數機器都是用金屬製造的，
其機器放電模式的等效電阻為 0 Ω，但其等效電容定為 200 pF。由於機器放電模式 的等效電阻為 0 Ω，故其放電的過程更短，在幾毫微秒到幾十毫微秒之內會有數安 培的瞬間放電電流產生。
機器放電模式（MM）的工業標準耐壓能力等級分類及其測試等效電路如表 3.11. 及圖 3.5. 所示。通常以通過 Class B（MM – 200 V）為判定標準。
○
○○
○ ○○○○
High Voltage Pulse Generator
Device Under
Test
○
○○
○
1.5 kΩ R
100 pF
表 3.11. 機器放電模式工業標準耐壓能力等級分類
Classification Sensitivity
Class A 0 ~ 199 V
Class B 200 ~ 399 V
Class C ≥400 V
圖 3.5. 機器放電模式工業標準測試等效電路
◎ 元件充電模式（Charged-Device Model，CDM）[33][37]：
此放電模式是指 IC 先因磨擦或其他因素而在 IC 內部累積了靜電，但在靜電 累積的過程中 IC 並未被損傷。此帶有靜電的 IC 在處理過程中，當其 pin 去碰觸到 接地面時，IC 內部的靜電便會經由 pin 自 IC 內部流出來，而造成了放電的現象。
此種模式的放電時間更短，僅約幾毫微秒之內，而且放電現象更難以真實的 被模擬。因為 IC 內部累積的靜電會因 IC 元件本身對地的等效電容而變，IC 擺放 的角度與位置以及 IC 所用的包裝型式都會造成不同的等效電容。CDM 的放電電
○○○
○ ○○○○
High Voltage Pulse Generator
Device Under
Test
○○○
○
R
200 pF
流在不到 1 ns 的時間內，便已衝到大安培的尖峰值，但其放電的總時段約在 10 ns 的時間內便結束。此種放電現象更易造成積體電路的損傷。
元件充電模式（CDM）的工業標準耐壓能力等級分類及其測試等效電路如表 3.12. 及圖 3.6. 所示。通常以通過 Class C（CDM – 500 V）為判定標準。
表 3.12. 元件充電模式工業標準耐壓能力等級分類
Classification Sensitivity
Class A 0 ~ 199 V
Class B 200 ~ 499 V
Class C 500 ~ 999 V
Class D ≥1000 V
圖 3.6. 元件充電模式工業標準測試等效電路
○
○
○
○ ○○○○
High Voltage Pulse Generator
Device Under
Test
○
○
○
○
R
C
IC經由ESD測試後，要判斷其是否已被ESD所破壞，以便決定是否要再進一步 測試下去，但是如何判定該IC已被ESD所損壞了呢？常見的有下述三種方法：
1. 絕對漏電流：當IC被ESD測試後，其Input/Output腳的漏電電流超過1 µA（或10 µA）。漏電電流會隨所加的偏壓大小增加而增加，在測漏電電流時所加的偏壓 有人用5.5 V（VDD×1.1），也有人用7 V（VDD×1.4）。
2. 相對I-V漂移：當IC被ESD測試後，自Input/Ouput腳看進IC內部的I-V特性曲線漂 移量在30 %（20 %或40 %）。
3. 功能觀測法: 先把功能正常且符合規格之IC的每一支腳依測試組合打上某一電 壓準位的ESD測試電壓，再拿去測試其功能是否仍符合原來的規格。
用不同的故障判定準則，對同一IC而言，可能會有差距頗大的ESD故障臨界電 壓。因此ESD故障臨界電壓要在有註明其故障判定準則條件之下，才顯得有意義！
◎ 閂鎖測試（Latch - Up，LU）[38]：
閂鎖測試（LU）主要是針對 CMOS 產品，來評估 IC 產品對於閂鎖 Latch - Up 的抵抗能力。觸發方式分為正負電流觸發：±100 mA 與電源過壓觸發 1.5×Vmax。
閂鎖測試（LU）的工業標準測試等效電路如圖 3.7. 正電流觸發測試模型等效 電路圖，圖 3.8. 為負電流觸發測試模型等效電路圖，圖 3.9. 為電源過壓觸發測試 模型等效電路圖所示。
圖 3.7. 正電流觸發測試模型等效電路圖
圖 3.8. 負電流觸發測試模型等效電路圖
圖 3.9. 電源過壓觸發測試模型等效電路圖