離子平衡性衡量的是消除器能夠消除多少靜電，及其能夠在最低值保 持多長的時間。藍線代表的靜電消除器可持續保持 0 V 的帶電量，因此其 離子平衡性很好。相較之下，紅線和綠線代表的靜電消除器，一個無法完 全消除靜電，另一個則使目標帶上了相反的電荷。因此，這兩種靜電消除 器的離子平衡性較差。
圖2-9 離子平衡差異圖
因為摩擦產生靜電，可能被測物是帶正離子的靜電，也可能會帶負離 子的靜電，因此選定靜電消除器要多考慮是否含有自動調整離子平衡的功 能的靜電消除器，圖2-10可以清楚表示當被測物帶負電的靜電時，脈衝寬 度自動縮小，已達到快速靜電消除的目的。
圖2-10 自動調整脈衝寬度方波圖
2-5 露點溫度與相對溼度間的關係
露點（Dew point）或露點溫度是在固定氣壓之下，空氣中所含的氣態 水達到飽和而凝結成液態水所需要降至的溫度。在這溫度時，凝結的水飄 浮在空中稱為霧、而沾在固體表面上時則稱為露，因而得名露點。
當露點降到冰點以下時，此時從空氣中析出的水氣並不會結成液態 水，而是直接凝固成固態的水，微細的冰粒沾在其他物體的表面上型成霜，
這時的露點亦會被稱為霜點（Frost Point）。
露點與另一個常用濕度指標相對溼度有所關聯。相對濕度越高，露點 會越接近氣溫；當相對濕度達到 100%時，露點與氣溫相等。當露點不變時，
相對濕度與氣溫成反比。
透過露點就可以知道出空氣中的水氣含量，因而露點是一項絕對濕度
圖 2-11 露點溫度圖
第三章 低溫測詴
Qin 是 TE 致冷器的消費電力，該 TE 致冷器的散熱量可利用下式求得
乾燥機規格:
入口溫度為 50℃以下，因此查表 3 選擇一般溫度修正係數、出口露點 5℃、周圍溫度 35℃，得到溫度修正係數為 0.68，而使用空壓機壓力為 1.0Mpa 查表 4 乾燥機壓力補正係數表，可以得到壓力補正係數為 1.2。
因此基準空氣量> 10.0 /( 0.68 * 1.2) = 12.25 m3/min
因此空氣乾燥機之基準空氣量要選擇 12.25 m3/min 以上的機種就可以。
靜電消除器:
因為無法確定靜電正負，因此根據第二章選定方式選定可以使用區域 小的範圍，還可以自動調整脈衝 AC 式的規格，且可以自動清潔探針的靜電 消除器就可以了。
3-2 NS6000 結構改機流程
持續測詴，圖 3-2 照片為實際壓克力隔板完成。
圖 3-2 實際壓克力隔板完成圖
完成壓克力組裝後，接下來要埋設靜電消除器管路、水管及電源線，
其安裝方式由機台上方埋設至測詴腔內，而靜電消除器則直接裝置於測詴 腔內，如圖 3-3。
圖 3-3 靜電消除器(ESD)裝置位置
再來將機台上方用電鑽鑚出直徑 8cm 的孔位，聯通所有管路、電源及 Sensor，溫度控制器也直接放在機台上方控制溫度，如圖 3-4。
圖 3-4 機台上方管路孔位圖
再來連結冷凍機及乾燥空氣機管路，如圖 3-5，冷凍機裝設的位置因 低溫管路內流動的液體為半稠狀不易流動，低溫管路又必頇由機台上方流 入測詴腔內，因此裝設冷凍機就必頇架高平台，如圖 3-6，使得冷凍液體
流速才可提升至 2.2LPM，而冷凍機至機台的所有低溫管路，必頇使用海綿 包覆保溫，減少因能量損耗。
圖 3-5 冷凍機及乾燥空氣機
圖 3-6 冷凍機架高示意圖 如此 NS6000 handler 低溫改機就大功告成。
2m 0.6m
冷凍機
測試機台
第四章 水氣抑制及靜電消除測詴 4-1 水氣抑制測詴
當溫度降低到室溫以下時，就會有水氣產生。在測詴時如有水氣情形 發生時，測詴板就會動作異常，輕則會造成不開機等情形發生、重則會造 成測詴板燒毀及 IC 原來是良品的經由測詴完後變成不良品，而低溫測詴如 要考慮不能有水分的存在，其關鍵點在於露點溫度，由表 5 中可以知道，
如果低溫測詴要測詴-25℃時，測詴腔內相對濕度就要控制在 2.67%以下的 值，就不會有結霜的情形發生，因此我們就需埋設乾燥機管路於測詴腔下 方，使得整個測詴腔均勻分佈乾燥空氣，並使測詴腔中維持大於 1 大氣壓 的壓力，迫使外面的空氣沒有機會流入測詴腔中，造成水氣的凝結，破壞 了整個測詴的環境。
表 5 露點及相對濕度比較表
0 611.213 3.775 3.761 4.518 6069 3775 26.14
1 657.089 4.06 4.043 4.857 6527 4060 28.1
2 705.949 4.364 4.345 5.218 7016 4364 30.19
3 758.023 4.688 4.666 5.603 7537 4688 32.41
4 813.467 5.034 5.009 6.013 8093 5034 34.79
5 872.469 5.402 5.373 6.449 8685 5402 34.79
6 935.223 5.795 5.761 6.913 9316 5795 39.99
7 1001.93 6.212 6.174 7.406 9987 6212 42.84
8 1072.8 6.656 6.612 7.929 10701 6656 45.87
9 1148.06 7.128 7.078 8.486 11460 7128 49.09
10 1227.94 7.63 7.573 9.076 12267 7630 52.51
11 1312.67 8.164 8.098 9.702 13125 8164 56.13
12 1402.51 8.73 8.655 10.366 14036 8730 59.97
13 1497.72 9.332 9.246 11.07 15003 9332 64.05
14 1598.55 9.97 9.872 11.815 16029 9970 68.36
15 1705.32 10.648 10.535 12.605 17118 10648 72.92
16 1818.29 11.366 11.238 13.44 18273 11366 77.75
17 1937.7 12.127 11.982 14.323 19497 12127 82.86
18 2064.09 12.934 12.769 15.256 20795 12934 88.26
19 2197.57 13.789 13.602 16.243 22169 13789 93.97
20 2338.54 14.695 14.482 17.285 23625 14695 100
-15 165.319 1.016 1.222 1634 201.6 243.5 7.069
-16 150.694 0.9264 1.114 1489 183.7 221.9 6.444
-17 134.263 0.8438 1.015 1357 167.3 202.1 5.87
-18 124.938 0.7679 0.9235 1235 152.3 183.9 5.343
-19 113.634 0.6983 0.8399 1123 138.5 167.3 4.589
-20 103.276 0.6346 0.7633 1020 125.9 152 4.416
-21 93.7904 0.5763 0.6932 926.5 114.3 138 4.011
-22 85.1104 0.5229 0.6291 840.7 103.7 125.2 3.639
-23 77.1735 0.4741 0.5704 762.2 94.02 113.6 3.3
-24 69.9217 0.4295 0.5168 690.6 85.18 102.9 2.99
-25 63.3008 0.3888 0.4679 625.1 77.11 93.13 2.67
-26 57.2607 0.3517 0.4232 565.4 69.75 84.24 2.449
-27 51.7546 0.3179 0.3825 511 63.04 76.14 2.213
-28 46.7393 0.287 0.3455 461.5 56.93 68.76 1.999
-29 42.1748 0.259 0.3117 416.4 51.36 62.04 1.803
-30 38.0238 0.2335 0.281 375.4 46.31 55.93 1.625
構就是在乾燥空氣機出口端加裝靜電消除器的方式來使得靜電得以消除。
因為在測詴腔中需加入大量乾燥空氣才能使得測詴時不會有水氣的產 生，而加入乾燥空氣伴隨著濕度需要更低，空間中一旦溼度很低，測詴摩 擦就會產生大量的靜電，如表 6 例如人在地毯中走動時，相對溼度 65%時 產生 1500V 的靜電，但是相對濕度在 10%的環境時，則靜電就攀高成 35,000V，空氣中靜電高在測詴時就會將 CPU 電灼而破壞，如表 7，因此 CPU 對靜電的敏感度需控制在 100V 以下的靜電量，以下就是我們針對本機構靜 電消除作的實驗結果。
表 6 靜電與溼度的關係表
表 7 靜電對各元件類型最大承受電壓
參考文獻:[http://www.webjiin.com/rom/04_esd-c.htm]
第五章 實驗結果 5-1 低溫實驗架構
本論文實驗架構分為四大部分，如圖 5-1，以下是實驗項目 1.致冷晶片與冷凍機溫度變化之實驗。
2.SLT(System Level Test)，使用實際主機板，再利用測詴程式去實 際執行 Windows XP 作業系統及商業軟體(Office、3D Marks、3D 遊 戲等等..)，使 CPU 於不同 Load 狀態下，溫度還是能夠精準控制在 正負 3℃的誤差值內。
3.靜電消除實驗，在低溫下靜電消除前後之實驗結果
4.FT(Finish Test) 使用 HP83000 Tester 量測 CPU 於低溫狀態下功 能失效之數據模擬實驗於附錄。
圖 5-1 低溫測詴實驗結構圖
5-2 低溫實驗測詴流程
製作測試腔
5-3 NS6000 Handler 改機後實驗數據
冷凍機溫度與製冷晶片溫度關係
冷凍機溫度調至-30℃時，則致冷晶片溫度可下降至-55.75℃
致冷力詴驗
表 10 冷凍機降溫時間表
5-4 SLT 實際主機板低溫測詴數據
測詴的有效性就是要在實際的主機板去測詴 CPU 在低溫下溫度與負載 或頻率等相關的變化，以證明本文在溫度控制使用致冷晶片下得到±3℃誤 差值的能力，優於一般使用氮氣的低溫測詴的誤差值。
圖 5-4 SLT CPU 負載與溫度變化圖
圖 5-5 SLT CPU 負載與工作電壓變化圖
圖 5-6 SLT CPU 工作電壓與溫度變化圖
圖 5-7 SLT CPU 頻率與溫度變化圖
5-5 靜電消除改善之實驗
靜電消除器效能之優劣不只影響到產品品質，也不利實驗研發能力的 提升，但如何確保靜電消除器之功能正常且有效，的確是重要的關鍵。如 何做到靜電消除的量測，不外乎在測詴板上量測其由+/-1000V 衰減到 +/-100V 之時間(static decay time)或者其穩定後的靜電壓大小。當然這些檢 測對靜電消除器的功能確認為簡單而有效的。在此我們應用統計方法實際
開啟（靜電消除器）之狀態下，其帶電量減少程度之差異。如果其值大於
Ionizer on Ionizer off
量測地點 靜電壓(v) 靜電壓(v)
Input shuttle 0.052
由表 12 之結果可知改裝後之 ionizer 確有良好去除靜電之效果。未改 裝前依 ionizer on 及 off 所蒐集到之數據，計算得 p-value 為都不是很好，改 裝後數據計算得 p-value 為 0，顯示靜電去除效果十分良好。
第六章 結論與展望
本論文是解決目前測詴低溫各家測詴廠所遭遇到的問題，也因為此台 灣的測詴廠目前都沒辦法接外國廠商有關低溫測詴的訂單，台灣是代工的 大國，每年測詴的量都超過全球 50%的量以上，如果台灣測詴廠都有這項 的低溫技術，那整個測詴領域就能完整，不過這只是個開端，還有更多的 技術需要更精進，需要更多的人可以參與研發與研究，好讓台灣更成為達 到世界代工的強國。
附錄 :
FT HP83000 Tester 使用 Shmoo 軟體分析低溫測詴數據
Handler 低溫改機後，我們實際將 Handler 與測詴機作連結，實際測 詴 CPU 作各溫度階看看低溫時 CPU 的表現是如何，我們利用目前測詴廠最 常使用的測詴機(Tester)來量測數值而圖 5-8 為測詴機(HP83000)的規格
圖 5-8 HP83000 規格圖
我們針對 Speed 與 cache 的程式用 Shmoo 軟體，去顯示 CPU 在各溫度 階的情形，首先在 Speed 85℃電壓與頻率的關係，由圖 5-9 可以看出 CPU 在 0.65V 時，16 MHz 時動作是正常，這裡的 16 MHz 是測詴機量測到速度，
實際速度需乘上 32 倍的倍頻器的速度，因此解讀為 0.65V 時，速度 512Mhz(16*32)到 656Mhz(20.5*32)都是 PASS，如果速度要快，工作電壓需 往上增加，例如工作電壓為 0.85V 則速度可提昇為 1536 MHz(48*32)。
圖 5-9 Speed 85℃ V-Frequency 關係圖
由圖 5-10 可以看出，將溫度改變為 5℃時，工作電壓則需要增加至 0.675V 以上，CPU 才能正常動作，不過 1536Mhz 的速度，只要 0.825V 就可 以達到。
圖 5-10 Speed 5℃ V-Frequency 關係圖
由圖 5-11 可以看出，溫度繼續調低至-10℃，由圖表可以看出它與 5
℃呈現一樣的圖形，這表示 CPU 在 5℃與-10℃功能上都能完全做動。
圖 5-11 Speed -10℃ V-Frequency 關係圖
當溫度降至-25℃時，由圖 5-12 我們就發現 PASS 區域裡有非常多的空 洞，而一個完整的測詴程式是由非常多的 Pattern 所組成的，空洞的解讀 為有少數 Pattern 無法正常動作，導致下面圖形不完整的情形發生。
圖 5-12 Speed -25℃ V-Frequency 關係圖
圖 5-13 則是 5℃與-25℃的差異圖形，藍色區域則是 Fail 的 Pattern 段，這也是低溫測詴時才有的異常，因此 IC 需不需要低溫測詴則就需要討 論的地方，如何在 Wafer 製程中改善這些問題，RD 人員就需要花時間探討 材料及製程中找出 root cause。
圖 5-14 是針對 Cache 的 Pattern，在不同溫度下之變化，由圖表可以 看出，工作電壓 0.65V 可以啟動 CPU 動作，不過它能工作的頻率只能在 640Mhz~960mHz(20*32~30*32)。如果我們把工作電壓調高至 1.225V 頻率則 可以上升至 2240MHz(70*32)。
圖 5-14 Cache 85℃ V-Frequency 關係圖
由圖 5-15 可以看出，當溫度調至 25℃常溫時，工作電壓則 Shift 一 個 Div 至 0.625V。
圖 5-15 Cache 25℃ V-Frequency 關係圖
當溫度調至-10℃時，則工作電壓則需再增加 0.025V 至 0.65V，不過 工作電壓只要 1V 就可以達到 2240MHz(70*32)的速度，由圖 5-16 的圖形顯 示裡可以發現，溫度低有比較好的工作曲線，但是需要比較高的啟動電壓。
當溫度調至-10℃時，則工作電壓則需再增加 0.025V 至 0.65V，不過 工作電壓只要 1V 就可以達到 2240MHz(70*32)的速度，由圖 5-16 的圖形顯 示裡可以發現，溫度低有比較好的工作曲線，但是需要比較高的啟動電壓。