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【半導體測試名詞】TCT ： 溫度循環試驗

📅 發布日期：2026-09-13 🏷️ 分類：可靠度與品質驗證 環境應力測試

💡 專有名詞速查卡

英文名稱	Temperature Cycling Test
中文名稱	溫度循環試驗 / 冷熱循環測試
縮寫 / 別稱	TCT (常與 TST 熱衝擊試驗進行對比)
實務關鍵指標	-65°C to +150°C, Ramp Rate (5~15°C/min), CTE Mismatch, Solder Joint Crack, Delamination

【一句話搞懂】將封裝成品置於高溫與低溫交替的環境中，以可控的升降溫速率進行重複循環，利用熱脹冷縮產生的熱應力來加速暴露晶片內部異質材料間的疲勞裂痕與分層缺陷。

一、 白話科普：生活比喻與重要性

為了讓非業界人士輕鬆理解，我們可以將這個技術概念對照到日常生活經驗中：

💡 生活經驗比喻

TCT 就像是把一組由玻璃、金屬與塑膠緊密黏合的複合容器，不斷地在高溫烘箱與極地冷凍櫃之間來回切換。由於玻璃、金屬和塑膠在熱脹冷縮時的膨脹幅度不同，經過幾百次的熱膨脹與冷收縮拉扯後，最脆弱的接合介面就會開始出現微小裂痕甚至破裂。工程師藉此測試產品能否承受日常使用中開關機造成的劇烈溫差變化。

❓ 為什麼需要它？

半導體封裝體由矽晶圓（Silicon Die）、金屬導線（Wire/Bumps）、基板（Substrate）及樹脂膠體（EMC）等多種熱膨脹係數（CTE）截然不同的材料組成。在晶片運作升溫與關機降溫的過程中，材料間的介面會產生強大的熱應力。若無足夠的機械疲勞強度，易引發錫球龜裂（Solder Crack）、打線斷裂、導線層脫層（Delamination）或晶片裂痕。TCT 在可靠度驗證階段提前將熱疲勞缺陷誘發出來，確保產品在車用或工業等嚴苛極端環境下的壽命與穩定度。

二、 半導體測試實務應用

在實際產線與測試工程領域中，具體的架構與應用細節如下：

維度 / 項目	測試實務說明
測試流程與階段	Reliability Qualification（可靠度驗證階段，屬於新產品定型 NPI 或新封裝製程變更時的抽樣耐久性試驗）。
對應設備與介面	單腔/雙腔式溫變循環試驗箱 (Thermal Cycling Chamber)、專用耐溫載盤 (Test Tray)、SAT/CSAM 超音波顯微鏡、ATE 成品測試機台。
主要測試項目	Post-TCT FT 測試（Open/Short 導通測試、DC 參數測試、Full Functional 測試）、CSAM 介面分層檢測、Cross-Section 金相切片分析。
廠內實務應用情境	在驗證 IC 耐久度時，工程團隊會依照 JEDEC JESD22-A104 標準（如 Condition B: -55°C 至 +125°C，溫變率 5~15°C/min），將封裝樣品置入循環箱中執行 500 至 1000 次循環。每完成指定循環次數（如 250、500、1000 cycles），即取回樣品使用 ATE 機台重新執行 FT 測試。若發現特定腳位 Open（開路），會再透過 CSAM 超音波顯微鏡與物性故障分析（FA）尋找是否為基板與晶片間的 Bump 斷裂或膠體分層。

三、 重點整理快速複習

• 核心定義： 溫度循環試驗 (Temperature Cycling Test)，是一種以固定溫變速率（如 5~15°C/min）在設定的高低溫極限間進行多次循環升降溫的環境應力可靠度測試。
• 關鍵作用： 加速暴露因不同半導體封裝材料間熱膨脹係數 (CTE) 不匹配所導致的熱疲勞破壞，如焊點龜裂、打線斷裂或內部分層。
• 工程指標： 測試條件常遵循 JEDEC JESD22-A104（例如 -55°C ~ 125°C 或 -65°C ~ 150°C），並配合 500/1000 次循環取樣點驗證。
• 常見關聯： Reliability Qualification、JESD22-A104、CTE Mismatch、CSAM (超音波掃描顯微鏡)、TST (Thermal Shock Test)。

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