高温恶劣环境下的特殊IC设计与验证方案
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针对车用电子或是特殊恶劣环境应用的电子设备、工业控制电脑等，会特别要求零组件的抗候能力，尤其是抗高温的需求通常会优先于性能与功耗要求，电子设备若因为高温环境出现元件失效，通常造成的损失与潜在的危险肯定影响极大，不只是芯片本身的抗候能力备受考验，整体电子设备的细节设计，也必须针对高温环境以更严苛的标准检视。
因应需要在高度恶劣环境下工作的电子设备，例如户外LED看板、露天设置的Kiosk、LED路灯、车用电子设备、航空器、工业用电脑等电子装置，对于所使用的芯片方案大多有更高的温度使用范围要求。甚至有些工作温度特殊的环境，对于电子设备的抗温要求动辄大于150度以上，面对这类特殊高温环境的芯片设计，需考量的设计重点相当多。
芯片本身的功能性与抗候特性
因应特殊高温环境，温度的环境因素会影响电子电路的正常运行，在过去若无法取得特殊具高温运行能力的元件，工程师多半会选择高于电路设计所需的额定电压、电流之高规格元件，来满足开发需求。但选择远高于额定需求的高规格元件，实际上并非高温环境应用下电子电路设计的最佳方案，一来高额定规格的器件在料件成本较高，器件尺寸也相对较大许多，至于选择高额定规格的料件到底要多高，其实也没有一个标准，多半靠工程师的经验判断，但为了让设备稳定运行，多半设计也会做了超额的规格设计，造成整体设计的成本居高不下。
而实际应用时，虽然较高额定的器件，可在严苛环境运行，但实际上高额定元件虽能应付高温环境运行，像是IC或被动元件等，但在过高的环境温度确实也会让电子电路处于高风险状态，危险性也会偏高，甚至因为高温环境而造成器件的寿命大幅递减，而较高的额定电压、电流并不代表器件的耐温度较高，这是必须在设计前就必须理解的关键问题。
而凭藉集成电路设计方案越来越精进，针对高温环境条件下开发的特殊耐候器件，其实会比刻意调高器件的额定电气条件要更有实际作用，因为特殊耐候型元件，可有效抑制高温下的漏电流而不致于飙高温度，影响器件正常运行，包含电子迁移率等集成电路的运作表现，也能在高温下维持正常运行。例如SOI方案即可将器件运行环境温度拉高至200℃上下，若是SiC类型的IC，甚至可以在500~600℃的条件下运行，但这些特殊设计方案通常仅有针对功率相关的简单器件设计。
封装材料与芯片引脚与焊接接点问题
IC器件的封装材料，基本上也是影响运行合理温度范围的重要关键，一般塑料封装设计，可以因应约160~170℃的环境温度而不致于让封装料出现过热烧融，但长期高温，则会出现塑料封装易碎的问题。
多数器件受到高温减低寿命或损坏，其实很难判断是因为里头的矽芯片或是封装材料的耐热问题引起，为了达到高温稳定运行的封装条件，特殊高温环境的应用条件下，通常会选用耐热系数更高的陶瓷封装设计方案，来满足高温环境的芯片保护目的。
环境温度问题，会影响的也不光只是芯片器件的外部封装材质，芯片的引脚、焊接点与PCB电路板的焊接方法，也会出现不少温度相关问题。例如，高温条件下有时还要考量元件是否会面对冲击与环境震动等情况，而多数设计可以利用相对稳固的引脚设计与焊接面接法，来强化器件在PCB上的稳固程度，但一样的问题若碰上以小型化封装为设计型态的IC器件，因为这些器件大多仅利用锡球接面进行组装，碰上高温环境就容易出现焊点脱离、锡裂等问题，而造成设备因热而导致的故障问题。
有些特殊高温设计方案，使用裸装芯片进行组装其实会更能整体考量耐温设计，例如，先用裸装芯片先在载板上设置、连接后，再使用统一耐高温的封装料或特殊封盖封装，也能达到较佳的耐高温设计方案。
事实上，针对高温应用环境以可适应之矽芯片制程制作的器件，其实只是满足因应高温运行充要条件的一半而已，因为IC器件毕竟还要与载板进行组装与贴合，若焊料与金属接脚的衔接形式，无法达到抵御高温环境的应用条件，即便IC器件能满足高温运行需求，在载板温度变化造成的热胀冷缩、或是锡球受热出现温度反覆变化产生材料断裂，小则影响器件的导通状态，大则可能令设备无法正常运行。
尤其是锡料部分，在高温的环境下金属的边际接口处大多会生成化合物，这类化合物会影响锡块的导电性，甚至会导致焊接面出现易裂或碎裂问题，若器件采表面黏着型态贴合与简易组装，在长时间高温环境下运行肯定会让接面出现贴合问题，这也是为什麽高温环境应用的关键零组件都特别重视料件的焊接问题，大多采行更强固的焊接手段来接合关键零组件。
高温要求的验证实作
在设计完成需在高温条件下运行的产品时，选用器件、组件与PCB材料，虽然也是相当重要的工作项目，但更重要的是产品设计是否真能如愿因应高温环境条件正常运行！而验证方式就是模拟高温环境条件，逐项检视功能面、料件耐受环境的能力与可能出现的寿命问题。
而在实验室验证高温应用环境的器件变化，本来就不是一件容易的事情，因为工程人员必须拥有大量的经验，才能部署类似真实环境的应用条件，观察个别器件的实际反应与寿命分析，也必须凭藉经验搭配量测技术进行精密分析。尤其是料件本身与PCB板材两者的温度系数均不同。
料件因应温度产生的膨胀或翘曲，跟PCB板的翘曲表现肯定不会同步，在这种温度高低变化材料也随之变化的条件下，料件焊点的温度变化会加速材料劣化的现象发生，不只是翘曲变形，连焊点自己本身都可能受温度影响出现锡裂问题。在温度可控的实验室条件下，必须以不同温度区间近行材料翘曲、焊点微观等关键重点进行检测与记录分析。
虽然目前因应热环境而推出的特殊耐热器件越来越多，让工程人员不用再瞎子摸象使用经验法则，刻意加大料件的额定条件来架构高温环境的应用设计，但实际上选用耐高温材料是一个设计方向，但要做出高温条件下仍可正常应用的设计电路，反而需要更缜密的验证与覆测，以确保新的设计方案能适应不同的环境问题，避免设备出现因高温而产生的故障现象，同时确保设备或功能可稳定运行。
