1、范圍

    GB/T 4937的本部分規定了強加速穩態濕(shi)熱試驗(yan)(HAST)方法(fa),用于評價非氣密封裝半(ban)導體(ti)器件在潮濕(shi)的環境下的可(ke)靠性。
    2、強加速穩(wen)態濕熱試(shi)驗（HAST）一般說明
    強(qiang)加速穩(wen)(wen)態(tai)濕熱試(shi)驗(yan)(yan)(yan)通(tong)(tong)過施加嚴酷的溫(wen)度、濕度和(he)偏置條(tiao)件來加速潮氣穿透(tou)外(wai)(wai)部(bu)保(bao)護(hu)材料(灌(guan)封或密(mi)封)或外(wai)(wai)部(bu)保(bao)護(hu)材料和(he)金屬導體的交接面。此試(shi)驗(yan)(yan)(yan)應力產生的失(shi)效機理通(tong)(tong)常與“85/85”穩(wen)(wen)態(tai)溫(wen)濕度偏置壽命(ming)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(見IEC 60749-5)相同。試(shi)驗(yan)(yan)(yan)方法(fa)可以從85℃/85% RH穩(wen)(wen)態(tai)壽命(ming)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)或本試(shi)驗(yan)(yan)(yan)方法(fa)中選(xuan)擇。在(zai)執行兩種試(shi)驗(yan)(yan)(yan)方法(fa)時,85℃/85%RH穩(wen)(wen)態(tai)壽命(ming)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)的結果優(you)先于(yu)強(qiang)加速穩(wen)(wen)態(tai)濕熱試(shi)驗(yan)(yan)(yan)(HAST)。
    本試(shi)驗方法應(ying)被視為破壞性試(shi)驗。
    3、試驗(yan)設備
    試驗需要一臺能連續保持規定的溫度和相對濕度的壓力容器——HAST試驗箱，同時提供電連接,試驗時給器件施加規定的偏置條件。
    3.1 HAST試驗箱簡介

    瑞凱儀器HAST設備用于評估非氣密性封裝IC器件、金屬材料等在濕度環境下的可靠性。通過溫度、濕度、大氣壓力條件下應用于加速濕氣的滲透，可通過外部保護材料（塑封料或封口），或在外部保護材料與金屬傳導材料之間界面。它采用了嚴格的溫度，濕度，大氣壓、電壓條件，該條件會加速水分滲透到材料內部與金屬導體之間的電化學反應。失效機制：電離腐蝕，封裝密封性。

    產品特點：
    可定制BIAS偏(pian)壓端子組數，提供產品通電測(ce)試(shi)
    通過電腦(nao)安全便捷的遠(yuan)程訪問
    多層級的敏感(gan)數據保護
    便捷的(de)程序入口、試驗設置和(he)產(chan)品監控
    試驗數據(ju)可(ke)以導出為(wei)Excel格(ge)式并通過USB接口進行傳(chuan)輸
    可提(ti)供130℃溫(wen)度(du)、濕度(du)85%RH和230KPa大氣壓的測(ce)試(shi)條(tiao)件(jian)
    3.2 受控條件
    在(zai)上升到規(gui)定的試驗(yan)環境(jing)和從規(gui)定的試驗(yan)環境(jing)下降過程中,HAST試驗(yan)箱應能夠(gou)提供(gong)受控的壓(ya)力、溫度(du)(du)和相對濕度(du)(du)條件。
    3.3 溫(wen)度分布
    推薦記錄每一次試(shi)驗(yan)循環的溫度(du)分布(bu),以便驗(yan)證應力(li)的有效性(xing)。
    3.4 受試器(qi)件(jian)
    受(shou)試(shi)器件應(ying)以小化溫(wen)度梯度的(de)方(fang)式安(an)裝(zhuang)。受(shou)試(shi)器件應(ying)放置在箱體(ti)內距箱體(ti)內表面至少3cm,且不(bu)應(ying)受(shou)到發熱(re)體(ti)的(de)直接輻射。安(an)裝(zhuang)器件的(de)安(an)裝(zhuang)板應(ying)對(dui)蒸(zheng)汽循環的(de)干擾小。
    3.5 小化污染物釋放
    應認(ren)真選擇安(an)裝板(ban)和插座的材料(liao),將污染物的釋放(fang)減(jian)到少,將由于侵(qin)蝕和其他機(ji)理造成的退化減(jian)到少。
    3.6 離(li)子(zi)污染
    應對(dui)HAST試(shi)驗(yan)箱(插(cha)件柜、試(shi)驗(yan)板、插(cha)座、配線儲存容器等(deng))的離子(zi)污(wu)染(ran)進(jin)行控制,以避免(mian)試(shi)驗(yan)樣品受(shou)到污(wu)染(ran)。
    3.7 去離子水
    應(ying)使用室溫下電阻(zu)率(lv)小(xiao)為1X104 Q. m的去離子水(shui)。
    4、試(shi)驗條件
    試驗條件由溫度、相(xiang)對濕度和(he)器件上施加規定偏置的(de)持續(xu)時(shi)間(jian)組(zu)成。
    4.1典型的溫(wen)度(du)、相對濕度(du)和持續時(shi)間.

    溫(wen)度、相對(dui)溫(wen)度和持續時間見表(biao)1。

    4.2偏置準(zhun)則(ze)
    根據(ju)下列準則施加偏置:
    a) 小功率耗散;
    b)盡(jin)可能多的(de)交(jiao)替施加引出端偏置(zhi);
    c) 芯片上(shang)相鄰的(de)金屬化線(xian)之(zhi)間的(de)電壓差盡(jin)可能(neng)的(de)高(gao);
    d)在工作范(fan)圍的(de)電(dian)壓;
    注:.上述準則的優先選擇應基于結(jie)構(gou)和特定的器件性能。
    e) 可采用兩種偏置(zhi)中(zhong)任意(yi)一(yi)種滿足上述準則,并取嚴酷度較高的一(yi)-種:
    1)持續偏置
    持(chi)續施加直流偏置(zhi)。當芯(xin)片溫(wen)度(du)(du)高于試(shi)(shi)驗箱環境溫(wen)度(du)(du)≤10℃或受試(shi)(shi)器件(jian)(DUT)的(de)熱耗散<200 mW且不知道芯(xin)片的(de)溫(wen)度(du)(du)時,持(chi)續偏置(zhi)比循環偏置嚴(yan)酷。如果(guo)受試器件(jian)(DUT) 的熱耗散超(chao)過(guo)200 mW ,應計算芯片(pian)(pian)的溫度。如果(guo)芯片(pian)(pian)溫度超(chao)過(guo)試驗箱環(huan)境溫度5℃或5℃以上,應把芯片(pian)(pian)溫度與(yu)試驗環(huan)境溫度的差(cha)值記錄在試驗結果(guo)中，加速的失(shi)效(xiao)機理將受到影(ying)響;
    2)循環偏置
    試驗時(shi)(shi)(shi)施(shi)加(jia)在器(qi)(qi)(qi)件(jian)上的直流(liu)電(dian)壓按照適(shi)當的頻率和占空(kong)比周期性(xing)的中斷(duan)(duan)。如果偏(pian)置條(tiao)件(jian)導致芯片(pian)(pian)溫(wen)度(du)(du)高于試驗箱溫(wen)度(du)(du),其差值(zhi)△Tja超(chao)(chao)過10℃,且對(dui)特(te)定的器(qi)(qi)(qi)件(jian)類型(xing)為佳的偏(pian)置條(tiao)件(jian)時(shi)(shi)(shi),循(xun)環(huan)(huan)偏(pian)置將比持續偏(pian)置嚴酷。功率耗(hao)散產生的熱量驅散了(le)芯片(pian)(pian)表面和周圍與失效機(ji)理有關(guan)系的濕氣。在關(guan)斷(duan)(duan)期間，器(qi)(qi)(qi)件(jian)沒有功率耗(hao)散時(shi)(shi)(shi)濕氣匯集于芯片(pian)(pian)。對(dui)大部分塑封(feng)微電(dian)路,受試器(qi)(qi)(qi)件(jian)(DUT)好采用50%的占空(kong)比進行循(xun)環(huan)(huan)偏(pian)置。對(dui)于封(feng)裝(zhuang)厚(hou)度(du)(du)≥2mm的器(qi)(qi)(qi)件(jian)其循(xun)環(huan)(huan)施(shi)加(jia)電(dian)壓時(shi)(shi)(shi)間應≤2h,封(feng)裝(zhuang)厚(hou)度(du)(du)<2mm的器(qi)(qi)(qi)件(jian)其循(xun)環(huan)(huan)施(shi)加(jia)電(dian)壓時(shi)(shi)(shi)間應≤30 min。基于已知(zhi)熱阻和耗(hao)散計算出的芯片(pian)(pian)溫(wen)度(du)(du)超(chao)(chao)過HAST試驗箱環(huan)(huan)境溫(wen)度(du)(du)5℃或5℃以上時(shi)(shi)(shi),芯片(pian)(pian)溫(wen)度(du)(du)應記錄在試驗結果中。
    4.3選擇和(he)記錄

    選擇持續偏(pian)置或(huo)循環(huan)偏(pian)置的(de)(de)標(biao)準(zhun)和是否記錄芯片溫(wen)度(du)(du)超(chao)過(guo)試驗箱環(huan)境溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)差值按表2中的(de)(de)規定。

    5、程序
    受試(shi)器(qi)(qi)件(jian)應以一定的(de)方式安(an)裝、暴露(lu)在(zai)規定的(de)溫濕(shi)度環(huan)境中(zhong),并施加規定的(de)偏置(zhi)電壓。器(qi)(qi)件(jian)應避免(mian).暴露(lu)于過熱(re)、干燥(zao)或導致(zhi)器(qi)(qi)件(jian)和電夾具上產(chan)生冷凝(ning)水的(de)環(huan)境中(zhong),尤其(qi)在(zai)試(shi)驗(yan)應力上升和下降過程中(zhong)。
    5.1上(shang)升
    達到穩(wen)定的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)和相對濕(shi)度(du)環境的(de)(de)(de)時間應(ying)少(shao)于3h。通過保證在整個試(shi)(shi)驗時間內試(shi)(shi)驗箱的(de)(de)(de)干球(qiu)溫(wen)(wen)度(du)超過濕(shi)球(qiu)溫(wen)(wen)度(du)來(lai)避(bi)免產生(sheng)冷(leng)凝,并且上升的(de)(de)(de)速率不(bu)(bu)能太快以確保受試(shi)(shi)器(qi)件(jian)(DUT)的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)不(bu)(bu)低于濕(shi)球(qiu)溫(wen)(wen)度(du)。在干燥(zao)的(de)(de)(de)實驗室,試(shi)(shi)驗箱的(de)(de)(de)初(chu)始環境比(bi)較干燥(zao),應(ying)保持干球(qiu)和濕(shi)球(qiu)溫(wen)(wen)度(du),使加熱開始后相對濕(shi)度(du)不(bu)(bu)低于50%。
    5.2 下降
    階(jie)段(duan)下降到比較小的正表(biao)壓(ya)(濕球(qiu)(qiu)溫度大(da)約(yue)104℃),為(wei)避(bi)免試驗樣品快速減壓(ya),這段(duan)時間應足.夠長,但不(bu)能(neng)超過(guo)3 h。第二階(jie)段(duan)濕球(qiu)(qiu)溫度從104℃到室溫(wen),可通過試驗(yan)(yan)箱的(de)通風口來實現。此階段(duan)(duan)不限制時間(jian),并且允(yun)許使用冷(leng)卻(que)壓力容器。在下降的(de)兩(liang)個(ge)階段(duan)(duan),都應通過保(bao)證在整(zheng)個(ge)試驗(yan)(yan)時間(jian)內試驗(yan)(yan)箱干球溫(wen)度超過濕球溫(wen)度來避免在器件上產生冷(leng)凝(ning)水，下降過程應保(bao)持(chi)封裝(zhuang)芯片的(de)模塑材料(liao)的(de)潮(chao)氣含(han)量(liang)。
而且階(jie)段的相對濕度應不(bu)低于50%(見5.1)。
    5.3試驗計時
    試驗(yan)計時從溫度和(he)相對濕度達到規定條件開始到下(xia)降開始時結束。
    5.4 偏置
    在(zai)(zai)上升和下(xia)降階段(duan)可選擇(ze)是否施加偏置。器件加載后應在(zai)(zai)試(shi)驗(yan)(yan)計時(shi)(shi)開始前驗(yan)(yan)證(zheng)(zheng)偏置,在(zai)(zai)試(shi)驗(yan)(yan)計時(shi)(shi)結(jie)束后且在(zai)(zai)器件移出試(shi)驗(yan)(yan)箱之前也要驗(yan)(yan)證(zheng)(zheng)偏置。
    5.5測試
    下降階(jie)段(duan)結束后48h內進(jin)行(xing)電測試(shi)。
    注:對于(yu)中(zhong)(zhong)間(jian)測(ce)(ce)(ce)量,在下降階段(duan)結束后96 h內器(qi)(qi)件恢復應(ying)力。器(qi)(qi)件從HAST試(shi)(shi)(shi)驗(yan)箱移(yi)出(chu)后,可(ke)以通過把(ba)器(qi)(qi)件放入(ru)密(mi)封的潮濕袋(dai)(dai)(無干燥劑(ji))中(zhong)(zhong)來(lai)減(jian)小器(qi)(qi)件的潮氣(qi)(qi)釋(shi)放速(su)率。當器(qi)(qi)件放入(ru)密(mi)封袋(dai)(dai)時，測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)時間(jian)計(ji)時以器(qi)(qi)件暴露于(yu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)室(shi)環境中(zhong)(zhong)潮氣(qi)(qi)釋(shi)放速(su)率的1/3來(lai)計(ji)算。這樣(yang)通過把(ba)器(qi)(qi)件裝人潮氣(qi)(qi)密(mi)封袋(dai)(dai)中(zhong)(zhong)測(ce)(ce)(ce)試(shi)(shi)(shi)時間(jian)可(ke)延長(chang)到144h,壓(ya)力恢復時間(jian)也(ye)延長(chang)到288 h。
    5.6處理
    器件(jian)、安裝(zhuang)板和設備應使(shi)用(yong)適當的保護(hu)處理,在強加速潮濕試驗過程中,污染控制是(shi)很重(zhong)要的。
    6、失(shi)效判據
    在強(qiang)加(jia)速穩態(tai)濕熱試(shi)驗后,如果(guo)器(qi)件參(can)數(shu)超(chao)過極(ji)限(xian)值,或按適用的采購文(wen)件和數(shu)據(ju)表中(zhong)規(gui)定的正(zheng)常和極(ji)限(xian)環境中(zhong)不能驗證其功(gong)能時,器(qi)件視為(wei)失(shi)效(xiao)。
    7、安全性
    應當遵(zun)守(shou)設備(bei)廠商的建議和地方安(an)全規(gui)章制度。
    8、說(shuo)明
    有關的(de)采購文(wen)件(jian)中應(ying)規定如下的(de)內容:
    a)試驗持(chi)續(xu)時間(見 4.1);
    b) 溫度(見4. 1);
    c) 試驗后(hou)測量(見5.5);
    d) 偏置條件(見4.2);
    e)在(zai)試驗期間 如果(guo)芯片(pian)溫度高于試驗箱環境(jing)溫度5 ℃以上時芯片(pian)的溫度(見4.2);
    f) 如果使用(yong)循環偏置,則規定(ding)偏置的頻率和占空比(見(jian)4.2)。