1、范圍

    本標(biao)準給出了(le)功率半導體器件穩態(tai)濕熱(re)高壓(ya)偏置試驗方(fang)法，用以評價非氣密(mi)封裝的(de)功率半導(dao)體器件在高溫高濕環境下耐受(shou)高電壓(ya)的(de)可靠性。

    本標準不但適用于硅(gui)功率器件，也適用于碳化硅(gui)及氮化家功率器件。

    2、規范性引用文件(jian)

    下列文(wen)(wen)件對于本(ben)文(wen)(wen)件的(de)(de)應用(yong)是必不可(ke)少的(de)(de)。凡(fan)是注明日(ri)期的(de)(de)引(yin)用(yong)文(wen)(wen)件，僅注明日(ri)期的(de)(de)版(ban)本(ben)適(shi)用(yong)于本(ben)文(wen)(wen)件。凡(fan)是不注明日(ri)期的(de)(de)引(yin)用(yong)文(wen)(wen)件，其新版(ban)本(ben)(包括所有(you)的(de)(de)修改單(dan)）適(shi)用(yong)于本(ben)文(wen)(wen)件。
    GB/T 2423.50環境試(shi)驗(yan)(yan)第2部分:試(shi)驗(yan)(yan)方法(fa)試(shi)驗(yan)(yan)Cy:恒(heng)定濕熱主要用于元件的加(jia)速試(shi)驗(yan)(yan)。
    IEC 60749-5半導體器(qi)件―機械和氣候試驗(yan)方法—第5部分:穩態濕熱偏置(zhi)壽(shou)命試驗(yan)（Semiconductor devices —Mechanical and climatic test methods —Part 5: Steady-statetemperature humidity bias life test）

    3、一(yi)般性(xing)說(shuo)明(ming)

    該(gai)項試驗通過施(shi)加(jia)高溫和高濕度(du)條件(jian)，加(jia)速(su)水汽穿透外部保(bao)(bao)護(hu)(hu)材料(如環氧外殼或硅膠保(bao)(bao)護(hu)(hu)層）或者(zhe)外部保(bao)(bao)護(hu)(hu)材料和器件(jian)金(jin)屬管腳的交界面。
    高溫水汽一(yi)旦穿透器件外殼(ke)(ke)或外殼(ke)(ke)與器件管腳的交界面，到達芯(xin)片表面，就會在(zai)高電壓的作用(yong)加速芯(xin)片的劣(lie)化(hua)。
    本試驗屬于破壞性試驗。

    4、試驗裝(zhuang)置要求

    4.1高(gao)低溫(wen)濕熱試(shi)驗箱
    高低溫濕熱試驗箱的參數應滿足下列要求:
    a）應滿足表1中給出的溫度(du)和相對濕度(du)條件，并(bing)至少保持2000小時不間斷;
    b）在上升到規定的(de)試(shi)驗(yan)條(tiao)件(jian)和從規定的(de)試(shi)驗(yan)條(tiao)件(jian)恢復(fu)到常(chang)溫(wen)過(guo)程中，高低溫(wen)濕(shi)熱試(shi)驗(yan)箱應能夠提供(gong)受(shou)控的(de)溫(wen)度和相對濕(shi)度條(tiao)件(jian);
    c）高低溫(wen)濕熱試驗箱應(ying)經過(guo)計(ji)量，溫(wen)度的允許偏(pian)差小于±2℃，濕度的允許偏(pian)差小于±5%RH;
    d）高低溫濕熱(re)試驗箱內產生的冷凝水(shui)應(ying)不斷排出(chu)，且不能(neng)重復利用;
    e）冷凝水不允許滴(di)落在(zai)試(shi)驗(yan)樣品上(shang);
    f）高低溫濕熱試(shi)驗(yan)箱(xiang)要具(ju)備(bei)與(yu)外界(jie)的電氣連接接口。
    4.2高壓直流電源
    a）直流電源的(de)輸(shu)出電壓(ya)不(bu)低于受試器件額定電壓(ya)的(de)80%;b）直流電源應經過計量，輸(shu)出電壓(ya)允(yun)許偏差(cha)±2%。
    4.3加濕用水
    a）應使用室溫(wen)下電阻率不低(di)于(yu)1×105Ω·cm的蒸餾水(shui)(shui)或去(qu)離(li)子水(shui)(shui)，PH值應在6.0~7.2之間(jian)。
    b）在將水裝入加濕(shi)(shi)器(qi)之(zhi)前，應對(dui)高(gao)低(di)溫濕(shi)(shi)熱(re)試(shi)驗(yan)箱內(nei)部各(ge)部分(fen)(包括安裝在高(gao)低(di)溫濕(shi)(shi)熱(re)試(shi)驗(yan)箱內(nei)的(de)夾具）進行清洗(xi);每(mei)次試(shi)驗(yan)后，應將加濕(shi)(shi)器(qi)和(he)高(gao)低(di)溫濕(shi)(shi)熱(re)試(shi)驗(yan)箱中(zhong)的(de)水全部清洗(xi)干(gan)凈。
    4.4小污染(ran)物釋放
    為了(le)減少(shao)試(shi)(shi)驗(yan)設(she)備(bei)本體及(ji)箱(xiang)體內(nei)其他(ta)輔助裝置在高(gao)溫高(gao)濕環境下產生的污染物對(dui)受試(shi)(shi)樣品的影(ying)響，避(bi)(bi)免非濕熱(re)因素造成(cheng)的腐蝕，應認(ren)真選擇(ze)所用到(dao)的試(shi)(shi)驗(yan)裝置的材質，如應選擇(ze)在高(gao)溫高(gao)濕環境下性質穩定的材料來制造老化板、測試(shi)(shi)工(gong)裝及(ji)散熱(re)器，避(bi)(bi)免這些裝置釋放有害(hai)物質對(dui)被試(shi)(shi)樣品造成(cheng)污染。
    4.5受試器件擺放
    受試(shi)器件在高(gao)低溫濕(shi)熱試(shi)驗(yan)箱(xiang)內的(de)擺放位置應盡(jin)可能不(bu)影響箱(xiang)內的(de)空氣流動，從而使得(de)箱(xiang)體(ti)內的(de)溫度和濕(shi)度保持均勻。
    4.6避免高壓放電
    為了避免試驗(yan)過程(cheng)中發生高壓(ya)放電，被試樣(yang)品施加偏(pian)置電壓(ya)的端子之間應保持足夠的安全距離，如果無法擴(kuo)大距離，則要采取其他(ta)絕(jue)緣(yuan)措施。
    4.7器(qi)件發熱控制(zhi)
    由(you)(you)于(yu)本(ben)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)需要施加(jia)高壓(ya)偏置(zhi)，受試(shi)(shi)器(qi)件的(de)漏電流會比施加(jia)低(di)(di)壓(ya)偏置(zhi)時高，由(you)(you)此(ci)產生(sheng)的(de)功(gong)耗會使(shi)內部芯片(pian)溫度升高。當芯片(pian)溫度高于(yu)高低(di)(di)溫濕熱(re)(re)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)箱環(huan)(huan)境溫度<5℃時，受試(shi)(shi)器(qi)件可以不用安裝(zhuang)散熱(re)(re)器(qi)。即使(shi)安裝(zhuang)散熱(re)(re)器(qi)，芯片(pian)溫度仍然超過高低(di)(di)溫濕熱(re)(re)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)箱環(huan)(huan)境溫度5℃或5℃以上，應把芯片(pian)溫度與(yu)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)環(huan)(huan)境溫度的(de)差值記(ji)錄在試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)結果中，加(jia)速的(de)失效機(ji)理將受到影(ying)響。

    5、試驗條件及嚴酷等級

    試驗(yan)條件由溫度、相對濕度、偏(pian)置電壓以及施加(jia)偏(pian)置電壓的持(chi)續(xu)(xu)時(shi)間(jian)組(zu)成(cheng)。嚴(yan)酷(ku)等級由試驗(yan)持(chi)續(xu)(xu)時(shi)間(jian)決定(ding)。除非另有規定(ding)，應(ying)從表1中給出的持(chi)續(xu)(xu)時(shi)間(jian)中選取嚴(yan)酷(ku)等級。

    6、程序(xu)

    受試(shi)(shi)器件應以一(yi)定(ding)的方(fang)式(shi)安裝、暴露在(zai)表1規定(ding)的溫濕(shi)度(du)環境(jing)中，并(bing)施加規定(ding)的偏置電(dian)壓。器件應避免(mian)暴露于過熱、干燥或導致(zhi)器件和工裝夾具上產生冷(leng)凝水的環境(jing)中，尤其在(zai)試(shi)(shi)驗應力上升和下降過程中。
     6.1預處理
    適用(yong)時，應按(an)照相關(guan)標(biao)準進行(xing)預處理。
    6.2初始檢(jian)測
    試驗樣品應按(an)照相關(guan)標準規定，進行(xing)外觀(guan)檢查(cha)和(he)電氣參數(shu)測試。
    6.3 上(shang)升
    達(da)到穩定的溫(wen)度(du)和相對濕(shi)度(du)的時間(jian)應少于3h。通過保證在整(zheng)個試(shi)(shi)驗時間(jian)內高低溫(wen)濕(shi)熱試(shi)(shi)驗箱的干球溫(wen)度(du)超過濕(shi)球溫(wen)度(du)來避(bi)免(mian)產生冷凝。
    6.4下降
    下(xia)降時(shi)間應不超(chao)過(guo)3h。通過(guo)保證在整個試(shi)驗時(shi)間內(nei)高(gao)低(di)溫濕熱試(shi)驗箱的干球(qiu)溫度超(chao)過(guo)濕球(qiu)溫度來避免產生冷凝。
    6.5器件內部濕氣穩定時間
    由于濕(shi)氣穿透器件外殼并抵(di)達(da)(da)芯片(pian)表(biao)面需要一定的(de)時間，因此(ci)當高低溫濕(shi)熱試驗箱內環境溫度和濕(shi)度達(da)(da)到穩定后，應(ying)繼(ji)續保持直至濕(shi)氣完(wan)全抵達芯(xin)片(pian)表面。
     由于環氧(yang)樹脂(zhi)相(xiang)較于硅膠，其抵御濕(shi)氣進入的能力強得多，因此對于環氧(yang)樹脂(zhi)封裝器(qi)件(jian)穩(wen)定(ding)時(shi)間不少于336h，硅膠封裝器(qi)件(jian)穩(wen)定(ding)時(shi)間不少于24h。
    6.6 試驗計時
     器件按6.5的要求進行(xing)充分穩定(ding)(ding)后，開(kai)始(shi)施加(jia)規定(ding)(ding)的偏(pian)置電壓(ya)，此時試驗計(ji)時開(kai)始(shi)。當達到規定(ding)(ding)的持續時間，溫濕(shi)度開(kai)始(shi)下(xia)降時計(ji)時結束。
    6.7施加偏置電壓
     器(qi)件(jian)按6.5的要求進行充分穩定后，開始施加(jia)規定的偏置(zhi)電壓(ya)。當(dang)試驗(yan)結(jie)束(shu)且恢復完成后，再將偏置(zhi)電壓(ya)移除。施加(jia)偏置(zhi)電壓(ya)時，若受試器(qi)件(jian)為絕緣(yuan)柵雙(shuang)極(ji)晶(jing)體(ti)管(guan)(IGBT）或場效應(ying)晶(jing)體(ti)管(guan)（MOSFET），其柵極(ji)和發射極(ji)或柵極(ji)和源(yuan)極(ji)之間應(ying)可靠短(duan)路或施加(jia)負壓(ya)。
    6.8中間(jian)檢測
    如(ru)果要求進行中間檢(jian)(jian)測，當(dang)檢(jian)(jian)測完成(cheng)后(hou)，應重新按6.5的要求充分(fen)穩定后(hou)，再施加偏置電壓(ya)并重新計時。
    6.9 后檢測
    試驗(yan)(yan)結束(shu)，試驗(yan)(yan)樣品恢(hui)復常溫后(hou)，在(zai)48h內(nei)應(ying)按照(zhao)相關標準規定，進行外觀檢查(cha)和電氣參數測試。

    7、失效判據(ju)

    如果器件不(bu)能通過(guo)規(gui)定的(de)終測試，或(huo)按照適用(yong)的(de)采購(gou)文件和(he)數據表中規(gui)定的(de)正常和(he)極限環境中不(bu)能驗證(zheng)其功能時，器件視為(wei)失效。

    8、試驗報告中應給出的信息(xi)

    試驗報告至少(shao)應給出(chu)下列(lie)信息(xi):

    a）檢(jian)測(ce)實(shi)驗室的名稱和地址;

    b）客戶(hu)的名稱和地址;

    c）依據(ju)的(de)檢測標準號(hao)及版本號(hao);

    d）所用檢測設備的標識(shi)（名稱、型號、性標識(shi)等）;

    e）適(shi)用時(shi)，應給出設備的校準有效期;

    f）檢(jian)測樣(yang)品的描述、狀態和(he)明(ming)確的性標識;

    g）檢測樣品的接收日期(qi)和檢測日期(qi);

    h）試驗(yan)持續時間;
    i）初(chu)始、中間和后(hou)檢測;
    j）偏置(zhi)條件;
    k）穩(wen)定時間;
    l）在試驗期間(jian)如果(guo)芯片溫(wen)度(du)高(gao)于(yu)高(gao)低(di)溫(wen)濕(shi)熱試驗箱環境溫(wen)度(du)5℃以上時芯片的(de)溫(wen)度(du);
    m）對(dui)檢(jian)測方法(fa)的(de)偏離、增添(tian)或(huo)刪節(jie)，以及特(te)定檢(jian)測條件(jian)的(de)信息，如(ru)環境條件(jian);
    n）適用時，應包(bao)含(han)對(dui)于符合（或(huo)不符合）接收判據和（或(huo)）規(gui)范(fan)的(de)聲明(ming)。