1、范圍

    GB/T 4937的本部(bu)分規定了(le)強加速穩(wen)態濕熱試驗(HAST)方法,用于(yu)評價(jia)非氣密封裝半導體(ti)器(qi)件在潮(chao)濕的環(huan)境(jing)下(xia)的可(ke)靠(kao)性。
    2、強加速穩態濕熱試(shi)驗（HAST）一(yi)般說明
    強加(jia)速穩(wen)態濕(shi)熱(re)試驗通(tong)過施加(jia)嚴酷的(de)溫(wen)度(du)(du)、濕(shi)度(du)(du)和偏置條件來加(jia)速潮氣穿透(tou)外(wai)部(bu)保護(hu)材料(灌封或(huo)密封)或(huo)外(wai)部(bu)保護(hu)材料和金屬導體的(de)交接面。此試驗應力產(chan)生的(de)失效機理通(tong)常與“85/85”穩(wen)態溫(wen)濕(shi)度(du)(du)偏置壽命(ming)試驗(見IEC 60749-5)相同。試驗方(fang)法可(ke)以從85℃/85% RH穩(wen)態壽命(ming)試驗或(huo)本(ben)試驗方(fang)法中選擇。在執行兩(liang)種試驗方(fang)法時(shi),85℃/85%RH穩(wen)態壽命(ming)試驗的(de)結(jie)果優先(xian)于強加(jia)速穩(wen)態濕(shi)熱(re)試驗(HAST)。
    本試驗(yan)方法(fa)應被(bei)視為破壞性(xing)試驗(yan)。
    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(jian)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(ke)定制BIAS偏(pian)壓端子組數(shu)，提(ti)供產品(pin)通電(dian)測(ce)試
    通過電腦安全便捷的遠(yuan)程(cheng)訪問
    多層級的敏感數(shu)據(ju)保護
    便(bian)捷的程(cheng)序入口、試驗設置和產品監控
    試(shi)驗數據可以導出為Excel格式并通過USB接口進行傳輸
    可(ke)提(ti)供130℃溫度(du)、濕度(du)85%RH和(he)230KPa大(da)氣壓的測試條件
    3.2 受(shou)控條件
    在上(shang)升到規定(ding)的(de)試(shi)驗(yan)環境和從規定(ding)的(de)試(shi)驗(yan)環境下(xia)降過程中,HAST試(shi)驗(yan)箱應能夠提(ti)供受控的(de)壓(ya)力、溫(wen)度和相(xiang)對(dui)濕(shi)度條件。
    3.3 溫度分布
    推薦記錄每(mei)一(yi)次試驗循(xun)環的(de)溫度分(fen)布,以便驗證(zheng)應力(li)的(de)有(you)效性。
    3.4 受試器(qi)件
    受試(shi)器件應以小化溫(wen)度(du)梯度(du)的(de)方(fang)式安裝。受試(shi)器件應放(fang)置在箱體(ti)內(nei)(nei)距箱體(ti)內(nei)(nei)表面至(zhi)少3cm,且不應受到(dao)發(fa)熱體(ti)的(de)直接輻射。安裝器件的(de)安裝板應對蒸汽循環的(de)干擾小。
    3.5 小(xiao)化污染物釋放
    應認真選擇安(an)裝(zhuang)板和插座的材料,將(jiang)污染(ran)物的釋放(fang)減(jian)到(dao)少(shao),將(jiang)由于侵蝕和其他(ta)機理造成的退化減(jian)到(dao)少(shao)。
    3.6 離子污染
    應對HAST試驗(yan)(yan)箱(插件(jian)柜、試驗(yan)(yan)板、插座、配線儲存(cun)容器等)的離(li)子污(wu)染進(jin)行控制,以避免試驗(yan)(yan)樣品(pin)受到污(wu)染。
    3.7 去離子水(shui)
    應使用室溫下電阻率(lv)小為1X104 Q. m的(de)去(qu)離子水。
    4、試驗條件(jian)
    試驗條(tiao)件(jian)由溫度、相(xiang)對濕度和(he)器件(jian)上施加規(gui)定(ding)偏置的持續時間組成。
    4.1典型的溫度(du)、相對濕度(du)和持續時間.

    溫度、相對溫度和持續時間見表1。

    4.2偏置準則
    根據下列準則(ze)施加偏(pian)置(zhi):
    a) 小(xiao)功率耗散;
    b)盡(jin)可能多的交替施加(jia)引出端偏置;
    c) 芯片(pian)上(shang)相鄰的(de)金屬(shu)化(hua)線之間的(de)電壓差盡可能(neng)的(de)高(gao);
    d)在工作范圍的電壓;
    注:.上(shang)述準則的(de)優(you)先選(xuan)擇應(ying)基于結構和特定的(de)器件性能。
    e) 可采用兩種偏置中任(ren)意(yi)一(yi)種滿足上(shang)述準則,并取嚴酷度較高的一(yi)-種:
    1)持(chi)續偏置
    持續施(shi)加(jia)直流偏置。當(dang)芯(xin)片(pian)溫度(du)高于試驗箱環境溫度(du)≤10℃或受試器件(DUT)的(de)熱(re)耗散<200 mW且不知道芯(xin)片(pian)的(de)溫度(du)時,持續偏置比循環偏置嚴酷。如果受試(shi)器件(DUT) 的(de)熱耗(hao)散(san)超過(guo)200 mW ,應計算(suan)芯(xin)片(pian)的(de)溫(wen)(wen)度(du)。如果芯(xin)片(pian)溫(wen)(wen)度(du)超過(guo)試(shi)驗(yan)(yan)箱環(huan)境溫(wen)(wen)度(du)5℃或5℃以(yi)上(shang),應把芯(xin)片(pian)溫(wen)(wen)度(du)與試(shi)驗(yan)(yan)環(huan)境溫(wen)(wen)度(du)的(de)差值記錄在試(shi)驗(yan)(yan)結果中，加速的(de)失效機理(li)將受到影響;
    2)循環偏置
    試驗時施(shi)加(jia)在(zai)(zai)器(qi)件(jian)(jian)上的(de)直流(liu)電壓按照適當的(de)頻率和占空比(bi)周(zhou)期性的(de)中(zhong)斷。如果偏(pian)置(zhi)條件(jian)(jian)導致芯片(pian)(pian)溫(wen)度(du)(du)高(gao)于(yu)(yu)試驗箱(xiang)溫(wen)度(du)(du),其差(cha)值(zhi)△Tja超過10℃,且對特定(ding)的(de)器(qi)件(jian)(jian)類型為佳的(de)偏(pian)置(zhi)條件(jian)(jian)時,循環(huan)偏(pian)置(zhi)將比(bi)持續偏(pian)置(zhi)嚴酷(ku)。功(gong)率耗(hao)散(san)產生的(de)熱量驅散(san)了芯片(pian)(pian)表面和周(zhou)圍與失效機理有關系的(de)濕(shi)氣。在(zai)(zai)關斷期間，器(qi)件(jian)(jian)沒有功(gong)率耗(hao)散(san)時濕(shi)氣匯(hui)集于(yu)(yu)芯片(pian)(pian)。對大部(bu)分塑封(feng)微電路(lu),受試器(qi)件(jian)(jian)(DUT)好采用50%的(de)占空比(bi)進行循環(huan)偏(pian)置(zhi)。對于(yu)(yu)封(feng)裝(zhuang)厚(hou)度(du)(du)≥2mm的(de)器(qi)件(jian)(jian)其循環(huan)施(shi)加(jia)電壓時間應(ying)≤2h,封(feng)裝(zhuang)厚(hou)度(du)(du)<2mm的(de)器(qi)件(jian)(jian)其循環(huan)施(shi)加(jia)電壓時間應(ying)≤30 min。基于(yu)(yu)已知熱阻和耗(hao)散(san)計算出的(de)芯片(pian)(pian)溫(wen)度(du)(du)超過HAST試驗箱(xiang)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)(du)5℃或5℃以上時,芯片(pian)(pian)溫(wen)度(du)(du)應(ying)記錄(lu)在(zai)(zai)試驗結果中(zhong)。
    4.3選擇和記錄

    選(xuan)擇(ze)持續偏(pian)置或循環偏(pian)置的標準和是否記錄芯片溫(wen)度超過試驗箱環境溫(wen)度的差(cha)值(zhi)按表2中的規定(ding)。

    5、程序(xu)
    受試器件(jian)應(ying)以一定(ding)的(de)方式(shi)安裝、暴露在規定(ding)的(de)溫濕(shi)度環境(jing)中(zhong),并施加規定(ding)的(de)偏置電(dian)壓。器件(jian)應(ying)避免(mian).暴露于過熱、干燥或導致器件(jian)和(he)(he)電(dian)夾具上(shang)產(chan)生冷凝水的(de)環境(jing)中(zhong),尤其在試驗(yan)應(ying)力上(shang)升和(he)(he)下降過程中(zhong)。
    5.1上升
    達(da)到穩定的(de)溫(wen)(wen)度(du)和相對(dui)濕(shi)度(du)環境的(de)時(shi)間應少于(yu)3h。通過(guo)保(bao)證(zheng)在(zai)整(zheng)個試(shi)驗時(shi)間內試(shi)驗箱的(de)干(gan)(gan)球(qiu)(qiu)溫(wen)(wen)度(du)超過(guo)濕(shi)球(qiu)(qiu)溫(wen)(wen)度(du)來避(bi)免產生冷(leng)凝,并且上升的(de)速率不能太(tai)快以確保(bao)受試(shi)器件(DUT)的(de)溫(wen)(wen)度(du)不低于(yu)濕(shi)球(qiu)(qiu)溫(wen)(wen)度(du)。在(zai)干(gan)(gan)燥的(de)實驗室,試(shi)驗箱的(de)初(chu)始環境比較干(gan)(gan)燥,應保(bao)持干(gan)(gan)球(qiu)(qiu)和濕(shi)球(qiu)(qiu)溫(wen)(wen)度(du),使(shi)加熱(re)開始后相對(dui)濕(shi)度(du)不低于(yu)50%。
    5.2 下(xia)降
    階段(duan)下降到比較小的正表壓(ya)(濕球(qiu)溫(wen)度大約104℃),為避免試驗(yan)樣品快(kuai)速減壓(ya),這段(duan)時間(jian)應足.夠長,但不(bu)能超過3 h。第二階段(duan)濕球(qiu)溫(wen)度從104℃到(dao)室溫,可通過(guo)試驗(yan)箱的(de)(de)通風口來(lai)實現(xian)。此階段不限(xian)制時間,并(bing)且允許使用冷卻壓力容(rong)器(qi)。在(zai)下降(jiang)的(de)(de)兩個(ge)階段,都應通過(guo)保證在(zai)整(zheng)個(ge)試驗(yan)時間內試驗(yan)箱干(gan)球(qiu)溫度超過(guo)濕球(qiu)溫度來(lai)避免(mian)在(zai)器(qi)件上產(chan)生冷凝(ning)水，下降(jiang)過(guo)程(cheng)應保持封裝芯片的(de)(de)模塑材料的(de)(de)潮氣含量。
而(er)且階段的相對濕度應不低(di)于50%(見5.1)。
    5.3試(shi)驗計時
    試驗計時從溫度(du)和(he)相對濕度(du)達到(dao)規定條(tiao)件開(kai)始到(dao)下降開(kai)始時結(jie)束。
    5.4 偏置
    在(zai)(zai)上(shang)升(sheng)和下降階段可選擇是(shi)否施加偏(pian)(pian)(pian)置(zhi)。器(qi)件(jian)加載后應在(zai)(zai)試驗(yan)(yan)計時開(kai)始前(qian)驗(yan)(yan)證(zheng)偏(pian)(pian)(pian)置(zhi),在(zai)(zai)試驗(yan)(yan)計時結束(shu)后且在(zai)(zai)器(qi)件(jian)移出試驗(yan)(yan)箱(xiang)之前(qian)也要驗(yan)(yan)證(zheng)偏(pian)(pian)(pian)置(zhi)。
    5.5測試
    下降(jiang)階段結(jie)束(shu)后(hou)48h內(nei)進行電測試。
    注(zhu):對(dui)于中(zhong)間(jian)測(ce)量,在下(xia)降階段結束后96 h內器件恢復(fu)應力。器件從HAST試驗箱(xiang)移(yi)出后,可(ke)以(yi)通過把器件放(fang)入密(mi)封(feng)(feng)的潮濕袋(dai)(無干燥劑)中(zhong)來(lai)減小器件的潮氣(qi)釋(shi)放(fang)速率。當器件放(fang)入密(mi)封(feng)(feng)袋(dai)時(shi)，測(ce)試時(shi)間(jian)計時(shi)以(yi)器件暴露(lu)于試驗室(shi)環境中(zhong)潮氣(qi)釋(shi)放(fang)速率的1/3來(lai)計算。這樣(yang)通過把器件裝人潮氣(qi)密(mi)封(feng)(feng)袋(dai)中(zhong)測(ce)試時(shi)間(jian)可(ke)延長到(dao)144h,壓(ya)力恢復(fu)時(shi)間(jian)也(ye)延長到(dao)288 h。
    5.6處理
    器(qi)件、安裝板和設備應使用(yong)適當的保護處理,在(zai)強加速潮濕試驗(yan)過程中,污染控制(zhi)是很重要的。
    6、失效判據
    在(zai)強加速穩態濕熱試(shi)驗后,如果器(qi)件(jian)參數超(chao)過(guo)極(ji)限(xian)值,或按適(shi)用的(de)采購文件(jian)和數據表(biao)中規定的(de)正(zheng)常和極(ji)限(xian)環境中不能驗證其功能時,器(qi)件(jian)視為失效。
    7、安(an)全性
    應當(dang)遵守(shou)設備廠商(shang)的(de)建(jian)議和地方安全規(gui)章制度。
    8、說(shuo)明
    有(you)關(guan)的采(cai)購文件(jian)中(zhong)應規(gui)定如下的內容:
    a)試驗(yan)持續時間(見 4.1);
    b) 溫度(見4. 1);
    c) 試(shi)驗后測量(見5.5);
    d) 偏置條(tiao)件(jian)(見4.2);
    e)在試驗期間(jian) 如果(guo)芯片溫(wen)度高于試驗箱環境溫(wen)度5 ℃以上(shang)時芯片的溫(wen)度(見(jian)4.2);
    f) 如果(guo)使用循環偏置,則(ze)規(gui)定偏置的(de)頻率(lv)和占空比(見4.2)。