1、范圍

    GB/T 4937的本部分規(guī)定了強加速穩(wěn)態(tài)濕熱試驗(HAST)方法,用于評價非氣密封裝半導體器件在潮濕的環(huán)境下的可靠性。
    2、強加速穩(wěn)態(tài)濕熱試驗（HAST）一般說明
    強加速穩(wěn)態(tài)濕熱試驗通過施加嚴酷的溫度、濕度和偏置條件來加速潮氣穿透外部保護材料(灌封或密封)或外部保護材料和金屬導體的交接面。此試驗應(yīng)力產(chǎn)生的失效機理通常與“85/85”穩(wěn)態(tài)溫濕度偏置壽命試驗(見IEC 60749-5)相同。試驗方法可以從85℃/85% RH穩(wěn)態(tài)壽命試驗或本試驗方法中選擇。在執(zhí)行兩種試驗方法時,85℃/85%RH穩(wěn)態(tài)壽命試驗的結(jié)果優(yōu)先于強加速穩(wěn)態(tài)濕熱試驗(HAST)。
    本試驗方法應(yīng)被視為破壞性試驗。
    3、試驗設(shè)備
    試驗需要一臺能連續(xù)保持規(guī)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(guī)定的偏置條件。
    3.1 HAST試驗箱簡介

    瑞凱儀器HAST設(shè)備用于評估非氣密性封裝IC器件、金屬材料等在濕度環(huán)境下的可靠性。通過溫度、濕度、大氣壓力條件下應(yīng)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(nèi)部與金屬導體之間的電化學反應(yīng)。失效機制：電離腐蝕，封裝密封性。

    產(chǎn)品特點：
    可定制BIAS偏壓端子組數(shù)，提供產(chǎn)品通電測試
    通過電腦安全便捷的遠程訪問
    多層級的敏感數(shù)據(jù)保護
    便捷的程序入口、試驗設(shè)置和產(chǎn)品監(jiān)控
    試驗數(shù)據(jù)可以導出為Excel格式并通過USB接口進行傳輸
    可提供130℃溫度、濕度85%RH和230KPa大氣壓的測試條件
    3.2 受控條件
    在上升到規(guī)定的試驗環(huán)境和從規(guī)定的試驗環(huán)境下降過程中,HAST試驗箱應(yīng)能夠提供受控的壓力、溫度和相對濕度條件。
    3.3 溫度分布
    推薦記錄每一次試驗循環(huán)的溫度分布,以便驗證應(yīng)力的有效性。
    3.4 受試器件
    受試器件應(yīng)以小化溫度梯度的方式安裝。受試器件應(yīng)放置在箱體內(nèi)距箱體內(nèi)表面至少3cm,且不應(yīng)受到發(fā)熱體的直接輻射。安裝器件的安裝板應(yīng)對蒸汽循環(huán)的干擾小。
    3.5 小化污染物釋放
    應(yīng)認真選擇安裝板和插座的材料,將污染物的釋放減到少,將由于侵蝕和其他機理造成的退化減到少。
    3.6 離子污染
    應(yīng)對HAST試驗箱(插件柜、試驗板、插座、配線儲存容器等)的離子污染進行控制,以避免試驗樣品受到污染。
    3.7 去離子水
    應(yīng)使用室溫下電阻率小為1X104 Q. m的去離子水。
    4、試驗條件
    試驗條件由溫度、相對濕度和器件上施加規(guī)定偏置的持續(xù)時間組成。
    4.1典型的溫度、相對濕度和持續(xù)時間.

    溫度、相對溫度和持續(xù)時間見表1。

    4.2偏置準則
    根據(jù)下列準則施加偏置:
    a) 小功率耗散;
    b)盡可能多的交替施加引出端偏置;
    c) 芯片上相鄰的金屬化線之間的電壓差盡可能的高;
    d)在工作范圍的電壓;
    注:.上述準則的優(yōu)先選擇應(yīng)基于結(jié)構(gòu)和特定的器件性能。
    e) 可采用兩種偏置中任意一種滿足上述準則,并取嚴酷度較高的一-種:
    1)持續(xù)偏置
    持續(xù)施加直流偏置。當芯片溫度高于試驗箱環(huán)境溫度≤10℃或受試器件(DUT)的熱耗散<200 mW且不知道芯片的溫度時,持續(xù)偏置比循環(huán)偏置嚴酷。如果受試器件(DUT) 的熱耗散超過200 mW ,應(yīng)計算芯片的溫度。如果芯片溫度超過試驗箱環(huán)境溫度5℃或5℃以上,應(yīng)把芯片溫度與試驗環(huán)境溫度的差值記錄在試驗結(jié)果中，加速的失效機理將受到影響;
    2)循環(huán)偏置
    試驗時施加在器件上的直流電壓按照適當?shù)念l率和占空比周期性的中斷。如果偏置條件導致芯片溫度高于試驗箱溫度,其差值△Tja超過10℃,且對特定的器件類型為佳的偏置條件時,循環(huán)偏置將比持續(xù)偏置嚴酷。功率耗散產(chǎn)生的熱量驅(qū)散了芯片表面和周圍與失效機理有關(guān)系的濕氣。在關(guān)斷期間，器件沒有功率耗散時濕氣匯集于芯片。對大部分塑封微電路,受試器件(DUT)好采用50%的占空比進行循環(huán)偏置。對于封裝厚度≥2mm的器件其循環(huán)施加電壓時間應(yīng)≤2h,封裝厚度<2mm的器件其循環(huán)施加電壓時間應(yīng)≤30 min。基于已知熱阻和耗散計算出的芯片溫度超過HAST試驗箱環(huán)境溫度5℃或5℃以上時,芯片溫度應(yīng)記錄在試驗結(jié)果中。
    4.3選擇和記錄

    選擇持續(xù)偏置或循環(huán)偏置的標準和是否記錄芯片溫度超過試驗箱環(huán)境溫度的差值按表2中的規(guī)定。

    5、程序
    受試器件應(yīng)以一定的方式安裝、暴露在規(guī)定的溫濕度環(huán)境中,并施加規(guī)定的偏置電壓。器件應(yīng)避免.暴露于過熱、干燥或?qū)е缕骷碗妸A具上產(chǎn)生冷凝水的環(huán)境中,尤其在試驗應(yīng)力上升和下降過程中。
    5.1上升
    達到穩(wěn)定的溫度和相對濕度環(huán)境的時間應(yīng)少于3h。通過保證在整個試驗時間內(nèi)試驗箱的干球溫度超過濕球溫度來避免產(chǎn)生冷凝,并且上升的速率不能太快以確保受試器件(DUT)的溫度不低于濕球溫度。在干燥的實驗室,試驗箱的初始環(huán)境比較干燥,應(yīng)保持干球和濕球溫度,使加熱開始后相對濕度不低于50%。
    5.2 下降
    階段下降到比較小的正表壓(濕球溫度大約104℃),為避免試驗樣品快速減壓,這段時間應(yīng)足.夠長,但不能超過3 h。第二階段濕球溫度從104℃到室溫,可通過試驗箱的通風口來實現(xiàn)。此階段不限制時間,并且允許使用冷卻壓力容器。在下降的兩個階段,都應(yīng)通過保證在整個試驗時間內(nèi)試驗箱干球溫度超過濕球溫度來避免在器件上產(chǎn)生冷凝水，下降過程應(yīng)保持封裝芯片的模塑材料的潮氣含量。
而且階段的相對濕度應(yīng)不低于50%(見5.1)。
    5.3試驗計時
    試驗計時從溫度和相對濕度達到規(guī)定條件開始到下降開始時結(jié)束。
    5.4 偏置
    在上升和下降階段可選擇是否施加偏置。器件加載后應(yīng)在試驗計時開始前驗證偏置,在試驗計時結(jié)束后且在器件移出試驗箱之前也要驗證偏置。
    5.5測試
    下降階段結(jié)束后48h內(nèi)進行電測試。
    注:對于中間測量,在下降階段結(jié)束后96 h內(nèi)器件恢復應(yīng)力。器件從HAST試驗箱移出后,可以通過把器件放入密封的潮濕袋(無干燥劑)中來減小器件的潮氣釋放速率。當器件放入密封袋時，測試時間計時以器件暴露于試驗室環(huán)境中潮氣釋放速率的1/3來計算。這樣通過把器件裝人潮氣密封袋中測試時間可延長到144h,壓力恢復時間也延長到288 h。
    5.6處理
    器件、安裝板和設(shè)備應(yīng)使用適當?shù)谋Ｗo處理,在強加速潮濕試驗過程中,污染控制是很重要的。
    6、失效判據(jù)
    在強加速穩(wěn)態(tài)濕熱試驗后,如果器件參數(shù)超過極限值,或按適用的采購文件和數(shù)據(jù)表中規(guī)定的正常和極限環(huán)境中不能驗證其功能時,器件視為失效。
    7、安全性
    應(yīng)當遵守設(shè)備廠商的建議和地方安全規(guī)章制度。
    8、說明
    有關(guān)的采購文件中應(yīng)規(guī)定如下的內(nèi)容:
    a)試驗持續(xù)時間(見 4.1);
    b) 溫度(見4. 1);
    c) 試驗后測量(見5.5);
    d) 偏置條件(見4.2);
    e)在試驗期間 如果芯片溫度高于試驗箱環(huán)境溫度5 ℃以上時芯片的溫度(見4.2);
    f) 如果使用循環(huán)偏置,則規(guī)定偏置的頻率和占空比(見4.2)。