HAST試驗(yàn)的背景與重要性

在電子產(chǎn)品的可靠性評(píng)估體系中，環(huán)境應(yīng)力是引發(fā)故障的關(guān)鍵因素之一。據(jù)美國(guó)Hughes航空公司的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，溫濕度應(yīng)力導(dǎo)致的電子產(chǎn)品故障占比高達(dá)60%，遠(yuǎn)超其他環(huán)境因素。傳統(tǒng)的高溫高濕試驗(yàn)（如85℃/85%RH）雖能模擬濕熱環(huán)境，但測(cè)試周期過(guò)長(zhǎng)，難以滿足快速驗(yàn)證產(chǎn)品可靠性的需求。在此背景下，非飽和蒸汽試驗(yàn)（HAST）應(yīng)運(yùn)而生，它通過(guò)增加試驗(yàn)箱內(nèi)的壓力，實(shí)現(xiàn)超過(guò)100℃的高溫高濕條件，顯著加速材料的吸濕速率和老化進(jìn)程，為電子產(chǎn)品可靠性驗(yàn)證提供了新的解決方案。

試驗(yàn)的原理與優(yōu)勢(shì)

HAST試驗(yàn)的核心原理在于利用高溫、高濕和高壓的環(huán)境條件，加速濕氣對(duì)產(chǎn)品的侵入，從而在短時(shí)間內(nèi)暴露產(chǎn)品的潛在缺陷。

與傳統(tǒng)高溫高濕試驗(yàn)相比，HAST試驗(yàn)箱內(nèi)的水蒸氣壓力遠(yuǎn)高于樣品內(nèi)部的水蒸氣分壓，這使得水汽能夠更快速地滲入樣品，加速腐蝕和絕緣劣化過(guò)程。例如，在相同的測(cè)試條件下，傳統(tǒng)的溫濕度偏壓試驗(yàn)可能需要1000小時(shí)，而HAST試驗(yàn)僅需96 - 100小時(shí)即可完成，大大縮短了測(cè)試時(shí)間。此外，HAST試驗(yàn)還可以快速激發(fā)PCB和芯片的特定失效模式，如分層、開(kāi)裂、短路、腐蝕及爆米花效應(yīng)等。這些失效模式在實(shí)際使用中可能導(dǎo)致產(chǎn)品性能下降甚至完全失效，通過(guò)HAST試驗(yàn)?zāi)軌蛟谘邪l(fā)階段提前發(fā)現(xiàn)并優(yōu)化設(shè)計(jì)，避免這些問(wèn)題在最終用戶使用中出現(xiàn)，為企業(yè)節(jié)省了大量的時(shí)間和成本。

應(yīng)用范圍與標(biāo)準(zhǔn)

HAST試驗(yàn)憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于電子、汽車、航天、光伏等多個(gè)行業(yè)，尤其適用于評(píng)估非密封封裝（如塑料封裝）器件在潮濕環(huán)境中的可靠性。它可以用于測(cè)試印刷線路板材料的吸濕率、半導(dǎo)體封裝的抗?jié)衲芰Γ约凹铀倮匣瘔勖囼?yàn)，幫助企業(yè)在設(shè)計(jì)階段快速暴露產(chǎn)品的缺陷和薄弱環(huán)節(jié)，從而縮短試驗(yàn)周期、降低成本。HAST試驗(yàn)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)包括IEC 60068 - 2 - 66、JESD22 - A110、JESD22 - A118等。這些標(biāo)準(zhǔn)為不同類型的電子產(chǎn)品和材料提供了詳細(xì)的測(cè)試條件和方法。例如，JESD22 - A110標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了130℃、85%RH、33.3psia（230kPa）的測(cè)試條件，測(cè)試時(shí)間通常為96小時(shí)。這些標(biāo)準(zhǔn)的制定確保了HAST試驗(yàn)的科學(xué)性和可重復(fù)性，使其成為行業(yè)內(nèi)廣泛認(rèn)可的可靠性測(cè)試方法，為電子產(chǎn)品的可靠性評(píng)估提供了統(tǒng)一的規(guī)范和依據(jù)。

失效機(jī)理

在HAST試驗(yàn)中，濕氣的侵入是導(dǎo)致產(chǎn)品失效的主要原因。濕氣可以通過(guò)多種途徑進(jìn)入封裝體，如IC芯片和引線框架吸收的水分、塑封料中的水分、以及塑封工作間的高濕度環(huán)境等。一旦濕氣進(jìn)入封裝體內(nèi)部，就會(huì)引發(fā)一系列失效機(jī)理：

電化學(xué)腐蝕：

濕氣中的水分和雜質(zhì)離子會(huì)引發(fā)IC鋁線的電化學(xué)腐蝕，導(dǎo)致鋁線開(kāi)路或遷移生長(zhǎng)，影響電路的正常連接和信號(hào)傳輸。

聚合物材料的解聚：

濕氣的侵入會(huì)降低聚合物材料的結(jié)合能力，導(dǎo)致材料解聚、空洞形成、分層等問(wèn)題，破壞封裝體的完整性和密封性。

爆米花效應(yīng)：

封裝體內(nèi)的水分在高溫下汽化，產(chǎn)生高壓，導(dǎo)致封裝體破裂，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的外觀和結(jié)構(gòu)完整性。

離子遷移：

在偏壓條件下，濕氣會(huì)引起離子遷移，導(dǎo)致引腳間短路，造成電路故障。這些失效機(jī)理不僅會(huì)影響產(chǎn)品的電氣性能，還可能導(dǎo)致產(chǎn)品的機(jī)械結(jié)構(gòu)損壞，最終影響產(chǎn)品的使用壽命，給用戶帶來(lái)潛在的安全隱患。

結(jié)語(yǔ)

HAST試驗(yàn)作為一種高效的加速老化測(cè)試方法，通過(guò)模擬極端的溫濕度和壓力條件，能夠在短時(shí)間內(nèi)評(píng)估電子產(chǎn)品在潮濕環(huán)境中的可靠性。它不僅能夠快速激發(fā)產(chǎn)品的潛在失效模式，還能幫助企業(yè)優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、縮短研發(fā)周期、降低成本。