HAST試驗的背景與重要性

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

試驗的原理與優(yōu)勢

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

與傳統(tǒng)高溫高濕試驗相比，HAST試驗箱內(nèi)的水蒸氣壓力遠高于樣品內(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程。例如，在相同的測試條件下，傳統(tǒng)的溫濕度偏壓試驗可能需要1000小時，而HAST試驗僅需96 - 100小時即可完成，大大縮短了測試時間。此外，HAST試驗還可以快速激發(fā)PCB和芯片的特定失效模式，如分層、開裂、短路、腐蝕及爆米花效應(yīng)等。這些失效模式在實際使用中可能導致產(chǎn)品性能下降甚至完全失效，通過HAST試驗?zāi)軌蛟谘邪l(fā)階段提前發(fā)現(xiàn)并優(yōu)化設(shè)計，避免這些問題在最終用戶使用中出現(xiàn)，為企業(yè)節(jié)省了大量的時間和成本。

應(yīng)用范圍與標準

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

失效機理

在HAST試驗中，濕氣的侵入是導致產(chǎn)品失效的主要原因。濕氣可以通過多種途徑進入封裝體，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。一旦濕氣進入封裝體內(nèi)部，就會引發(fā)一系列失效機理：

電化學腐蝕：

濕氣中的水分和雜質(zhì)離子會引發(fā)IC鋁線的電化學腐蝕，導致鋁線開路或遷移生長，影響電路的正常連接和信號傳輸。

聚合物材料的解聚：

濕氣的侵入會降低聚合物材料的結(jié)合能力，導致材料解聚、空洞形成、分層等問題，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，導致封裝體破裂，嚴重影響產(chǎn)品的外觀和結(jié)構(gòu)完整性。

離子遷移：

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

結(jié)語

HAST試驗作為一種高效的加速老化測試方法，通過模擬極端的溫濕度和壓力條件，能夠在短時間內(nèi)評估電子產(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、縮短研發(fā)周期、降低成本。