高加速應(yīng)力試驗(HAST,High Accelerated Temperature And Humidity Stress Test)是評估器件在潮濕環(huán)境下可靠性的關(guān)鍵測試方法。該試驗嚴(yán)格遵循 JESD22-A110 標(biāo)準(zhǔn)，通過施加惡劣的溫度、濕度和偏壓條件，加速器件內(nèi)部的遷移、腐蝕等老化過程。目前，HAST 試驗已廣泛應(yīng)用于 IC 半導(dǎo)體、光伏組件、線路板、磁性材料以及高分子材料等相關(guān)器件的可靠性驗證領(lǐng)域。

HAST試驗條件

在AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)中，明確規(guī)定了兩種可供選擇的HAST試驗條件：

130℃/85%RH/96小時

110℃/85%RH/264小時

這兩種條件均通過直流電源對器件施加偏壓，且等效于 THB（85℃/85% RH/1000 小時）試驗，但顯著縮短了測試周期。

表1 ：溫度、相對濕度、氣壓和持續(xù)時間

進行 HAST 試驗的器件需經(jīng)過預(yù)處理，并在試驗前后進行電參數(shù)測試。試驗結(jié)束后，應(yīng)在 48 小時內(nèi)完成電參數(shù)測試；若中途讀點拿出測試，需在 96 小時內(nèi)完成。若器件置于密封防潮袋中，測試時間可延長至 144 小時。

HAST 偏置電壓模式及選擇要點

HAST 加偏置電壓需遵循以下規(guī)則，以器件特性為優(yōu)先級依據(jù)：

最大限度降低器件功耗。

盡量采用引腳交替偏置方案

金屬層電勢差要盡量分散排布，避免局部金屬層累積過大壓差導(dǎo)致電遷移等問題

在器件允許范圍內(nèi)盡量提高工作電壓以優(yōu)化性能

偏置電壓模式主要有兩種：

持續(xù)加電模式

用于評估長期直流穩(wěn)定性，如電遷移、柵氧退化等失效機制。適用于低功耗器件（DUT 功耗＜200mW），或結(jié)溫 Tja 不超過腔體環(huán)境溫度 + 10℃的器件。

優(yōu)點：可模擬器件真實長期運行狀態(tài)；

缺點：功耗較大，易導(dǎo)致器件自發(fā)熱，從而抑制濕度相關(guān)失效。

注意：當(dāng)器件結(jié)溫超過腔體環(huán)境溫度 5℃以上時，需在測試報告中明確標(biāo)注溫升值。

周期加電模式（推薦50%占空比）

用于評估濕度敏感失效，適用于高功耗（ΔTja>10℃）器件或需模擬間歇工作場景的器件。斷電期間允許濕度在器件表面積聚，加速濕度相關(guān)失效；通電期間發(fā)熱，驅(qū)散濕氣。

封裝厚度與最大循環(huán)周期的關(guān)系如下：

HAST 測試設(shè)備

高加速壽命試驗箱

溫度范圍： + 105℃～+ 142℃

濕度范圍： 75%RH～100%RH

壓力范圍： 0.02MPa～0.196MPa

HAST 失效現(xiàn)象

HAST 試驗中，器件可能出現(xiàn)以下失效現(xiàn)象：

金屬腐蝕

高溫高濕環(huán)境加速水汽滲透入塑封殼內(nèi)，導(dǎo)致金屬元件和導(dǎo)線上產(chǎn)生氧化物和腐蝕，可能引發(fā)短路等現(xiàn)象。

絕緣材料老化

高溫高濕環(huán)境使絕緣材料中的水分析入，加速絕緣材料老化，可能引起漏電等現(xiàn)象。

焊點開裂

裝材料與芯片框架的熱膨脹系數(shù)不同，在高溫高濕環(huán)境下可能造成焊點開裂，引發(fā)接觸不良等問題。

爆米花效應(yīng)

由于封裝體在高溫下內(nèi)部水分汽化而產(chǎn)生爆裂現(xiàn)象。

這些失效現(xiàn)象會嚴(yán)重影響器件的性能和可靠性，因此在進行 HAST 試驗時，需密切關(guān)注這些方面的問題。

HAST 試驗作為一種快速高效的加速老化測試方法，能夠在短時間內(nèi)準(zhǔn)確評估器件在潮濕環(huán)境中的可靠性，對于提高電子器件的質(zhì)量和穩(wěn)定性具有重要意義。