HAST 和 PCT 測(cè)試的區(qū)別與應(yīng)用：詳細(xì)解讀

一、引言

HAST（Highly Accelerated Stress Test）和PCT（Pressure Cooker Test）是兩種常見(jiàn)的可靠性測(cè)試方法，用于評(píng)估電子產(chǎn)品在高溫、高濕和壓力環(huán)境下的性能和可靠性。本報(bào)告旨在對(duì)這兩種測(cè)試方法進(jìn)行比較分析，包括測(cè)試目的、失效機(jī)理、測(cè)試設(shè)備、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)缺點(diǎn)以及應(yīng)用案例等方面。

二、測(cè)試目的和失效機(jī)理比較

1. HAST測(cè)試

    - 目的：加速半導(dǎo)體元器件失效，驗(yàn)證其可靠性水平，縮短溫濕度和溫濕度偏壓試驗(yàn)時(shí)間，暴露產(chǎn)品在高溫、高濕、高壓環(huán)境下的缺陷，如分層、開(kāi)裂、短路、腐蝕及爆米花效應(yīng)等。

    - 失效機(jī)理：濕氣滲入、聚合物材料解聚、結(jié)合能力下降、腐蝕、空洞、焊點(diǎn)脫開(kāi)、漏電、芯片分層、焊盤(pán)腐蝕、短路等；鋁線腐蝕是由于水氣滲透、化學(xué)反應(yīng)等；芯片及PCB分層與熱膨脹系數(shù)不一致、塑封器件水汽含量過(guò)高有關(guān)；爆米花效應(yīng)是由于封裝時(shí)銀膏吸水，在高溫時(shí)水分汽化造成封體爆裂；外引腳錫短路是由于濕氣引起電離效應(yīng)；濕氣還會(huì)造成封裝體內(nèi)部腐蝕。

2. PCT測(cè)試

    - 目的：將待測(cè)樣品置于極限溫度、飽和濕度（100%RH）及壓力環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試，評(píng)估樣品耐高濕能力，測(cè)試IC封裝、半導(dǎo)體、微電子芯片、磁性材料等產(chǎn)品的密封性能和老化性能。

    - 失效機(jī)理：與HAST測(cè)試類(lèi)似，主要是由于大量水氣凝結(jié)滲透導(dǎo)致待測(cè)品出現(xiàn)不同失效，如分層、氣泡、白點(diǎn)等。 

三、測(cè)試設(shè)備比較

1. HAST試驗(yàn)箱

    - 結(jié)構(gòu)：是一個(gè)密封的溫濕度試驗(yàn)箱進(jìn)行了強(qiáng)度和密封的加強(qiáng)，再加上真空泵而成，內(nèi)腔形狀多為圓筒狀。

    - 特點(diǎn)：內(nèi)部壓力大于一個(gè)大氣壓，無(wú)法像普通溫濕度箱直接開(kāi)孔接線施加電壓，而是在生產(chǎn)制造時(shí)確定連接點(diǎn)數(shù)量，設(shè)計(jì)相應(yīng)連接器，采購(gòu)前需確定連接點(diǎn)數(shù)量，連接器的密封和老化體現(xiàn)設(shè)備質(zhì)量水平。

2. PCT試驗(yàn)箱（壓力蒸煮鍋）

    - 結(jié)構(gòu)：不銹鋼圓型試驗(yàn)內(nèi)箱結(jié)構(gòu),包括一個(gè)能產(chǎn)生100%（飽和）環(huán)境的水加熱器。

    - 特點(diǎn)：體積小巧，成本較低，很多消毒工作也使用此類(lèi)設(shè)備。

四、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)比較

1. HAST測(cè)試

    - 參考標(biāo)準(zhǔn)：JEDEC參考標(biāo)準(zhǔn)（如130°C、85RH%、96小時(shí)，125%偏壓）等。

    - 說(shuō)明：具體標(biāo)準(zhǔn)可根據(jù)產(chǎn)品和行業(yè)要求進(jìn)行選擇。

2. PCT測(cè)試

    - 參考標(biāo)準(zhǔn)：主要參考IEC 60068 - 2 - 66、MIL - STD - 810G Method 514、GB/T 2424.40、JED22 - A102、JESD22 - A102等標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)軍方標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)介紹詳細(xì)，但應(yīng)用到消費(fèi)電子產(chǎn)品較嚴(yán)苛，不推薦；GB/T主要參考IEC撰寫(xiě)，建議以IEC原版標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)。

    - 舉例：不同試驗(yàn)的溫度、相對(duì)濕度、時(shí)間和檢查項(xiàng)目及補(bǔ)充說(shuō)明各不相同，如JEDEC - 22 - A102試驗(yàn)溫度為121℃，相對(duì)濕度100%，時(shí)間有24h、48h、168h等，檢查項(xiàng)目包括分層、氣泡、白點(diǎn)等；IC - Auto Clave試驗(yàn)溫度也為121℃，相對(duì)濕度100%，時(shí)間為288h等。

五、優(yōu)缺點(diǎn)比較

1. HAST測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)

    - 縮短試驗(yàn)時(shí)間，加速產(chǎn)品失效，快速暴露缺陷。

    - 可加速腐蝕和離子遷移，有助于評(píng)估產(chǎn)品可靠性。

    - 應(yīng)用范圍較廣，適用于PCB和塑料密封組件等。

2. HAST測(cè)試的缺點(diǎn)

    - 試驗(yàn)設(shè)備復(fù)雜，成本較高，后期升級(jí)困難。

    - 可能出現(xiàn)與實(shí)際應(yīng)用情況不符的失效機(jī)理，結(jié)果判斷需謹(jǐn)慎。

    - 對(duì)控制器要求高，需控制多個(gè)參數(shù)。

3. PCT測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)

    - 測(cè)試設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，操作方便。

    - 能有效測(cè)試產(chǎn)品的密封性能和老化性能。

    - 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)明確，便于參考和執(zhí)行。

4. PCT測(cè)試的缺點(diǎn)

    - 濕度控制單一，只能設(shè)定飽和濕度（100%）。

    - 對(duì)于濕度控制要求高的產(chǎn)品，可能無(wú)法滿(mǎn)足精確測(cè)試需求。

    - 試驗(yàn)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，不如HAST快速。

六、應(yīng)用案例比較

1. HAST測(cè)試的應(yīng)用案例

    - 電子元器件制造商對(duì)半導(dǎo)體元器件進(jìn)行可靠性測(cè)試。

    - PCB制造商評(píng)估PCB的耐濕性和絕緣性能。

    - 塑料密封組件生產(chǎn)商檢驗(yàn)組件的密封性能。

    - 汽車(chē)電子制造商驗(yàn)證汽車(chē)電子部件在濕熱環(huán)境下的可靠性。

2. PCT測(cè)試的應(yīng)用案例

    - 半導(dǎo)體制造商評(píng)估微電子芯片的封裝密封性能和耐高濕能力。

    - 磁性材料生產(chǎn)商檢驗(yàn)磁性材料的穩(wěn)定性和可靠性。

    - 電子產(chǎn)品制造商保證產(chǎn)品中關(guān)鍵部件在潮濕環(huán)境下的正常使用。

    - 航空航天領(lǐng)域測(cè)試相關(guān)電子設(shè)備和部件在惡劣環(huán)境下的性能。

七、結(jié)論

HAST和PCT測(cè)試各有優(yōu)缺點(diǎn)，適用于不同的產(chǎn)品和測(cè)試需求。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試目的，選擇合適的測(cè)試方法或結(jié)合使用，以確保產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。同時(shí)，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，這兩種測(cè)試方法也在不斷改進(jìn)和完善，以適應(yīng)日益嚴(yán)格的市場(chǎng)要求。