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之前在写封装可靠性流程的时候,注意到 JESD47 文件在介绍 THB、BHAST、UHAST 时,对这三组实验做了如下说明:

HAST 与 THB 可以进行选择性验证;如果做了 THB 或者 HAST,则 UHAST 可以不做。正好最近评论区有朋友问我什么时候选择 UHAST,什么时候选择 BHAST 的问题,今天就在此对这三种实验加以说明。首先我们来看看实验条件方面的区别:

不论是 THB、BHAST、或是 UHAST,其实验目的旨在通过在高温、高湿高压、偏置电压 (如有) 等条件下加速模拟产品在正常使用过程中因环境 (温度、湿度)、电压应力引起的材料退化导致的产品失效。从其实验条件可以看出,其中 THB(双 85 实验) 测试条件相对于 BHAST、UHAST 更接近于实际使用条件,且测试时间最长(高达 1000h,即 41.7 天),因此当项目周期没那么紧张,时间充足的情况下,THB 是最符合实际使用场景的验证条件。BHAST 相当于 THB 的加速模型,因此理论上是等效的,但仍需符合以下条件(JESD22-A110E):

Note5:对于在 24h 以内可以达到吸收平衡的器件,HAST 测试至少等效于双 85 测试 1000h(注意这里用的至少,因此可以断定 HAST 测试条件强度要高于双 85);而对于需要超过 24h 才能达到吸收平衡的器件,需要延长时间以达到吸收平衡。(这里的吸收平衡所致应为水汽吸收)Note6:对于塑封的器件,湿气会降低模塑化合物的有效玻璃化转变温度。高于有效玻璃化转变温度的应力温度可能导致与标准 85 ºC/85% RH 应力无关的失效机制。这里划重点:1. HAST 实验的测试条件相较于双 85 更为苛刻;2. 湿气会降低塑封体的玻璃化温度 (即 Tg),在此温度下材料的许多物理特性(如热膨胀系数) 会发生急剧变化,从而会导致一些同实际应用不相符的失效机制,如到达玻璃化温度后,因热膨胀系数的急剧变化产生的分层。因此 BHAST 实验给出了两组实验方案,即 130℃与 110℃方案,若封装材料 Tg 温度小于 130℃时,则需考虑使用 110℃的方案进行替代验证。UHAST 在其适用范围中做了如下几项定义:

1. UHAST 适用于耐湿评估可鲁棒性测试;这里的鲁棒性测试个人理解为温湿度导致的材料退化引起的产品性能方面的稳定性;
2. UHAST 可以用于替代无偏压的高压蒸煮实验(我记得有个朋友在评论区有提到高压蒸煮实验);因在 JESD47 中有明确表示高压蒸煮实验不被推荐,但具体在什么条件下可以使用 UHAST 进行替代,可能需要翻阅 JESD22-A102;

3. 文中继续指出了湿气会降低塑封体的玻璃化温度可能引起与实际应用无关的失效机制;4. UHAST 不施加偏压,以确保可以揭示可能被偏压掩盖的失效机制,这里举例为电化学腐蚀;到这里我们可以对上文大致进行总结:1. 若条件允许 (主要是时间),建议做 THB 实验以最大限度的接近实际应用;2. BHAST 由于其高效性(仅需 96h),且相比双 85 更为苛刻,因此常用于目前更卷的消费电子市场;但需注意,当塑封体 Tg 温度低于 130℃时,需使用低温(110℃) 的测试条件或者 THB 实验作为替代方案;3. 当 BHAST 引起的失效无法确定是否与所加电场应力相关时,需使用 UHAST 进行确认,以便于后续针对性改善。